一种变频驱动系统、变频驱动系统的控制方法及存储介质

摘要

本发明提供了一种变频驱动系统、变频驱动系统的控制方法及存储介质，所述变频驱动系统包括负载、整流单元、逆变组件、变压器、预充回路和旁通回路，所述变压器、所述整流单元、所述逆变组件和所述负载连通，所述预充回路与所述旁通回路并联设置，且所述预充回路和所述旁通回路均与所述变压器和高压电源连通。本发明的有益效果：能够降低高压合闸时对电网其他设备的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种变频驱动系统、变频驱动系统的控制方法及存储介质。

背景技术

现有大功率高压变频器内由于有大容量移相整流变压器，主要采用直接合闸，直接高压合闸时对电网冲击较大，如产生励磁涌流冲击，影响电网其他设备正常运行。

发明内容

本发明解决的问题是如何降低高压合闸时对电网其他设备的影响。

为解决上述问题，本发明提供一种变频驱动系统，包括负载、整流单元、逆变组件、变压器、预充回路和旁通回路，所述变压器、所述整流单元、所述逆变组件和所述负载连通，所述预充回路与所述旁通回路并联设置，且所述预充回路和所述旁通回路均与所述变压器和高压电源连通。

进一步地，所述旁通回路设有旁路接触器，所述预充回路串联设置有预充接触器和预充电阻。

进一步地，还包括PLC控制器和与所述PLC控制器通信连接的电压检测装置，所述整流单元与所述逆变组件通过直流母线连接，所述直流母线处设有电容器，所述电压检测装置适于检测所述直流母线的电压，所述PLC控制器与所述旁路接触器和所述预充接触器均硬线连接。

进一步地，还包括电压板，所述电压板与所述PLC控制器通信连接，所述电压板设置于所述直流母线处，所述电压板适于检测所述直流母线处的电压信号并反馈至所述PLC控制器。

进一步地，所述整流单元为三相全桥不可控整流单元，所述变压器包括电连接的移相整流变压器原边绕组和移相整流变压器副边绕组，所述移相整流变压器副边绕组与所述三相全桥不可控整流单元电连接。

进一步地，所述变压器包括至少两个所述移相整流变压器副边绕组，所述三相全桥不可控整流单元与所述移相整流变压器副边绕组的数量相同，所述负载为六相变频异步电动机，一个所述六相变频异步电动机连接两个所述逆变组件。

本技术方案中，高压电源通过预充回路向变压器预充磁，当预充结束后，可通过旁通回路旁路掉预充回路，以此高压电源通过旁通回路向变压器供电，通过预充的方式对变压器进行预充便于实现高压电源下的并网，以此降低高压合闸时的励磁涌流冲击影响，减小了上级高压开关综保的误动作，避免电网侧设备受到影响，并且可不需要核对低压和高压的相位，以及不需要在变压器处设置低压预充绕组，节省成本，降低操作难度。

本发明还提出了一种变频驱动系统的控制方法，基于如上所述的变频驱动系统，所述变频驱动系统的控制方法包括：

控制高压电源通过所述变频驱动系统的预充回路向所述变压器进行预充磁；

获取所述变频驱动系统的整流单元与逆变组件之间电路的电压；

当所述电压值达到预设电压值时，控制所述高压电源通过所述变频驱动系统的旁通回路向所述变压器进行供电。

进一步地，所述变频驱动系统还包括PLC控制器和与所述PLC控制器通信连接的电压检测装置，所述预充回路串联设置有预充接触器和预充电阻，所述整流单元与所述逆变组件通过直流母线连接，所述直流母线处设有电容器，所述电压检测装置适于检测所述直流母线的电压，所述PLC控制器与所述预充接触器硬线连接；

所述控制高压电源通过所述变频驱动系统的预充回路向所述变压器进行预充包括：

当所述PLC控制器接收到预充合闸信号时，控制所述预充接触器闭合。

进一步地，所述变频驱动系统还包括电压板，所述电压板设置于所述直流母线处，所述旁通回路设有旁路接触器，所述PLC控制器与所述旁路接触器硬线连接；所述控制所述高压电源通过所述变频驱动系统的旁通回路向所述变压器进行供电包括：

当所述PLC控制器接收到所述电压检测装置反馈的直流母线的电压，且所述直流母线的电压达到所述预设电压值时，控制所述旁路接触器闭合。

本发明所述的变频驱动系统的控制方法与上述变频驱动系统相对于现有技术的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

本发明还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的变频驱动系统的控制方法。

本发明所述的计算机可读存储介质与上述变频驱动系统的控制方法相对于现有技术的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的变频驱动系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-预充接触器；2-预充电阻；3-旁路接触器；4-移相整流变压器原边绕组；5-移相整流变压器副边绕组；6-整流单元；7-直流母线；8-电容器；9-逆变组件；10-负载。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

