脉冲发电机组的电机驱动装置和脉冲发电机组制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种脉冲发电机组的电机驱动装置。脉冲发电机组包括脉冲发电机、电机。电机驱动脉冲发电机中的转子旋转储能，放电时，脉冲发电机将转子的动能转换成脉冲电能。电机驱动装置包括矢量控制变频器1。矢量控制变频器1具有转矩电流控制环和转矩控制器4。转矩控制器4包括，转矩初值设定模块41，用于设定转矩初值iqset0；给定频率设定模块42，用于设定给定频率fset；频率判断模块43，用于判断电机的运行频率frun是否大于给定频率fset；转矩给定值设定模块44，用整数举例，根据判断结果，如果frun＜fset，用iqset0设定转矩给定值iqset，否则，判断x(|fset‑frun|)是否大于32，如果大于32，设定转矩给定值iqset＝0，否则，根据下式计算转矩给定值iqset。iqset＝iqset0*(32‑x)*(32‑x)/1024。

Motor driving device and pulse generator set of pulse generator set

The invention discloses a motor driving device for a pulse generator set. Pulse generator set includes pulse generator and motor. When the motor drives the rotor to rotate and store energy in the pulse generator, the pulse generator converts the kinetic energy of the rotor into pulse electric energy when discharging. The motor drive device includes a vector control frequency converter 1. The vector control inverter 1 has a torque current control loop and a torque controller 4. The torque controller 4 includes a torque initial value setting module 41 for setting a torque initial value iqset0; a given frequency setting module 42 is used to set a given frequency fset; the frequency judgment module 43 is used to determine whether the running frequency frun of the motor is greater than a given frequency fset; a torque given value setting module 44, with an integer example, according to an example. Break the result, if frun < fset, set the torque given value iqset with iqset0, otherwise, judge whether x (|fset frun|) is greater than 32, if greater than 32, set the torque given value iqset = 0, otherwise, calculate the torque given value iqset according to the next formula. Iqset = iqset0* (32 x) * (32 x) /1024.

【技术实现步骤摘要】
脉冲发电机组的电机驱动装置和脉冲发电机组
本专利技术涉及大功率脉冲发电机组的电机驱动装置和大功率脉冲发电机组，尤其涉及电机变频器控制的电机驱动转子时保持变频器电流平稳，降低对电网冲击的技术。
技术介绍
