變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具低電壓穿越功能的變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括整流器、直流母線以及逆變器。變頻調(diào)速系統(tǒng)還包含：掉電檢測模塊、升降頻率控制模塊、逆變器控制模塊以及運行模式選擇模塊。掉電檢測模塊根據(jù)電網(wǎng)電壓與額定饋電電壓產(chǎn)生掉電系數(shù)，進而產(chǎn)生相應(yīng)的運作模式切換信號。運行模式選擇模塊接收升降頻率控制模塊的目標頻率信號及降頻量，根據(jù)運作模式切換信號產(chǎn)生輸出頻率信號。逆變器控制模塊根據(jù)輸出頻率信號產(chǎn)生三相調(diào)制信號控制逆變器的運作。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可依據(jù)掉電系數(shù)決定運作模式切換信號，依變頻調(diào)速系統(tǒng)的運作情形決定變頻量，從而在不同的運作模式中依相應(yīng)的變頻量對變頻器進行調(diào)整，以維持整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
【專利說明】變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻調(diào)速技術(shù)，且特別涉及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著節(jié)能減碳、綠色環(huán)保的要求，在工業(yè)系統(tǒng)中，變頻調(diào)速的電機應(yīng)用愈來愈廣泛。近年來，高壓變頻系統(tǒng)需求大量增加，對性能的要求也愈來愈嚴格。許多的電網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計上均希望能長時間維持變頻系統(tǒng)的穩(wěn)定運作，盡量減少停機的時間，以提升效率。尤其大容量的變頻系統(tǒng)往往因為轉(zhuǎn)動慣量大，一旦電網(wǎng)短暫掉電使得變頻系統(tǒng)中斷運作，在電網(wǎng)恢復(fù)后需要長時間讓變頻系統(tǒng)回到運作的狀態(tài)。如果變頻調(diào)速系統(tǒng)無法穩(wěn)定運作，或是讓變頻調(diào)速系統(tǒng)從中斷狀態(tài)恢復(fù)到運作狀態(tài)耗時過長，將大幅影響變頻調(diào)速系統(tǒng)的效能。
[0003]因此，如何設(shè)計一個新的變頻調(diào)速系統(tǒng)及其方法，以解決上述的問題，乃為此一業(yè)界亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的一態(tài)樣是在提供一種具有低電壓穿越功能(Low Voltage RideThrough ；LVRT)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括變頻器。變頻器包含整流器、一直流母線以及逆變器，其中整流器轉(zhuǎn)換電網(wǎng)電壓為直流母線電壓，逆變器通過該直流母線與整流器電性連接，以根據(jù)該直流母線將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為三相交流信號。變頻調(diào)速系統(tǒng)包含:掉電檢測模塊、升降頻率控制模塊、運行模式選擇模塊以及逆變器控制模塊。掉電檢測模塊電性連接至電網(wǎng)，以采樣電網(wǎng)電壓，俾根據(jù)電網(wǎng)電壓與額定饋電電壓產(chǎn)生掉電系數(shù)，根據(jù)掉電系數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的運作模式切換信號。升降頻率控制模塊根據(jù)頻率給定控制信號產(chǎn)生目標頻率信號。運行模式選擇模塊接收目標頻率信號以及降頻量，根據(jù)來自掉電檢測模塊的運作模式切換信號產(chǎn)生輸出頻率信號。逆變器控制模塊根據(jù)輸出頻率信號產(chǎn)生三相調(diào)制信號控制逆變器的運作。
[0005]本發(fā)明的又一態(tài)樣是在提供一種變頻調(diào)速方法，應(yīng)用于一種具有低電壓穿越功能的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻調(diào)速系統(tǒng)包括變頻器。變頻器具有整流器、直流母線以及逆變器，其中整流器轉(zhuǎn)換電網(wǎng)電壓為直流母線電壓，逆變器通過該直流母線將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為三相交流信號。變頻調(diào)速方法包含:通過變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電性連接至電網(wǎng)的掉電檢測模塊采樣電網(wǎng)電壓,俾根據(jù)電網(wǎng)電壓與額定饋電電壓值產(chǎn)生掉電系數(shù),根據(jù)掉電系數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的運作模式切換信號。