参照图1所示，本发明实施例提出了一种变频驱动系统，包括负载10、整流单元6、逆变组件9、变压器、预充回路和旁通回路，所述变压器、所述整流单元6、所述逆变组件9和所述负载10连通，所述预充回路与所述旁通回路并联设置，且所述预充回路和所述旁通回路均与所述变压器和高压电源连通。

现有大功率高压变频器内由于有大容量移相整流变压器，主要采用直接合闸，直接高压合闸时对电网冲击较大，如产生励磁涌流冲击，影响电网其他设备正常运行。相关技术中，也采用低压预充磁方式合闸，以在输入低压电源时进行合闸，但低压预充磁方式合闸需要核对低压和高压相位，同时变压器，例如移相整流变压器的副边需要增加一组额外的低压预充绕组，以此导致操作较为麻烦，成本更高。

本发明实施例中，变频驱动系统包括负载10，如图1所示，负载10可以为电动机，具体可为一种用于压裂的拖动系统的六相变频异步电动机，所述变压器可为移相整流变压器，具体包括电连接的移相整流变压器原边绕组4和移相整流变压器副边绕组5，整流单元6可以为不可控二极管组成的三相全桥不可控整流单元，对此，所述移相整流变压器副边绕组5与所述三相全桥不可控整流单元电连接，每一个三相全桥不可控整流单元为6脉波整流，逆变组件9可以为三电平逆变组件，一个整流单元6连接一个逆变组件9，两个逆变组件9连接六相变频异步电动机，其中，逆变组件9中逆变单元的数量为所述移相整流变压器副边绕组5数量的3倍，本实施例中具体每个逆变组件9中逆变单元的数量为3个，以此进行负载10的变频供电。其中，还包括预充回路和旁通回路，预充回路和旁通回路并联设置且均与变压器和高压电源连通，如图1所示，高压电源可以为10kV电源，对此，高压电源可以通过预充回路或旁通回路流向变压器，其中高压电源通过预充回路向变压器预充磁，当预充到一定阶段，例如达到一定的预充时间，或预充达到一定的电压，可通过旁通回路旁路掉预充回路，以此高压电源通过旁通回路向变压器供电，本技术方案中，通过预充的方式对变压器进行预充便于实现高压电源下的合闸，以此降低高压合闸时的励磁涌流冲击影响，减小了上级高压开关综保的误动作，避免电网侧设备受到影响，并且可不需要核对低压和高压的相位，以及不需要在变压器处设置低压预充绕组，节省成本，降低操作难度。

本发明的一个可选的实施例中，所述旁通回路设有旁路接触器2，所述预充回路串联设置有预充接触器1和预充电阻3。

本实施例中，预充回路具有串联设置的预充接触器1和预充电阻3，在预充接触器1闭合时，电源通过预充电阻3给变压器进行预充，旁通回路设有旁路接触器2，闭合旁路接触器2时，电源即仅通过旁通回路向变压器供电其中，旁路接触器和预充接触器1可通过与PLC控制器硬线连接，具体地，例如西门子S7-1200系列PLC，以实现远程逻辑控制。

在本发明的一个可选的实施例中，还包括PLC控制器和与所述PLC控制器通信连接的电压检测装置，所述整流单元6与所述逆变组件9通过直流母线7连接，所述直流母线7处设有电容器8，所述电压检测装置适于检测所述直流母线7的电压，所述PLC控制器与所述旁路接触器2和所述预充接触器1均硬线连接。

本实施例中，整流单元6通过直流母线7与逆变组件9连接，直流母线7处设置有电容器8，以此变压器向整流单元6供电时，整流模块给直流母线7处的电容器8充电，以此即对直流母线7进行充电，便于了解直流母线7的充电情况，具体地，在直流母线7处设置电压检测装置，以了解直流母线7的充电情况，进而了解变频驱动系统的预充情况，如当直流母线7充电过程中，电压达到一定大小，以停止预充，以此方便进行预充控制。本实施例中，具体地，可在预充时，当充电电压达到额定电压的90％以最大限度减小对电网侧的冲击。通过设置PLC控制器以与旁路接触器2和预充接触器1通信连接，从而便于旁路接触器2和预充接触器1的闭合和开启控制。

在本发明的一个可选的实施例中，还包括电压板，所述电压板与所述PLC控制器通信连接，所述电压板设置于所述直流母线7处，所述电压板适于检测所述预充回路处的电压信号并反馈至所述PLC控制器。

本实施例中，还包括电压板以检测电压，电压板设置于直流母线7处，以对预充回路处的电压信号进行检测，当检测到电压信号时，能够反馈至PLC控制器，对此，PLC控制器识别到预充回路与高压电源导通，从而能够控制预充接触器1闭合，以进行预充。