在核聚变等研究领域，广泛使用大功率脉冲发电机组为装置提供电能。大功率脉冲发电机组利用惯性储能技术，电动机从电网汲取能量驱动转子(飞轮)高速旋转储存动能，放电时，发电机以最大功率将动能转换成脉冲电能，动能释放后转子的转速下降，电动机再次驱动转子储能，脉冲放电和转子驱动循环进行。由于转子的转速有最大转速的限制，电动机的调速控制通常采用矢量控制。即，设定一个给定频率(如50Hz)，控制器根据转子的频率与给定频率之间的偏差，通过控制电动机(绕线异步电机)的转矩电流来控制转子的频率。在控制过程中，电动机的转矩随着外界负载变化在最小值与最大值之间变化，与外界负载保持平衡。大功率脉冲发电机组如为聚变实验装置的磁场提供脉冲电能的300MVA的立式脉冲发电机组，其发电机组转子的重量370T左右，由8500KW电机的异步绕线电机驱动。驱动电机与转子同轴连接，由矢量控制变频器控制电机的转速，对变频器来说，就是用一台8500KW电机将一个370T的大铁个体从静止运转到给定频率。尽管电机的功率仅有发电机能力相比非常微小(3％不到)，8500KW电机对电网而言仍是巨大的负载，变频器电流大的变化会对电网造成冲击，影响电网的供电安全。对巨大质量(惯量)的转子进行速度控制，在控制过程中，变频器电流会发生非常大的变化。并且，在转子的转速在接近给定频率时，巨大惯量的转子极易发生超调，而回调时，转子动能的释放会通过电机以电能的形式回馈到变频器，不仅会损坏变频器，还会对电网造成冲击，影响供电安全。本专利技术的目的在于解决以上现有技术的问题，提供一种不会引起变频器电流发生较大的变化，影响电网供电的功率脉冲发电机组的电机驱动装置和功率脉冲发电机组。
技术实现思路
本专利技术的第一技术方案为大功率脉冲发电机组的电机驱动装置，所述大功率脉冲发电机组包括脉冲发电机、电机(2)，所述电机(2)驱动所述脉冲发电机中的转子(3)旋转储能，所述脉冲发电机放电时，转子(3)的动能转换成电能输出脉冲电流，其特征在于所述电机驱动装置包括，矢量控制变频器(1)和转矩控制器(4)，所述转矩控制器(4)包括，转矩初值设定模块(41)，用于设定所述电机(2)的转矩初值(iqset0)；；给定频率设定模块(42)，用于设定所述电机(2)的给定频率(fset)；；运行频率判断模块(43)，用于判断所述电机(2)的运行频率(frun)是否大于所述给定频率(fset)；转矩给定值设定模块(44)，根据所述运行频率判断模块的判断结果，在所述电机(2)的运行频率(frun)小于所述给定频率(fset)时，用所述转矩初值(iqset0)设定转矩给定值(iqset)，在运行频率(frun)大于等于所述给定频率(fset)时，根据其差值(x)和所述转矩初值(iqset0)计算转矩给定值(iqset)，所述转矩给定值(iqset)随着所述差值(x)增大而变小；所述矢量控制变频器(1)根据所述转矩给定值(iqset)与所述电机(2)的转矩电流(iq)的差值，控制所述电机(2)。第一技术方案的效果：由于矢量控制变频器(1)根据转矩给定值(iqset)和电机(2)的转矩电流(iq)的差值控制所述电机(2)，并且，在运行频率(frun)大于等于所述给定频率(fset)时，根据其差值(x)和所述转矩初值(iqset0)计算转矩给定值(iqset)，所述转矩给定值(iqset)随着所述差值(x)增大而变小，不仅能够快速地驱动转子(3)旋转，转子(3)旋转到给定频率(fset)附近时，还能卸掉多余的转矩，保证转子转速的稳定，整个过程中变频器电流不会发生大的变化，降低了对电网的冲击。第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于，所述转矩控制器(4)还包括，启动转矩计算模块(45)，用于计算所述电机启动时的转矩给定值(iqset)，计数模块(46)，用于对控制周期进行计数，所述启动转矩计算模块(45)，根据计数模块(46)的计数值(cnt)，计算转矩给定值(iqset)，所述转矩给定值(iqset)随着计数值(cnt)的增加逐渐增大，在计数值(cnt)达到计数阈值后，用所述转矩初值(iqset0)赋值转矩给定值(iqset)。第二技术方案效果：由于在驱动的初始阶段，利用控制周期控制转矩给定值(iqset)，随着控制周期的增加逐渐加大转矩给定值(iqset)，防止了驱动的初始阶段，变频器电流发生大的变化，冲击电网。第三技术方案基于第一技术方案，其特征在于，所述转矩给定值设定模块(44)，根据以下算式计算转矩给定值(iqset)，iqset＝iqset0*(m-x)*(m-x)/m2，其中，x为整数，x＝|fset-frun|，m为调整转矩的频率范围。第三技术方案的效果：能够利用整数运算，简单并且高精度的计算转矩给定值(iqset)。第四技术方案基于第一技术方案，其特征在于，所述转矩给定值设定模块(44)，根据以下算式计算转矩给定值(iqset)，iqset＝iqset0*(n-x)*(n-x)，其中，x为浮点数，x＝|fset-frun|，n为调整转矩的频率范围。第四技术方案的效果：能够利用浮点数运算，简单并且高精度的计算转矩给定值(iqset)。第五技术方案基于第二技术方案，其特征在于，所述启动转矩计算模块(45)，按照以下算式计算电机启动时的转矩给定值(iqset)，iqset＝iqset0*(r+s*cnt/q)，其中，r为初始值，r+s＝1，cnt为计数值，q为计数阈值。第五技术方案的效果：能够简单并且高精度的计算转矩给定值(iqset)，并且通过调整r和s的比例，能够简单的调整初始的转矩给定值(iqset)和每一个控制周期的增量。