通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的升降頻率控制模塊，根據(jù)頻率給定控制信號產(chǎn)生目標頻率信號。通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行模式選擇模塊，接收目標頻率信號以及降頻量，根據(jù)來自掉電檢測模塊的運作模式切換信號產(chǎn)生輸出頻率信號。通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的逆變器控制模塊，根據(jù)輸出頻率信號產(chǎn)生三相調(diào)制信號控制該逆變器的運作。
[0006]應(yīng)用本發(fā)明的優(yōu)點在于通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，依據(jù)與電網(wǎng)電壓相關(guān)的掉電系數(shù)決定運作模式切換信號，進而依變頻調(diào)速系統(tǒng)中變頻器的運作情形決定變頻量，在不同的運作模式中依相應(yīng)的變頻量對變頻器進行調(diào)整，以維持整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定，而輕易地達到上述的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明一實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)的方框圖；
[0008]圖2為本發(fā)明一實施例中，掉電檢測模塊更詳細的方框圖；
[0009]圖3為本發(fā)明一實施例中，電網(wǎng)電壓有效值以及額定饋電電壓值的比例與掉電系數(shù)的關(guān)系圖；
[0010]圖4為本發(fā)明一實施例中，掉電系數(shù)與運作模式切換信號的關(guān)系圖；
[0011]圖5為本發(fā)明一實施例中，降功率控制模塊更詳細的方框圖；
[0012]圖6為本發(fā)明一實施例中，再生發(fā)電控制模塊更詳細的方框圖；以及
[0013]圖7為本發(fā)明一實施例中，一種變頻調(diào)速方法的流程圖。
[0014]其中，附圖標記說明如下:
[0015]1:變頻調(diào)速系統(tǒng)10:整流器
[0016]11:電網(wǎng)12:直流母線
[0017]120A、120B :直流母線電容14:逆變器
[0018]15:負載電動機100:變頻器
[0019]160:掉電檢測模塊161:降功率控制模塊
[0020]162:再生發(fā)電控制模塊163:升降頻率控制模塊
[0021]164:逆變器控制模塊1640:電壓頻率曲線控制單元
[0022]1642:波寬調(diào)變單元165:運行模式選擇模塊
[0023]166:電流檢測模塊167:有功電流分解模塊
[0024]168:母線電壓檢測模塊169A、169B:加法器
[0025]20:檢測單元22:掉電計算單元
[0026]24:運行模式計算單元50:參考電流計算單元
[0027]52:電流差計算單元54:降頻量調(diào)節(jié)單元
[0028]56:致能單元58:輸出單元
[0029]60:電壓差計算單元62:第一調(diào)節(jié)單元
[0030]64:電流差計算單元66:第二調(diào)節(jié)單元
[0031]700:變頻調(diào)速方法701-710:步驟
【具體實施方式】
[0032]請參照圖1。圖1為本發(fā)明一實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)I的方框圖。
[0033]變頻調(diào)速系統(tǒng)I包含變頻器100、掉電檢測模塊160、升降頻率控制模塊163、逆變器控制模塊164、運行模式選擇模塊165、電流檢測模塊166、有功電流分解模塊167及母線電壓檢測模塊168。
[0034]其中，變頻器100包含整流器10、直流母線12以及逆變器14。
[0035]整流器10電性連接于電網(wǎng)11，于一實施例中，整流器10包含多個開關(guān)元件(未繪示)，例如但不限于絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor ;IGBT),并通過開關(guān)元件的導(dǎo)通與關(guān)閉，轉(zhuǎn)換電網(wǎng)11的電網(wǎng)電壓ea、eb及e。為直流母線電壓Udc.[0036]于一實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)I可還包含濾波器13，整流器10可透過濾波器接收電網(wǎng)電壓ea、eb及e。。濾波器13可提供抑制流入電網(wǎng)11的諧波電流的作用。