本发明的一个可选的实施例中，所述变压器包括至少两个所述移相整流变压器副边绕组5，所述三相全桥不可控整流单元的数量与所述移相整流变压器副边绕组5的数量相同，所述负载10为六相变频异步电动机，一个所述六相变频异步电动机连接两个所述逆变组件9。

本实施例中，负载10为六相变频异步电动机，对此逆变组件9的数量为两个，变压器包括两个移相整流变压器副边绕组5，其中，逆变组件9中逆变单元的数量为所述移相整流变压器副边绕组5数量的3倍，本实施例中具体每个逆变组件9中逆变单元的数量为3个，以及与两个移相整流变压器副边绕组5对应连接的三相全桥不可控整流单元的数量为两个，以此，2个逆变组件9逆变后的三相电至六相变频异步电动机，以进行供电。本发明的一个可选的实施例中，六相变频异步电动机的数量为2个，对于本实施例中所述的压裂用拖动系统，在压裂现场，采用两套控制六相变频异步电动机用变频器以作用于集装箱，以能够增大驱动容量减小集装箱占地面积。其中，每个六相变频异步电动机均连接两个逆变组件9，进而连接总共4个三相全桥不可控整流单元，对此，变压器即具有4个移相整流变压器副边绕组5，4个移相整流变压器副边绕组5，4个移相整流变压器副边绕组5相对于移相整流变压器原边绕组4的移相角度可以分别为：30°、0°、-15°、15°，以为各个整流单元供电。

本发明另一实施例的一种变频驱动系统的控制方法，基于如上所述的变频驱动系统，所述变频驱动系统的控制方法包括：

控制高压电源通过所述变频驱动系统的预充回路向所述变压器进行预充磁；

获取所述变频驱动系统的整流单元6与逆变组件9之间电路的电压；

当所述电压值达到预设电压值时，控制所述高压电源通过所述变频驱动系统的旁通回路向所述变压器进行供电。

本实施例中，在变频驱动系统开始工作时，利用预充回路进行预充，具体地，高压电源通过预充回路以向变压器进行预充，同时，获取整流单元6与逆变组件9之间电路的电压，本实施例中，整流单元6与逆变组件9通过直流母线7连接，以此，即实时获取直流母线的电压，当电压值达到预设电压值时，即控制旁通回路将预充回路旁路，以此高压电源仅通过旁通回路向变压器供电，由此，即实现高压下的合闸，以减少励磁涌流，减小了上级高压开关综保的误动作，降低对电网侧设备的影响。

其中，预设电压值可设定为额定电压值的90％，以最大限度减小对网侧的冲击。

在本发明的一个可选的实施例中，所述变频驱动系统还包括PLC控制器和与所述PLC控制器通信连接的电压检测装置，所述预充回路串联设置有预充接触器1和预充电阻3，所述整流单元6与所述逆变组件9通过直流母线连接，所述直流母线7处设有电容器8，所述电压检测装置适于检测所述直流母线7的电压，所述PLC控制器与所述预充接触器1硬线连接；

所述控制高压电源通过所述变频驱动系统的预充回路向所述变压器进行预充包括：

当所述PLC控制器接收到所述电压板反馈的电压信号时，控制所述预充接触器1闭合；

本实施例中，在直流母线7处设置电容器8，以进行充电，并且设置电压检测装置进行直流母线7电压的检测，以及设置预充接触器1、预充电阻3实现变压器的预充，其中，当PLC控制器接收到预充合闸指令后此时，通过闭合预充接触器1，进而对变压器进行预充，以此实现预充的精确控制。

在本发明的一个可选的实施例中，所述变频驱动系统还包括电压板，所述电压板设置于所述直流母线7处，所述旁通回路设有旁路接触器2，所述PLC控制器与所述旁路接触器2硬线连接；所述控制所述高压电源通过所述变频驱动系统的旁通回路向所述变压器进行供电。

当所述PLC控制器接收到所述电压检测装置反馈的直流母线的电压，且所述直流母线的电压达到所述预设电压值时，控制所述旁路接触器2闭合。

本实施例中，通过在旁通回路处设置旁路接触器2以及与PLC控制器硬线连接，以通过旁路接触器2的通断控制旁通回路对预充回路的旁路，进而控制预充结束后的高压电源对变压器的供电，其中，设置电压检测装置以检测直流母线的电压，当电压达到预设电压值时，PLC控制器即控制旁路接触器2闭合，以此结束预充，并通过旁通回路进行变压器的供电。其中，可以理解，在闭合旁路接触器2时，可同时断开预充接触器1。

本发明的另一实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的变频驱动系统的控制方法。

本发明所述的计算机可读存储介质与上述变频驱动系统的控制方法相对于现有技术的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。

计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言，特别是可以使用适于神经网络计算的Python语言和基于TensorFlow、PyTorch等平台框架。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。