第六技术方案基于第二技术方案，其特征在于，在给定频率设定模块(42)调整给定频率(fset)时，所述转矩控制器(4)，判断调整后的给定频率(fset1)是否大于调整前的给定频率(fset0)，如果不大于调整前的给定频率(fset0)，在调整后的给定频率(fset1)小于运行频率(frun)之前，所述矢量控制变频器(1)停止驱动所述电机(2)。第六技术方案的效果：能够防止因给定频率(fset0)下调造成电机处于发电机状态，转子动能在电机中转换成电能对电网造成的冲击以及损坏变频器。第七技术方案基于第二技术方案，在所述脉冲发电机发电前，所述矢量控制变频器(1)封锁输出。第七技术方案的效果：由于在所述脉冲发电机发电前，所述矢量控制变频器(1)封锁输出，因此，脉冲发电机发电时，变频器以及电网与负载之间处于脱离状态，避免了放电对变频器以及电网造成的不良影响。第八技术方案基于第一至第七技术方案中的任一技术方案，其特征在于，所述电机(2)的功率为所述脉冲发电机的功率的5％以下。第八技术方案的效果：与脉冲发电机的功率相比，能够降低电机和变频器的功率，减小其体积和成本。第九技术方案第一至第七技术方案中的任一技术方案，其特征在于，所述电机(2)为异步绕线电机，所述转矩电流(iq)由异步绕线电机的电流通过坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
脉冲发电机组的电机驱动装置，所述脉冲发电机组包括脉冲发电机、电机(2)，所述电机(2)驱动所述脉冲发电机中的转子(3)旋转储能，所述脉冲发电机放电时，转子(3)的动能转换成电能输出脉冲电流，其特征在于所述电机驱动装置包括，矢量控制变频器(1)和转矩控制器(4)，所述转矩控制器(4)包括，转矩初值设定模块(41)，用于设定所述电机(2)的转矩初值(iqset0)；给定频率设定模块(42)，用于设定所述电机(2)的给定频率(fset)；运行频率判断模块(43)，用于判断所述电机(2)的运行频率(frun)是否大于所述给定频率(fset)；转矩给定值设定模块(44)，根据所述运行频率判断模块的判断结果，在所述电机(2)的运行频率(frun)小于所述给定频率(fset)时，用所述转矩初值(iqset0)设定转矩给定值(iqset)，在运行频率(frun)大于等于所述给定频率(fset)时，根据其差值(x)和所述转矩初值(iqset0)计算转矩给定值(iqset)，所述转矩给定值(iqset)随着所述差值(x)增大而变小；所述矢量控制变频器(1)根据所述转矩给定值(iqset)与所述电机(2)的转矩电流(iq)的差值，控制所述电机(2)。...

【技术特征摘要】
1.脉冲发电机组的电机驱动装置，所述脉冲发电机组包括脉冲发电机、电机(2)，所述电机(2)驱动所述脉冲发电机中的转子(3)旋转储能，所述脉冲发电机放电时，转子(3)的动能转换成电能输出脉冲电流，其特征在于所述电机驱动装置包括，矢量控制变频器(1)和转矩控制器(4)，所述转矩控制器(4)包括，转矩初值设定模块(41)，用于设定所述电机(2)的转矩初值(iqset0)；给定频率设定模块(42)，用于设定所述电机(2)的给定频率(fset)；运行频率判断模块(43)，用于判断所述电机(2)的运行频率(frun)是否大于所述给定频率(fset)；转矩给定值设定模块(44)，根据所述运行频率判断模块的判断结果，在所述电机(2)的运行频率(frun)小于所述给定频率(fset)时，用所述转矩初值(iqset0)设定转矩给定值(iqset)，在运行频率(frun)大于等于所述给定频率(fset)时，根据其差值(x)和所述转矩初值(iqset0)计算转矩给定值(iqset)，所述转矩给定值(iqset)随着所述差值(x)增大而变小；所述矢量控制变频器(1)根据所述转矩给定值(iqset)与所述电机(2)的转矩电流(iq)的差值，控制所述电机(2)。2.根据权利要求1所述的脉冲发电机组的电机驱动装置，其特征在于，所述转矩控制器(4)还包括，启动转矩计算模块(45)，用于计算所述电机启动时的转矩给定值(iqset)，计数模块(46)，用于对控制周期进行计数，所述启动转矩计算模块(45)，根据计数模块(46)的计数值(cnt)，计算转矩给定值(iqset)，所述转矩给定值(iqset)随着计数值(cnt)的增加逐渐增大，在计数值(cnt)达到计数阈值后，用所述转矩初值(iqset0)赋值转矩给定值(iqset)。3.根据权利要求1所述的脉冲发电机组的电机驱动装置，其特征在于，所述转矩给定值设定模块(44)，根据以下算式计算转矩给定值(iqset)，iqset＝iqset0*(m-x)*...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓江，
申请(专利权)人：北京合康新能变频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11