[0037]直流母線12用以傳遞直流母線電壓Ud。。于一實施例中，直流母線12可包含直流母線電容120A及120B，提供直流母線電壓Udc的支撐和濾波作用。
[0038]逆變器14通過直流母線12與整流器10電性連接，以通過直流母線12將直流母線電壓Udc轉(zhuǎn)換為三相交流信號e’ a、e’ b及e’。。于一實施例中，逆變器14更電性連接于負載電動機15,以通過三相交流信號e’ a、e’ b及e’。驅(qū)動負載電動機15。
[0039]掉電檢測模塊160電性連接至電網(wǎng)，以采樣電網(wǎng)電壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓與額定饋電電壓產(chǎn)生掉電系數(shù)k，然后根據(jù)掉電系數(shù)產(chǎn)生對應(yīng)的運作模式切換信號S。升降頻率控制模塊163根據(jù)頻率給定控制信號Cfteq產(chǎn)生目標頻率信號ftmget。運行模式選擇模塊165接收該目標頻率信號ftogrt以及降頻量，并根據(jù)來自掉電檢測模塊160的運作模式切換信號S產(chǎn)生一輸出頻率信號f^ut。
[0040]在一具體實施例中，運行模式選擇模塊165所接收的降頻量為一動態(tài)降頻量，該動態(tài)降頻量來自一降功率控制模塊161。如此一來，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)可在正常運行模式與降功率運行模式之間切換。
[0041]在一具體實施例中，運行模式選擇模塊165所接收的降頻量為一電機再生發(fā)電降頻量，該電機再生發(fā)電降頻量來自一再生發(fā)電控制模塊162。如此一來，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)可在正常運行模式與電機再生發(fā)電運行模式之間切換。
[0042]本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當理解，在其他的實施例中，本發(fā)明的變頻調(diào)速系統(tǒng)可同時配置降功率控制模塊161和再生發(fā)電控制模塊162,從而根據(jù)掉電檢測模塊160產(chǎn)生的實時掉電系數(shù)在正常運行模式、降功率運行模式與電機再生發(fā)電運行模式之間予以切換。換言之，掉電檢測模塊160、降功率控制模塊161、再生發(fā)電控制模塊162、升降頻率控制模塊163、逆變器控制模塊164及運行模式選擇模塊165可依據(jù)電網(wǎng)11及變頻器100的運作狀況，對變頻器100進行適應(yīng)性的調(diào)整，以維持變頻調(diào)速系統(tǒng)I的穩(wěn)定。以下將就上述各元件更詳細的結(jié)構(gòu)及運作方式進行說明。
[0043]請參照圖2。圖2為本發(fā)明一實施例中，掉電檢測模塊160更詳細的方框圖。
[0044]掉電檢測模塊160電性連接至電網(wǎng)11，并包含:檢測單元20、掉電計算單元22及運行模式計算單元24。
[0045]檢測單元20接收電網(wǎng)電壓ea、eb及e。，以根據(jù)電網(wǎng)電壓ea、eb及e。計算產(chǎn)生電網(wǎng)電壓有效值eMS。于一實施例中，此電網(wǎng)電壓有效值eMS可根據(jù)例如,但不限于電網(wǎng)電壓ea、eb及e。的均方根(root mean square)計算產(chǎn)生。
[0046]掉電計算單元22根據(jù)電網(wǎng)電壓有效值e.以及額定饋電電壓值Uacn的比例計算掉電系數(shù)k。此掉電系數(shù)k系表示電網(wǎng)11實際運作中掉電的狀況。
[0047]運行模式計算單元24根據(jù)掉電系數(shù)k產(chǎn)生相應(yīng)的運作模式切換信號S。
[0048]請同時參照圖3及圖4。圖3為本發(fā)明一實施例中，電網(wǎng)電壓有效值eMS以及額定饋電電壓值Uacm的比例與掉電系數(shù)k的關(guān)系圖。圖4為本發(fā)明一實施例中，掉電系數(shù)k與運作模式切換信號S的關(guān)系圖。
[0049]于一實施例中，當電網(wǎng)電壓有效值e.位于正常運行電壓下限值以上，例如90%的額定饋電電壓值Um以上，則掉電計算單元22將使掉電系數(shù)k輸出為I。此時，運行模式計算單元24判斷電網(wǎng)11為正常未掉電的狀況，并使運作模式切換信號S輸出為O以對應(yīng)于系統(tǒng)的正常運行模式。
[0050]當電網(wǎng)電壓有效值e.位于正常運行電壓下限值以下以及降功率運行下限值以上，例如90%的額定饋電電壓值Uacn以下及70%的額定饋電電壓值Uacm以上，則掉電計算單元22將使掉電系數(shù)k輸出為電網(wǎng)電壓有效值e?s以及額定饋電電壓值Uacn的比例的值，亦即0.7~0.9范圍內(nèi)的數(shù)值。運行模式計算單元24判斷電網(wǎng)11為輕微掉電的狀況，并使運作模式切換信號S輸出為I以對應(yīng)于系統(tǒng)的降功率運行模式。
