基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，包含若干臺并聯的級聯型高壓變頻器，其輸入在同一電網上，輸出分別經電抗器連接到電機，本實用新型通過主從控制模式和CAN總線通訊實現多臺級聯型高壓變頻器同步輸出，實現級聯型高壓變頻器的輸出功率成比例分配，從而實現級聯型高壓變頻器的并聯。采用本實用新型，無需要求系統中并聯的級聯型高壓變頻器容量一致，因而可以靈活的提高并聯系統的功率等級，開拓了高可靠大電流大容量功率高壓變頻系統應用領域。
【專利說明】基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，屬于電力電子自動控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]高壓變頻調速裝置被廣泛地應用于石油化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業的各種風機、水泵、壓縮機、軋鋼機等。國內高壓變頻器大多數采用功率單元級聯方案，但由于受到電力電子器件價格、性能、工藝等的影響，級聯型高壓變頻器的功率等級受到限制，另一方面高壓大功率變頻器本身造價也很高。如果能采用中低功率的級聯型高壓變頻器并聯運行，通過增加變頻器個數來增加系統容量，從而實現大電流容量大功率高壓變頻調速系統，這樣不僅一定程度上節省了功率器件成本，可靠性相對提高，而且高壓變頻系統的容量大大增加使得其應用前景更加廣闊。可見，研究級聯型高壓變頻器并聯系統具有重要的現實意義。
[0003]然而目前對級聯型高壓變頻器并聯系統的研究基本處于探索和起步階段，要實現級聯型高壓變頻器的并聯不僅應當考慮高壓變頻器輸出電壓并聯前后的穩定性，而且需要解決如何實現并聯系統的電流均分問題，尤其是不同容量的高壓變頻器并聯的電流分配。為了能靈活可靠的進行高壓變頻器并聯，實現容量分配是個關鍵。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，以解決級聯型高壓變頻器并聯系統的容量分配問題。
[0005]本實用新型是采用如下技術手段實現的:
[0006]基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，包括若干臺相互并聯的級聯型高壓變頻器，所述若干臺級聯型高壓變頻器的輸入跨接在電網上，輸出經電抗器連接到電機。
[0007]前述的級聯型高壓變頻器包含主控系統和與之相連的級聯功率單元，所述主控系統與功率單元之間通過光纖進行通訊，所述若干個級聯型高壓變頻器的主控系統之間通過CAN總線進行雙向數據通訊。
[0008]前述的主控系統包括主控模件，IO模件，若干個轉換模件，采樣模件和CAN通訊模塊，所述主控模件用以完成PWM控制信號的生成；所述IO模件用以完成開關量和模擬量的輸入輸出；所述轉換模件用以完成對PWM控制信號的編碼和譯碼，并通過光纖的方式與級聯功率單元進行通訊；所述采樣模件用以采集三相電抗器的電流；所述CAN通訊模塊用于主從設備管理，同步各個級聯型高壓變頻器輸出電壓和頻率，電機轉速和角度信息，以及狀態和故障信息，實現各級聯高壓變頻器之間的通訊。
[0009]前述的并聯控制系統選用的各個級聯型高壓變頻器容量無需相同，且并聯前后級聯型高壓變頻器的外特性保持不變。
[0010]本實用新型所達到的有益效果:
[0011]I)可以選用中小容量的級聯型高壓變頻器進行并聯，無需改變硬件電路結構，易于實現；
[0012]2)并聯前后不影響系統中級聯型高壓變頻器各自的輸出特性，保證了并聯系統的可靠穩定運行；
