一種兆瓦級變流器並聯控制方法及系統的製作方法
2023-06-02 11:28:51
一種兆瓦級變流器並聯控制方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種兆瓦級變流器並聯控制方法及系統,包括以下步驟:（1）變流器向其他所有變流器發送無線通信指令，並且針對其所接收到的通信指令發出回應信號；（2）如果某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則加入並機序列，否則，不能加入；（3）加入並機序列的變流器同時輸出交流電，當交流電過零時，該變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器作為主機。本發明的控制方法,主機具有隨機性,避免了目前的無連線式並聯控制利用變流器輸出電壓和頻率的外下垂特性，主機固定穩定性差的問題。
【專利說明】一種兆瓦級變流器並聯控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於電源【技術領域】，具體地說，是涉及一種兆瓦級變流器並聯控制方法及系統。
【背景技術】
[0002]由於單臺變流器的容量有限，目前已無法滿足兆瓦級岸電功率需求，若採用變流器並聯的方式，可兼具擴容和提高可維護性等諸多優點，所以在大容量、要求可靠性高的場合，變流器並聯技術有著巨大的優勢。變流器的並聯控制方式主要採用有線連接式並聯控制和無線連接式並聯控制，其中，有線連接式並聯控制又包括集中式控制、主從式控制、分布式控制，目前有線連接式並聯控制主要存在的技術問題是:集中式並聯控制，因為各模塊輸出電壓相位不可能完全一致，各臺變流器輸出之間可能有較大環流。主從式並聯控制和分布式並聯控制，當多個模塊並聯時，各模塊之間的互連線增多，容易引入幹擾。無連線式並聯控制，其控制原理是:利用變流器輸出電壓和頻率的外下垂特性，各模塊根據採樣計算到的有功和無功功率，調節其輸出幅值和相位，使得各模塊並聯穩定運行，採用這種控制方法的缺點是系統穩態性能差，當作為主機的變流器出現故障時，導致整套並聯網絡癱瘓，且不能在多臺變流器之間均分負載。
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現有變流器並聯控制方法穩定性差的問題，提供了一種兆瓦級變流器並聯控制方法，可以解決上述問題。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現:
一種兆瓦級變流器並聯控制方法，包括以下步驟:
(I )、接入並聯網絡的每臺變流器向其他所有變流器發送無線通信指令，並且每臺變流器針對其所接收到的通信指令發出回應信號；
(2)、如果某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列；
(3)、加入並機序列的所有變流器同時向本機的並聯接觸器輸入端輸出交流電，當輸出的交流電過零時，該變流器向加入並機序列的其他變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器自動作為主機，加入並機序列的其他變流器調整本機相位直至變流器與市電的過零相位差小於Tl個市電周期，同步成功的變流器輸出接觸器吸合，自動逐步提高輸出交流電壓至目標值。
[0005]進一步的，步驟(2 )中，每臺變流器對其接收到回應信號的變流器數量進行統計求和，並且各變流器之間對求和數據進行對比，確定某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量是否與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同。
[0006]又進一步的，步驟(3)中，加入並機序列除主機之外的其他變流器採用基於異步變頻調製的數字逆變鎖相算法調整相位，在每個採樣周期對相位指針Index增加一個量值Step，直至與市電的過零相位差小於Tl個市電周期。
[0007]再進一步的，步驟(3)中，如果加入並機序列除主機之外的其他變流器超過20個市電周期仍不能滿足同步要求，則該變流器退出並聯行列。
[0008]更進一步的，所述的變流器之間通過藍牙進行無線通信。
[0009]基於上述的一種兆瓦級變流器並聯控制方法，本發明同時提供了一種兆瓦級變流器並聯控制系統，包括接入並聯網絡的若干臺變流器，每臺變流器分別設置有控制單元，各變流器的控制單元分別對應連接有無線通信模塊，執行以下控制步驟:
(I )、各變流器的控制單元通過無線通信模塊向其他所有變流器發送無線通信指令，並且各變流器針對其所接收到的通信指令通過無線通信模塊發出回應信號；
(2)、各變流器的控制單元對其所接收的回應信號進行比較判斷，如果所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列；
(3)、加入並機序列的所有變流器通過控制單元同時向本機的並聯接觸器輸入端輸出交流電，當輸出的交流電過零時，該變流器向加入並機序列的其他變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器自動作為主機，加入並機序列的其他變流器調整本機相位直至變流器與市電的過零相位差小於Tl個市電周期，同步成功的變流器輸出接觸器吸合，自動逐步提高輸出交流電壓至目標值。
[0010]進一步的，所述的控制單元為DSP。