[0051]而當電網(wǎng)電壓有效值e?位于降功率運行下限值以下，例如70%的額定饋電電壓值Uacn以下，則掉電計算單元22將使掉電系數(shù)k輸出為O。運行模式計算單元24判斷電網(wǎng)11為嚴重掉電的狀況，并使運作模式切換信號S輸出為2以對應(yīng)于系統(tǒng)的電機再生發(fā)電運行模式。
[0052]于注意的是，上述的運作模式切換信號S的數(shù)值僅為一范例，于其他實施例中，亦可采用其他可做區(qū)別的數(shù)值實現(xiàn)。
[0053]請參照圖5。圖5為本發(fā)明一實施例中，降功率控制模塊161更詳細的方框圖。
[0054]降功率控制模塊161包含參考電流計算單元50、電流差計算單元52、降頻量調(diào)節(jié)單元54、致能單元56及輸出單元58。
[0055]參考電流計算單元50根據(jù)逆變器14的額定有功電流IMte*及掉電系數(shù)k，產(chǎn)生最大有功參考電流Iref。其中，額定有功電流Irato*為額定頻率下，允許輸出的最大電流量。因此，最大有功參考電流Id為根據(jù)掉電系數(shù)k考慮電網(wǎng)11實際運作狀況后，所允許輸出的最大電流量。于一實施 例中，參考電流計算單元50為一乘法器，以依照掉電系數(shù)k反映的掉電比例計算最大有功參考電流IMf。
[0056]電流差計算單元52根據(jù)最大有功參考電流IMf以及負載有功電流分量Iarfive產(chǎn)生電流差A(yù)Iartiv-其中，負載有功電流分量Iarfive的提取，可先由圖1所示的電流檢測模塊166對逆變器14產(chǎn)生的三相交流信號e’ a、e’ b及e’。提取三相電流信號iA、iB及iC后，再由有功電流分解模塊167自三相電流信號、、&及i。中提取出負載有功電流分量Iac;tiTC。其中，負載有功電流分量Iartive系可用以反映逆變器14的輸出功率的大小。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，在其他的示意性實施例中，除負載有功電流分量之外的、其他可反映逆變器的輸出功率的大小的電學(xué)參數(shù)也可與掉電系數(shù)相結(jié)合，以產(chǎn)生降頻量。于一實施例中，電流差計算單元52為例如，但不限于加法器，其一端為正輸入端，另一端負輸入端，以達到使最大有功參考電流Iref以及負載有功電流分量Iac;tiTC相減的功效。
[0057]降頻量調(diào)節(jié)單元54進一步根據(jù)電流差Λ Iart&產(chǎn)生降頻量ΛΠ。于一實施例中，降頻量調(diào)節(jié)單元54為比例積分(proportional-1ntegral ；PI)控制器或比例積分微分(proportional-1ntegral-derivative ；PID)控制器，以產(chǎn)生使負載有功電流分量Iaetive追蹤最大有功參考電流IMf的降頻量ΛΠ。
[0058]致能單元56根據(jù)電流差Λ Iactive判斷負載有功電流分量Iaetive是否大于該最大有功參考電流IMf，亦即電流差A(yù)Iarfive是否大于O。致能單元56依據(jù)此判斷結(jié)果產(chǎn)生信號C。其中，當電流差Λ Iactive大于0，即負載有功電流分量Iartive大于最大有功參考電流IMf時，信號c輸出為高態(tài)。而當電流差Δ Iarfive不大于O時,信號c輸出為低態(tài)。
[0059]輸出單元58接收降頻量Λ fl，并于接收到高態(tài)的信號c時致能，以輸出降頻量ΛΠ。因此，輸出為高態(tài)的信號c為用以致能輸出單元58的致能信號。
[0060]請參照圖6。圖6為本發(fā)明一實施例中，再生發(fā)電控制模塊162更詳細的方框圖。
[0061]再生發(fā)電控制模塊162包含電壓差計算單元60、第一調(diào)節(jié)單元62、電流差計算單元64及第二調(diào)節(jié)單元66。
[0062]電壓差計算單元60根據(jù)直流母線電壓Udc及維持指令電壓Ud一計算電壓差A(yù)Udc0于一實施例中，電壓差計算單元60所接收的直流母線電壓Ud。的數(shù)值，系由圖1所示的母線電壓檢測模塊168所提取。于一實施例中，電壓差計算單元60為例如，但不限于加法器，其一端為正輸入端，另一端負輸入端，以達到使直流母線電壓Udc及維持指令電壓Ud?！猺ef*相減的功效。[0063]第一調(diào)節(jié)單元62根據(jù)電壓差八仏。產(chǎn)生再生發(fā)電參考電流1^*。于一實施例中，第一調(diào)節(jié)單元62為比例積分控制器或比例積分微分控制器，以產(chǎn)生使直流母線電壓Udc追蹤維持指令電壓U一的再生發(fā)電參考電流Iac;tive*。
[0064]電流差計算單元64根據(jù)輸出功率Iaetive以及再生發(fā)電參考電流Iaetive*計算電流差Λ I。于一實施例中，電流差計算單元64為例如，但不限于加法器，其一端為正輸入端，另一端負輸入端，以達到使輸出功率Iarfive及再生發(fā)電參考電流Iartive*相減的功效。