[0013]3)可以靈活的進行負荷分配，并聯系統擴展性更強，使得高壓大功率大電流容量變頻系統的應用能夠得到廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯系統結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型級聯型高壓變頻器的主控系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]現結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0017]如圖1所示，η (η>1)臺級聯型高壓變頻器相互并聯后，輸入跨接在電網上，每臺級聯型高壓變頻器的三相輸出經電抗器連接到電機。級聯型高壓變頻器包含主控系統和與之相連的級聯功率單元，主控系統與功率單元之間通過光纖進行通訊，每臺級聯型高壓變頻器主控系統的電路結構完全相同，由于需要進行一定量的數據交換，并考慮到可靠性和距離遠近，主控系統之間采用CAN總線進行雙向數據通訊，包括級聯型高壓變頻器的額定功率、頻率、相位以及分配的給定電流等等。本實用新型并聯系統選用的各個級聯型高壓變頻器容量無需相同，且并聯前后級聯型高壓變頻器的外特性保持不變。
[0018]如圖2所示為級聯型高壓變頻器主控系統結構示意圖，主控系統包括主控模件，IO模件，若干個轉換模件，采樣模件和CAN通訊模塊，其中IO模件用以完成開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，主控模件用以完成PWM控制信號的生成，轉換模件用以完成控制信號的編碼和解碼，并通過光纖方式實現與級聯功率單元之間傳送和接收控制信號，采樣模件用以采集三相電抗器的電流，CAN通訊模塊用于主從設備管理，同步各個級聯型高壓變頻器輸出電壓和頻率，電機轉速和角度信息，以及狀態和故障信息，實現各級聯型高壓變頻器之間的通訊。
[0019]本實用新型在工作時，選取I號級聯型高壓變頻器按照各個級聯型高壓變頻器的額定功率輸出能力進行負荷的分配，分配方案可根據要求進行設置，但是在最大負載情況下，各個級聯型高壓變頻器均不超過其額定負載；1號級聯型高壓變頻器對電機側電流，電機轉速和角度信息進行采樣，經由轉換模塊轉換后與各級聯型高壓變頻器分配的負荷比例一起通過CAN通訊模塊同步至所有的級聯型高壓變頻器，各級聯型高壓變頻器通過采樣模塊采集電抗器電流，根據同步的負荷比例，得到采樣的電抗器電流和同步的電機側電流的比例電流信息，將兩者進行比較，比較的誤差通過PI調節產生正弦調制波，并與同步的角度信息，通過三相PWM調制輸出到各級聯型高壓變頻器，構成功率回路，完成級聯型高壓變頻器的輸出功率成比例分配，從而實現級聯型高壓變頻器的并聯。
[0020]以上所述【具體實施方式】對本實用新型的并聯控制系統進行了詳細說明，所應理解的是以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則范圍內，所做的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，其特征在于:包括若干臺相互并聯的級聯型高壓變頻器，所述若干臺級聯型高壓變頻器的輸入跨接在電網上，輸出經電抗器連接到電機。
2.根據權利要求1所述的基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，其特征在于:所述級聯型高壓變頻器包含主控系統和與之相連的級聯功率單元，所述主控系統與功率單元之間通過光纖進行通訊，所述若干個級聯型高壓變頻器的主控系統之間通過CAN總線進行雙向數據通訊。
3.根據權利要求2所述的基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，其特征在于:所述主控系統包括主控模件，IO模件，若干個轉換模件，采樣模件和CAN通訊模塊，所述主控模件用以完成PWM控制信號的生成；所述IO模件用以完成開關量和模擬量的輸入輸出；所述轉換模件用以完成對PWM控制信號的編碼和譯碼，并通過光纖的方式與級聯功率單元進行通訊；所述采樣模件用以采集三相電抗器的電流；所述CAN通訊模塊用于主從設備管理，同步各個級聯型高壓變頻器輸出電壓和頻率，電機轉速和角度信息，以及狀態和故障信息，實現各級聯高壓變頻器之間的通訊。
4.根據權利要求1所述的基于級聯高壓變頻器負荷分配的并聯控制系統，其特征在于:所述并聯控制系統選用的各個級聯型高壓變頻器容量無需相同，且并聯前后級聯型高壓變頻器的外特性保持不變。
【文檔編號】H02P21/00GK203466764SQ201320565169
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】胡炫, 劉春松, 穆天柱, 錢詩寶, 李冰 申請人:國電南京自動化股份有限公司