[0011]優選的，所述的無線通信模塊包括兩塊藍牙模塊，分別為藍牙接收模塊和藍牙發送模塊。
[0012]進一步的，所述的藍牙發送模塊通過SCI串口與DSP連接，藍牙接收模塊通過CAN通信接口與DSP連接。
[0013]優選的，每臺變流器的電壓輸出端分別連接有三相電感，用於降低變流器的輸出環流。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:本發明的兆瓦級變流器並聯控制方法，加入並機序列的變流器器自動選擇率先發出過零同步信號的變流器作為主機，根據同步信號自動調整相位差，主機具有隨機性，避免了目前的無連線式並聯控制利用變流器輸出電壓和頻率的外下垂特性，主機固定穩定性差的問題。
[0015]結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述後，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明所提出的兆瓦級變流器並聯控制方法的一種實施例流程圖；
圖2是本發明所提出的兆瓦級變流器並聯控制系統的一種實施例方框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細地說明。
[0018]實施例一，本發明針對目前的無連線式並聯控制利用變流器輸出電壓和頻率的外下垂特性，主機固定穩定性差的問題，提供了一種兆瓦級變流器並聯控制方法，採用無線通信，但是通信控制原理與現有技術中的控制原理完全不同，主機不固定，解決了系統穩定性差的問題。
[0019]參見圖1所示，本實施例提供了一種兆瓦級變流器並聯控制方法，包括以下步驟:
51、接入並聯網絡的每臺變流器向其他所有變流器發送無線通信指令，並且每臺變流器針對其所接收到的通信指令發出回應信號；
52、如果某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列；
53、加入並機序列的所有變流器同時向本機的並聯接觸器輸入端輸出交流電，當輸出的交流電過零時，該變流器向加入並機序列的其他變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器自動作為主機，加入並機序列的其他變流器調整本機相位直至變流器與市電的過零相位差小於Tl個市電周期，同步成功的變流器輸出接觸器吸合，自動逐步提高輸出交流電壓至目標值。
[0020]同步成功的變流器通過檢測本變流器負載電流，與其他變流器負載電流之和平均數的差值，調整不斷本逆變器輸出電壓幅值和相位，進行均分負載。
[0021]在本實施例中所採用的無線通信技術，已經完全脫離了傳統的無連線式並聯控制方式的精神範圍，本實施例中通過設置無線通信模塊實現接入並聯網絡的變流器之間的通信，具體的控制是由變流器的控制單元實現控制，包括通信指令的發送以及對所接收到的通信指令發出的回應信號。本控制方法中所確定的主機具有隨機性，避免了固定一臺變流器作為主機導致系統穩定性差的問題，而且，多臺變流器之間均分負載，減少了變流器的負載壓力，延長使用壽命。
[0022]在本實施例中，變流器設置的無線通信模塊優選採用藍牙模塊進行無線通信。
[0023]在步驟S3中，同步成功的變流器輸出電壓自動逐步提高輸出交流電壓至目標值一般為交流380V。
[0024]作為一個最優實施例，在步驟S2中，判斷一臺變流器是否能夠加入並機序列的方式為:每臺變流器對其接收到回應信號的變流器數量進行統計求和，並且各變流器之間對求和數據進行對比，確定某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量是否與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，若相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列。比如，第一臺變流器收到的向其回應的變流器數量總和為3，第二臺收到的向其回應的變流器數量總和也為3，第三臺也為3，第四臺也為3，則並聯數目為4，因為3加本臺變流器之和為4，則允許四臺變流器加入並機序列，若某一臺收到的向其回應的變流器數量總和與其他變流器所接收到的不同，則說明該變流器與其他變流器的通信存在故障，因此不能加入並機序列，其中，所說的某一臺收到的向其回應的變流器數量總和與其他變流器所接收到的不同實際是指小於其他變流器所接收到的數量，不可能存在大於其他變流器所接收到的數量的情況。
[0025]步驟S3中，加入並機序列除主機之外的其他變流器採用基於異步變頻調製的數字逆變鎖相算法調整相位，在每個採樣周期對相位指針Index增加一個量值Step，直至與市電的過零相位差小於Tl個市電周期。
[0026]需要說明的是，步驟S3中，如果加入並機序列除主機之外的其他變流器超過20個市電周期仍不能滿足同步要求，則該變流器退出並聯行列，可以有效防止個別變流器並機時間過長而導致整個系統並機速度慢的問題。
[0027]實施例二，基於實施例一中的一種兆瓦級變流器並聯控制方法，本實施例提供了一種兆瓦級變流器並聯控制系統，包括接入並聯網絡的若干臺變流器，每臺變流器分別設置有控制單元，各變流器的控制單元分別對應連接有無線通信模塊，兆瓦級變流器並聯控制系統並聯控制時，執行以下控制步驟:
51、各變流器的控制單元通過無線通信模塊向其他所有變流器發送無線通信指令，並且各變流器針對其所接收到的通信指令通過無線通信模塊發出回應信號；