[0065]第二調(diào)節(jié)單元66根據(jù)電流差ΛΙ產(chǎn)生降頻量Af2。于一實施例中，第二調(diào)節(jié)單元66為比例積分控制器或比例積分微分控制器，以產(chǎn)生使輸出功率Iaetive以及再生發(fā)電參考電流Iartive*的降頻量Af2。
[0066]升降頻率控制模塊163根據(jù)頻率給定控制信號Cfrai產(chǎn)生目標頻率信號ftogrt。于一實施例中，此頻率給定控制信號Cfrai系由使用者經(jīng)由輸入模塊(未繪示)所產(chǎn)生。
[0067]運行模式選擇模塊165根據(jù)前述的運行模式計算單元24由掉電系數(shù)k產(chǎn)生的運作模式切換信號S進行運行模式的選擇，以產(chǎn)生輸出頻率信號fwt。于一實施例中，運行模式選擇模塊165為一切換開關(guān)，以切換信號來源來產(chǎn)生輸出頻率信號f—。
[0068]當運作模式切換信號S輸出為0，即對應(yīng)至變頻調(diào)速系統(tǒng)I的正常運行模式時，運行模式選擇模塊165將選擇升降頻率控制模塊163做為信號源，以直接輸出目標頻率信號target做為輸出頻率信號f；ut。
[0069]當運作模式切換信號S輸出為1，即對應(yīng)至變頻調(diào)速系統(tǒng)I的降功率運行模式時，運行模式選擇模塊165將根據(jù)目標頻率信號ftmgrt以及降頻量Afl的差產(chǎn)生輸出頻率信號f^ut。于一實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)I還包含加法器169A,其一端為正輸入端,另一端負輸入端，以達到使目標頻率信號ftawt以及降頻量Afl相減的功效。運行模式選擇模塊165系選擇加法器169A做為信號源，以輸出目標頻率信號ftogrt以及降頻量Λ fl的差做為輸出頻率信號f?t。
[0070]當運作模式切換信號S輸出為2，即對應(yīng)至變頻調(diào)速系統(tǒng)I的電機再生發(fā)電運行模式時，運行模式選擇模塊165將根據(jù)回饋的輸出頻率信號f；ut以及降頻量Af2的和產(chǎn)生輸出頻率信號f；ut。于一實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)I還包含加法器169B，其兩端為正輸入端，以達到使回饋的輸出頻率信號fwt以及降頻量Af2相加的功效。運行模式選擇模塊165系選擇加法器169B做為信號源，以回饋的輸出頻率信號fwt以及降頻量Af2的和做為輸出頻率信號f；ut。
[0071]逆變器控制模塊164進一步根據(jù)輸出頻率信號fwt產(chǎn)生一組調(diào)制信號SA、Sb及S?？刂颇孀兤?4的運作。于本實施例中，逆變器控制模塊164包含:電壓頻率曲線控制單元1640及波寬調(diào)變單元1642。其中，電壓頻率曲線控制單元1640根據(jù)輸出頻率f；ut產(chǎn)生參考電壓VMf，波寬調(diào)變單元1642則根據(jù)參考電壓VMf、母線直流電壓Udc以及輸出頻率f；ut產(chǎn)生三相調(diào)制信號SA、Sb及S。，以控制逆變器14包含的開關(guān)元件。
[0072]需注意的是，圖1所繪示的逆變器控制模塊164僅為一范例，于其他實施例中，亦可能由其他架構(gòu)實現(xiàn)逆變器控制模塊164。
[0073]由于電網(wǎng)11發(fā)生輕微掉電時，如變頻調(diào)速系統(tǒng)I輸出功率不變，將導(dǎo)致輸入功率不變而產(chǎn)生大輸入電流。因此，通過降頻量Afl的調(diào)整，電壓調(diào)變裝置將可在電網(wǎng)11輕微掉電時，使逆變器11與其驅(qū)動的負載電動機15降低消耗的功率，避免大輸入電流的產(chǎn)生觸發(fā)過電流保護機制，而維持變頻調(diào)速系統(tǒng)I的穩(wěn)定運作。
[0074]而當電網(wǎng)11發(fā)生嚴重掉電時，變頻調(diào)速系統(tǒng)I將暫停運作。此時，通過降頻量Af2的調(diào)變，逆變器14將可使其驅(qū)動的負載電動機15進行再生發(fā)電，以維持住母線直流電壓Udc,以在電網(wǎng)11的電力回復(fù)使變頻調(diào)速系統(tǒng)I再次運作時，縮減甚至消除其中斷運作的時間。
[0075]請參照圖7。圖7為本發(fā)明一實施例中，一種變頻調(diào)速方法700的流程圖。變頻調(diào)速方法700可應(yīng)用于如圖1所示的變頻調(diào)速系統(tǒng)I中。變頻調(diào)速方法700包含下列步驟。
[0076]于步驟701，通過掉電檢測模塊160采樣電網(wǎng)電壓有效值e?，俾根據(jù)電網(wǎng)電壓有效值e?與額定饋電電壓值Uacm產(chǎn)生掉電系數(shù)k，并根據(jù)掉電系數(shù)k產(chǎn)生相應(yīng)的運作模式切換信號S。 [0077]于步驟702，通過降功率控制模塊161，根據(jù)掉電系數(shù)k以及逆變器14輸出的輸出功率Ia。*產(chǎn)生降頻量ΔΠ。其中，負載有功電流分量Iartive系可用以反映逆變器14的輸出功率的大小。
[0078]于步驟703，通過再生發(fā)電控制模塊162，根據(jù)直流母線電壓Udc及輸出功率Iac;tive產(chǎn)生降頻量Af2。
