CN108270365A - 一种自动调节相序的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动调节相序的方法及装置，该方法包括以下步骤：1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动运行；3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动运行。解决了现有技术中相序自适应调整过程复杂，调整过程中存在延时的问题。

Description

一种自动调节相序的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种自动调节相序的方法及装置，属于变流器控制技术领域。
背景技术
相序是三相交流电相位信息的重要组成，通常逆变器的控制是在电网电压为正序的前提下设计的，若变流器的网侧接线发生错误或电网相序发生变化，控制***将得不到正确的相位信息，控制环节发生错误，装置不能正常工作。
当相序发生错误时，常规的做法是利用相序检测仪测量相序，验证相序为正序后，再令其投入工作，在设备的实际运行环境中，这种做法不仅增加了经济成本，而且过程繁琐，容易出错。
如贾宇虹等在2013年12月的《机电工程》中发表的《并网逆变器的相序自适应控制研究》中，将相序自适应控制方法应用到变流器的控制中，分析了三相数字锁相环的基本原理，在总结正序和负序情况下同步旋转变换结果的基础上，得到了相序和同步旋转变换的关系，提出了相序检测方法，并设计了相序自适应的控制算法，利用DSP TMS320F2812编程，实现了逆变器的相序自适应并网控制策略。但是该文献中在实现逆变器相序自适应控制时，将直流侧电压给定值Udcref与电压传感器测得的Udc相减得到误差送入电压环PI控制器，输出乘以相序标志SIGN作为有功电流给定值Iqref，电流给定值与由电流传感器测得的三相电网电流经坐标变换后得到的Id、Iq相减得到误差送入电流环PI控制器，输出得到调制信号电压Ud、Uq，相序调整过程复杂，且在调整过程存在延时。
发明内容
本发明涉及一种自动调节相序的方法及装置，解决了现有技术中相序自适应调整过程复杂，调整过程中存在延时的问题。
为了实现上述目的，方案一：本发明提供了一种自动调节相序的方法，包括如下步骤：
1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；
2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动运行；
3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动运行。
方案二：在方案一的基础上，所述步骤1)中，采用同步旋转变换的数字锁相环检测三相交流电网的相序。
方案三：在方案二的基础上，所述同步旋转变换的数字锁相环检测相序的方法包括：对逆变器输入三相电压经过CLARKE变换以及正反向PARK变换，得出Ud+、Uq+、Ud‐、Uq‐；用正序q轴分量Uq+进行闭环运算，得出电网电压正序分量对应的角度值θ进行闭环控制，计算2个电网周期的电网电压d轴的平均值，若d轴的平均值为电网电压峰值，则判断相序正确；若平均值小于0.1倍的额定值，则判断相序错误。
方案四：在方案一的基础上，所述步骤2)中，控制锁相环按照A、B、C的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、B、C的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
方案五：在方案一的基础上，所述步骤3)中，控制锁相环按照A、C、B的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、C、B的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
方案六：本发明还提供了一种自动调节相序的装置，包括处理器与存储器，所述处理器执行由存储器存储的指令以实现如下方法：
1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；
2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动运行；
3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动运行。
方案七：在方案六的基础上，所述步骤1)中，采用同步旋转变换的数字锁相环检测三相交流电网的相序。
方案八：在方案七的基础上，所述同步旋转变换的数字锁相环检测相序的方法包括：对逆变器输入三相电压经过CLARKE变换以及正反向PARK变换，得出Ud+、Uq+、Ud‐、Uq‐；用正序q轴分量Uq+进行闭环运算，得出电网电压正序分量对应的角度值θ进行闭环控制，计算2个电网周期的电网电压d轴的平均值，若d轴的平均值为电网电压峰值，则判断相序正确；若平均值小于0.1倍的额定值，则判断相序错误。
方案九：在方案六的基础上，所述步骤2)中，控制锁相环按照A、B、C的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、B、C的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
方案十：在方案六的基础上，所述步骤3)中，控制锁相环按照A、C、B的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、C、B的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
本发明通过判断相序是否正确后，采用不同的处理流程，在检测到相序不正确时，三相电压、电流按照A、C、B的相位顺序进行锁相，控制调制波按照A、C、B的相位顺序与载波进行比较，生成PWM波，控制逆变器启动。实现了简单、快速的相序自动调整，有效降低了控制***的复杂度，提高了***自动控制的效率，并且调整过程简单，不容易出错，使***可靠性增强。
附图说明
图1为变流器不平衡锁相算法原理图；
图2为变流器相序自动调节方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图2所示，本发明提供一种相序自动调整方法，包括如下步骤：
1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；