52、各變流器的控制單元對其所接收的回應信號進行比較判斷，如果所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列；
53、加入並機序列的所有變流器通過控制單元同時向本機的並聯接觸器輸入端輸出交流電，當輸出的交流電過零時，該變流器向加入並機序列的其他變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器自動作為主機，加入並機序列的其他變流器調整本機相位直至變流器與市電的過零相位差小於Tl個市電周期，同步成功的變流器輸出接觸器吸合，自動逐步提高輸出交流電壓至目標值。
[0028]作為一個優選的實施例方式，參見圖2所示，所述的控制單元為DSP (數位訊號處理器)，DSP 一般具 有多個SCI串口或者CAN通訊口，但沒有無線通訊口，本實施例的無線通信模塊優選採用藍牙晶片，把DSP的串口通訊(或者CAN通訊)轉換為藍牙無線通訊，藍牙通訊晶片本身具有串口通訊功能，充分利用該功能和DSP的串口相連接，採用半雙工通訊，實現了變流器之間的無線數據傳輸。
[0029]為了提高通訊速度，本實施例中採用兩個藍牙晶片，分別作為藍牙接收模塊和藍牙發送模塊，用於藍牙信號的接收和發送。
[0030]所述的藍牙發送模塊通過SCI串口與DSP連接，藍牙接收模塊通過CAN通信接口與DSP連接。
[0031]由於如果兩個變流器中對應的IGBT開關時刻不一致，脈衝存在時間差異，則兩功率模塊輸出之間存在一個差模電壓，導致產生差模環流
h ,且有:
【權利要求】
1.一種兆瓦級變流器並聯控制方法，其特徵在於，包括以下步驟: (I )、接入並聯網絡的每臺變流器向其他所有變流器發送無線通信指令，並且每臺變流器針對其所接收到的通信指令發出回應信號； (2)、如果某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列； (3)、加入並機序列的所有變流器同時向本機的並聯接觸器輸入端輸出交流電，當輸出的交流電過零時，該變流器向加入並機序列的其他變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器自動作為主機，加入並機序列的其他變流器調整本機相位直至變流器與市電的過零相位差小於Tl個市電周期，同步成功的變流器輸出接觸器吸合，自動逐步提高輸出交流電壓至目標值。
2.根據權利要求1所述的兆瓦級變流器並聯控制方法，其特徵在於，步驟(2)中，每臺變流器對其接收到回應信號的變流器數量進行統計求和，並且各變流器之間對求和數據進行對比，確定某臺變流器所接收到回應信號的變流器數量是否與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同。
3.根據權利要求2所述的兆瓦級變流器並聯控制方法，其特徵在於，步驟(3)中，加入並機序列除主機之外的其他變流器採用基於異步變頻調製的數字逆變鎖相算法調整相位，在每個採樣周期對相位指針Index增加一個量值Step，直至與市電的過零相位差小於Tl個市電周期。
4.根據權利要求3所述的兆瓦級變流器並聯控制方法，其特徵在於，步驟(3)中，如果加入並機序列除主機之外的其他變流器超過20個市電周期仍不能滿足同步要求，則該變流器退出並聯行列。`
5.根據權利要求1-4任一項權利要求所述的兆瓦級變流器並聯控制方法，其特徵在於，所述的變流器之間通過藍牙進行無線通信。
6.一種兆瓦級變流器並聯控制系統，包括接入並聯網絡的若干臺變流器，每臺變流器分別設置有控制單元，其特徵在於，各變流器的控制單元分別對應連接有無線通信模塊，執行以下控制步驟: (I )、各變流器的控制單元通過無線通信模塊向其他所有變流器發送無線通信指令，並且各變流器針對其所接收到的通信指令通過無線通信模塊發出回應信號； (2)、各變流器的控制單元對其所接收的回應信號進行比較判斷，如果所接收到回應信號的變流器數量與其他變流器所接收到回應信號的變流器數量相同，則該臺變流器加入並機序列，否則，不能加入並機序列； (3)、加入並機序列的所有變流器通過控制單元同時向本機的並聯接觸器輸入端輸出交流電，當輸出的交流電過零時，該變流器向加入並機序列的其他變流器發出過零信號，首先發出過零信號的變流器自動作為主機，加入並機序列的其他變流器調整本機相位直至變流器與市電的過零相位差小於Tl個市電周期，同步成功的變流器輸出接觸器吸合，自動逐步提高輸出交流電壓至目標值。
7.根據權利要求6所述的兆瓦級變流器並聯控制系統，其特徵在於:所述的控制單元為 DSP。
8.根據權利要7所述的兆瓦級變流器並聯控制系統，其特徵在於:所述的無線通信模塊包括兩個藍牙晶片，分別為藍牙接收模塊和藍牙發送模塊。
9.根據權利要8所述的兆瓦級變流器並聯控制系統，其特徵在於:所述的藍牙發送模塊通過SCI串口與DSP連接，藍牙接收模塊通過CAN通信接口與DSP連接。
10.根據權利要求6-9任一項權利要求所述的兆瓦級變流器並聯控制系統，其特徵在於:每臺變流器的電壓輸出端 分別連接有三相電感，用於降低變流器的輸出環流。
【文檔編號】G05B19/042GK103713563SQ201410026576
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】郜克存, 隋學禮 申請人:青島經濟技術開發區創統科技發展有限公司