[0079]于步驟704，通過升降頻率控制模塊163，根據(jù)頻率給定控制信號Cfrai產(chǎn)生目標頻率信號ft￡ffget。
[0080]于步驟705，判斷變頻調(diào)速系統(tǒng)I是否為正常運行模式。當變頻調(diào)速系統(tǒng)I為正常運行模式，運作模式切換信號S使運行模式選擇模塊165于步驟706根據(jù)目標頻率信號
產(chǎn)生輸出頻率信號f?t。
[0081]當變頻調(diào)速系統(tǒng)I不為正常運行模式，流程于步驟707判斷變頻調(diào)速系統(tǒng)I是否為降功率運行模式。當變頻調(diào)速系統(tǒng)I為降功率運行模式時，運作模式切換信號S使運行模式選擇模塊165于步驟708根據(jù)目標頻率信號ftoget以及降頻量λ fl的差產(chǎn)生輸出頻率
?目號f0ut°
[0082]當變頻調(diào)速系統(tǒng)I不為降功率運行模式，流程于步驟709判斷變頻調(diào)速系統(tǒng)I為電機再生發(fā)電運行模式，運作模式切換信號S使運行模式選擇模塊165根據(jù)回饋的輸出頻率信號f；ut以及降頻量Af2的和產(chǎn)生輸出頻率信號f；ut。
[0083]接著，在步驟706、708或709完成后，流程將于步驟710，通過逆變器控制模塊164，根據(jù)輸出頻率信號f；ut產(chǎn)生三相調(diào)制信號SA、Sb及S。控制逆變器14的運作。
[0084]同樣地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，上述變頻調(diào)速方法700僅為本發(fā)明的一示意性實施例。在其他的一些實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)可僅包含正常運行模式與降功率運行模式，則對應(yīng)的變頻調(diào)速方法只需判斷系統(tǒng)是否處于上述兩種模式。在其他的另一些實施例中，變頻調(diào)速系統(tǒng)可僅包含正常運行模式與電機再生發(fā)電運行模式，則對應(yīng)的變頻調(diào)速方法也只需判斷系統(tǒng)是否處于這兩種模式。
[0085]雖然本揭示內(nèi)容已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示內(nèi)容，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本揭示內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本揭示內(nèi)容的保護范圍當視所附的權(quán)利要求所界定者為準。
【權(quán)利要求】
1.一種具有低電壓穿越功能的變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括一變頻器，該變頻器具有一整流器、一直流母線以及一逆變器，其中該整流器轉(zhuǎn)換一電網(wǎng)電壓為一直流母線電壓，該逆變器通過該直流母線將該直流母線電壓轉(zhuǎn)換為一三相交流信號，其特征在于，該變頻調(diào)速系統(tǒng)還包含: 一掉電檢測模塊，電性連接至電網(wǎng)，以采樣該電網(wǎng)電壓，并根據(jù)該電網(wǎng)電壓與一額定饋電電壓產(chǎn)生一掉電系數(shù)，以及根據(jù)該掉電系數(shù)產(chǎn)生一相應(yīng)的運作模式切換信號； 一升降頻率控制模塊，用以根據(jù)一頻率給定控制信號產(chǎn)生一目標頻率信號； 一運行模式選擇模塊，用以接收該目標頻率信號以及一降頻量，根據(jù)來自該掉電檢測模塊的該運作模式切換信號產(chǎn)生一輸出頻率信號；以及 一逆變器控制模塊，用以根據(jù)該輸出頻率信號產(chǎn)生一三相調(diào)制信號控制該逆變器的運作。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，該變頻調(diào)速系統(tǒng)還包含一降功率控制模塊，用以根據(jù)該掉電系數(shù)以及反映該逆變器的輸出功率的一電學(xué)參數(shù)，產(chǎn)生該降頻量。
3.如權(quán)利要求2所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，該降功率控制模塊還包含: 一參考電流計算單元，用以根據(jù)該逆變器的一額定有功電流以及該掉電系數(shù)產(chǎn)生一最大有功參考電流； 一電流差計算單元，用以根據(jù)該最大有功參考電流以及該電學(xué)參數(shù)產(chǎn)生一電流差，其中該電學(xué)參數(shù)為該逆變器的一負載有功電流分量； 一降頻量調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該電流差產(chǎn)生該降頻量； 一致能單元，用以根據(jù)該電流差判斷該負載有功電流分量是否大于該最大有功參考電流，以于該負載有功電流分量大于該最大有功參考電流時，產(chǎn)生一致能信號；以及一輸出單元，用以接收該致能信號時輸出該降頻量。