2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动；
3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动。
具体的，步骤1)中，在装置投运前，如图1所示，基于同步旋转变换的数字锁相环快速检测三相交流电网的相序；对逆变器输入三相电压经过CLARKE变换以及正反向PARK变换，得出Ud+、Uq+、Ud‐、Uq‐；用正序q轴分量Uq+进行闭环运算，得出电网电压正序分量对应的角度值θ进行闭环控制，计算2个电网周期的电网电压d轴的平均值，根据该平均值进行相序是否正确的判定：
若d轴平均值为电网电压峰值，则相序正确；
若d轴分量为正弦变化，则2个电网周期的平均值小于0.1倍的额定值，判定相序错误。
上述方法中是通过计算2个周期内的电网电压d轴的平均值的大小，对相序是否正确进行判定，但是上述检测相序是否正确的方式仅是本发明中采用的其中一种实施方式，本发明并不局限于上述方法，例如，还可以采用对三相输入电压做正序同步旋转变换，稳定时，若有功q轴分量为负，则判定三相相序为正，相序错误时，dq轴分量是二倍电网频率的交流量。也可以根据三相交流电压等效合成适量的旋转角度，判定相序是否为正序；或者通过检测实际电网电压相位角，若相位角大于2π，则判定相序正确，若相位角小于0，则判定相序错误。
本实施例的步骤2)中，当相序正确时，锁相环采集的网侧电压按Ua、Ub和Uc的顺序进行Clarke和Park变换，三相电流按Ia、Ib和Ic进行Clarke和Park变换，实现锁相；调制波按Ta、Tb和Tc的顺序与载波进行比较，生成PWM波；
步骤3)中，当相序错误时，自动调节锁相，使控制算法与相序相对应：锁相环采集的网侧电压按Ua、Uc和Ub的顺序进行Clarke和Park变换，三相电流按Ia、Ic和Ib进行Clarke和Park变换，实现锁相；调制波按Ta、Tc和Tb的顺序与载波进行比较，生成PWM波。
在上述步骤2)和步骤3)中给出了通过调制波与载波比较的方法取得PWM波，从而驱动逆变器启动运行，然而本发明中还可以通过等脉宽PWM法、等面积法、软件生成法等方法产生PWM信号，但是需要在判断相序错误时，按照本发明中所述的A相、C相、B相的顺序进行。
进一步的，在上述方法的基础上，本发明还提供了一种自动调节相序的装置，包括处理器与存储器，所述处理器执行由存储器存储的指令以实现如下方法：
1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；
2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动运行；
3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动运行。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动调节相序的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；
2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动运行；
3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动运行。
2.根据权利要求1所述的自动调节相序的方法，其特征在于，所述步骤1)中，采用同步旋转变换的数字锁相环检测三相交流电网的相序。
3.根据权利要求2所述的自动调节相序的方法，其特征在于，所述同步旋转变换的数字锁相环检测相序的方法包括：对逆变器输入三相电压经过CLARKE变换以及正反向PARK变换，得出Ud+、Uq+、Ud‐、Uq‐；用正序q轴分量Uq+进行闭环运算，得出电网电压正序分量对应的角度值θ进行闭环控制，计算2个电网周期的电网电压d轴的平均值，若d轴的平均值为电网电压峰值，则判断相序正确；若平均值小于0.1倍的额定值，则判断相序错误。
4.根据权利要求1所述的自动调节相序的方法，其特征在于，所述步骤2)中，控制锁相环按照A、B、C的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、B、C的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
5.根据权利要求1所述的自动调节相序的方法，其特征在于，所述步骤3)中，控制锁相环按照A、C、B的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、C、B的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
6.一种自动调节相序的装置，包括处理器与存储器，其特征在于，所述处理器执行由存储器存储的指令以实现如下方法：
1)在装置投运前，检测逆变器输入三相交流电压的相序；
2)当相序正确时，按照A、B、C的相位顺序实现锁相及控制逆变器启动运行；
3)当相序不正确时，自动调节锁相，按照A、C、B的相位顺序实现锁相，按照A、C、B的相位顺序控制逆变器启动运行。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述步骤1)中，采用同步旋转变换的数字锁相环检测三相交流电网的相序。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述同步旋转变换的数字锁相环检测相序的方法包括：对逆变器输入三相电压经过CLARKE变换以及正反向PARK变换，得出Ud+、Uq+、Ud‐、Uq‐；用正序q轴分量Uq+进行闭环运算，得出电网电压正序分量对应的角度值θ进行闭环控制，计算2个电网周期的电网电压d轴的平均值，若d轴的平均值为电网电压峰值，则判断相序正确；若平均值小于0.1倍的额定值，则判断相序错误。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述步骤2)中，控制锁相环按照A、B、C的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、B、C的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述步骤3)中，控制锁相环按照A、C、B的相位顺序对三相电压、电流进行CLARKE变换以及正反向PARK变换，调制波按照A、C、B的相位顺序与载波比较，生成PWM波。
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