4.如權(quán)利要求2所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，當該變頻調(diào)速系統(tǒng)為一降功率運行模式時，該運作模式切換信號使該運行模式選擇模塊根據(jù)該目標頻率信號以及該降頻量之差產(chǎn)生該輸出頻率信號。
5.如權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，該變頻調(diào)速系統(tǒng)還包含一再生發(fā)電控制模塊，用以接收該直流母線電壓、一維持指令電壓以及反映該逆變器的輸出功率的一電學(xué)參數(shù)，產(chǎn)生該降頻量。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，當該變頻調(diào)速系統(tǒng)為一電機再生發(fā)電運行模式時，該運作模式切換信號使該運行模式選擇模塊根據(jù)回饋的該輸出頻率信號以及該降頻量之和產(chǎn)生該輸出頻率信號。
7.如權(quán)利要求5所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，該再生發(fā)電控制模塊還包含: 一電壓差計算單元，用以根據(jù)該直流母線電壓及該維持指令電壓計算一電壓差； 一第一調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該電壓差產(chǎn)生一再生發(fā)電參考電流； 一電流差計算單元，用以根據(jù)該電學(xué)參數(shù)以及該再生發(fā)電參考電流計算一電流差，其中該電學(xué)參數(shù)為該逆變器的一負載有功電流分量；以及一第二調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)該電流差產(chǎn)生該降頻量。
8.如權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，該變頻調(diào)速系統(tǒng)還包含:一電流檢測模塊，電性連接于該逆變器，以采樣該逆變器輸出的該三相交流信號中的一三相電流信號； 一有功電流分解模塊，自該三相電流信號提取該逆變器的一負載有功電流分量；以及 一母線電壓檢測模塊，電性連接于該直流母線，以采樣產(chǎn)生該直流母線電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，該掉電檢測模塊還包含: 一檢測單元，用以接收該電網(wǎng)電壓，以根據(jù)該電網(wǎng)電壓計算產(chǎn)生一電網(wǎng)電壓有效值； 一掉電計算單元，用以根據(jù)該電網(wǎng)電壓有效值以及該額定饋電電壓值的比例計算該掉電系數(shù)；以及 一運行模式計算單元，用以根據(jù)該掉電系數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的該運作模式切換信號。
10.如權(quán)利要求9所述 的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，當該掉電系數(shù)介于0.7~0.9時，該運作模式切換信號對應(yīng)于系統(tǒng)的降功率運行模式。
11.一種變頻調(diào)速方法，應(yīng)用于具有低電壓穿越功能的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，該變頻調(diào)速系統(tǒng)包括一變頻器，該變頻器具有一整流器、一直流母線以及一逆變器，其中該整流器轉(zhuǎn)換一電網(wǎng)電壓為一直流母線電壓，該逆變器通過該直流母線將該直流母線電壓轉(zhuǎn)換為一三相交流信號，其特征在于，該變頻調(diào)速方法包含: 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電性連接至該電網(wǎng)的一掉電檢測模塊采樣該電網(wǎng)電壓，俾根據(jù)該電網(wǎng)電壓與一額定饋電電壓值產(chǎn)生一掉電系數(shù)，根據(jù)該掉電系數(shù)產(chǎn)生一相應(yīng)的運作模式切換信號； 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)的一升降頻率控制模塊，根據(jù)一頻率給定控制信號產(chǎn)生一目標頻率信號； 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)的一運行模式選擇模塊，接收該目標頻率信號以及一降頻量，根據(jù)來自該掉電檢測模塊的該運作模式切換信號產(chǎn)生一輸出頻率信號；以及 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)的一逆變器控制模塊，根據(jù)該輸出頻率信號產(chǎn)生一三相調(diào)制信號控制該逆變器的運作。
12.如權(quán)利要求11所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)的一降功率控制模塊，根據(jù)該掉電系數(shù)以及反映該逆變器的輸出功率的一電學(xué)參數(shù)產(chǎn)生該降頻量。
13.如權(quán)利要求12所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 通過該降功率控制模塊的一參考電流計算單元，該逆變器的一額定有功電流以及該掉電系數(shù)產(chǎn)生一最大有功參考電流； 通過該降功率控制模塊的一電流差計算單元，根據(jù)該最大有功參考電流以及該電學(xué)參數(shù)產(chǎn)生一電流差，其中該電學(xué)參數(shù)為該逆變器的一負載有功電流分量； 通過該降功率控制模塊的一降頻量調(diào)節(jié)單元，根據(jù)該電流差產(chǎn)生該動態(tài)降頻量； 通過該降功率控制模塊的一致能單元，根據(jù)該電流差判斷該負載有功電流分量是否大于該最大有功參考電流，以于該負載有功電流分量大于該最大有功參考電流時，產(chǎn)生一致能信號；以及 通過該降功率控制模塊的一輸出單元，在接收到該致能信號時輸出該降頻量。
14.如權(quán)利要求12所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 當該變頻調(diào)速系統(tǒng)為一降功率運行模式時，該運作模式切換信號使該運行模式選擇模塊根據(jù)該目標頻率信號以及該動態(tài)降頻量之差產(chǎn)生該輸出頻率信號。
15.如權(quán)利要求11所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)的一再生發(fā)電控制模塊，接收該直流母線電壓、一維持指令電壓以及反映該逆變器的輸出功率的一電學(xué)參數(shù)，產(chǎn)生該降頻量。
16.如權(quán)利要求15所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 當該變頻調(diào)速系統(tǒng)為一電機再生發(fā)電運行模式時，該運作模式切換信號使該運行模式選擇模塊根據(jù)回饋的該輸出頻率信號以及該降頻量之和產(chǎn)生該輸出頻率信號。
17.如權(quán)利要求11所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 通過該再生發(fā)電控制模塊的一電壓差計算單元，根據(jù)該直流母線電壓及一維持指令電壓計算一電壓差； 通過該再生發(fā)電控制模塊的一第一調(diào)節(jié)單元，根據(jù)該電壓差產(chǎn)生一再生發(fā)電參考電流； 通過該再生發(fā)電控制模塊的一電流差計算單元，根據(jù)該電學(xué)參數(shù)以及該再生發(fā)電參考電流計算一電流差，其中該電學(xué)參數(shù)該逆變器的一負載有功電流分量；以及 通過該再生發(fā)電控制模塊的一第二調(diào)節(jié)單元，根據(jù)該電流差產(chǎn)生該電機再生發(fā)電降頻量。
18.如權(quán)利要求11所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)中的、電性連接于該逆變器的一電流檢測模塊，采樣該逆變器輸出的該三相交流信號中的一三相電流信號； 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)的一有功電流分解模塊自該三相電流信號提取該逆變器的一負載有功電流分量；以及 通過該變頻調(diào)速系統(tǒng)中的、電性連接于該直流母線的一母線電壓檢測模塊，采樣產(chǎn)生該直流母線電壓。
19.如權(quán)利要求11所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，該變頻調(diào)速方法還包含: 通過該掉電檢測模塊的一檢測單元，接收該電網(wǎng)電壓，以根據(jù)該電網(wǎng)電壓計算產(chǎn)生一電網(wǎng)電壓有效值； 通過該掉電檢測模塊的一掉電計算單元，根據(jù)該電網(wǎng)電壓有效值以及一額定饋電電壓值的比例計算該掉電系數(shù)；以及 通過該掉電檢測模塊的一運行模式計算單元，根據(jù)該掉電系數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的該運作模式切換信號。
20.如權(quán)利要求19所述的變頻調(diào)速方法，其特征在于，當該掉電系數(shù)介于0.7~0.9時，該運作模式切換信號對應(yīng)于系統(tǒng)的降功率運行模式。
【文檔編號】H02P27/06GK103986403SQ201410241036
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉斌, 王正, 張怡, 甘鴻堅, 應(yīng)建平 申請人:臺達電子企業(yè)管理（上海）有限公司