一种基于残压预估的电机无缝切换供电方法技术

一种基于残压预估的电机无缝切换供电方法：方法采用的系统包括分别与电机连接的工作和备用电源，工作和备用电源的输出之间设有整流器连接，整流器还通过逆变器连接电机；方法：S1,失电感应电动机残压建模；S2，预测电动机母线残压；S3，预测感应电动机失电后母线残压的初值，当母线残压的初值小于母线额定电压时，确定启动UPS逆变器，使UPS逆变器稳定在为感应电动机供电的工作状态；S4，将母线残压相位与备用电源电压相位进行比较，当两者相位差小于20°时，将备用电源投入。本发明专利技术既能在市电失电时为重要负荷短时供电，又能主动调节输出电压，快速将备用电源切换投入避免对负荷造成冲击，能够有效限制备用电源投入瞬间冲击电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机失电时无缝切换供电的方法，尤其是涉及一种基于残压预估 的电机无缝切换供电方法。
技术介绍
高压大容量感应电动机母线失电时会出现残压，对切换备用电源供电会有很大影 响。现有切换装置的低压启动方式采用低电压检测配合固定延时实现，当感应电动机母线 残压幅值较低时，电源切换时感应电动机受到的冲击较大。因此，高压大容量感应电动机失 电后采用备用电源恢复供电时，须面对备用电源与电机负荷残压相位差过大的问题，该问 题目前尚无理想的解决办法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是提供一种基于残压预估的电机无缝切换供电方 法，可根据感应电机的残压跌落时间特性使备用电源满足快速合闸及退出条件，提高电网 重要负荷的供电可靠性。 解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下： -种基于残压预估的电机无缝切换供电方法，其特征是：所述方法采用的无缝切 换供电系统包括分别与所述电机连接的工作电源和备用电源，所述工作电源和备用电源的 输出之间设有整流器连接，所述整流器还通过逆变器连接所述电机；所述方法包括以下步 骤： SI,失电感应电动机残压建模 S1-1，计算电动机的稳态定子磁链 正常运行时，电动机母线电压的空间矢量为：

【技术保护点】
一种基于残压预估的电机无缝切换供电方法，其特征是：所述方法采用一无缝切换供电系统，其包括分别与所述电机连接的工作电源和备用电源，所述工作电源和备用电源的输出之间设有整流器连接，所述整流器还通过逆变器连接所述电机；所述方法包括以下步骤：S1,失电感应电动机残压建模S1‑1，计算电动机的稳态定子磁链正常运行时，电动机母线电压的空间矢量为：u(t)=U·sejωst]]>其中,u(t)为母线电压的空间矢量，为电动机母线电压相量，e为自然对数的底数，ωs为系统频率，t为时间，j为虚数单位；定子磁链与电动机母线电压的关系为：ψs=U·sejωst/jωs;]]>其中,ψs为定子磁链；S1‑2，计算电动机的稳态转子磁链转子磁链与电动机母线电压的关系为：ψr=LmRrU·sejωst/(jsωs)LsRr/s+jωs(LsLr-Lm2);]]>其中，ψr为转子磁链，Rr为转子电阻，Ls为电动机定子电感，Lr为电动机转子电感，Lm为电动机励磁电感，s为转差率；S1‑3，计算电压跌落后电动机定子磁链电压跌落时定子磁链为：ψs=Ks1e-1Ts′+Ks2e-tTr′ejωrt+Ks3ejωst;]]>式中，Ks1=U·s-1Ts′-jωs+(ψs0+LmLrTs′Ψr0-1Tx′+1Tr′-jωr);]]>Ks2=-LmLrTs′ψr0-1Ts′+1Tr′-jωr;]]>Ks3=U·sjωs+1Tx′;]]>其中，Ts’＝(Ls‑Lm2/Lr)/Rs，Tr’＝(Lr‑Lm2/Ls)/Rr，ψs0为定子磁链初值，ψr0为转子磁链初值，ωr为转子转速；S1‑4，计算电压跌落后电动机转子磁链电压跌落时转子磁链为：ψr=Kr1e-tTs′+Kr2e-tTr′ejωrt+Kr3ejωst;]]>式中，Kr1=MmLsTr′(1Tr′-1Ts′-jωr)(U·s-1Ts′-jωs+ψs0);]]>Kr2=-MmLsTr′(1Tr′-1Ts′-jωr)(U·s-1Tr′+jωr-jωs+ψs0)+ψr0;]]>Kr3=MmLs1Tr′U·s(jωs+1Tx′)(jωs+1Tr′-jωr);]]>其中，Mm为电动机定子绕组和转子绕组的互感；S1‑5，计算电压跌落后电动机定子电流电压跌落时电动机定子电流为：i=1LsLr-Mm2[LrKs1e-tTs′-MmMr2e-tTr′ejωrt+(LrKs3-MmKr3)ejωst];]]>S1‑6，计算电动机A相定子电流过零时间令电压跌落时电动机A相定子电流为零，real{1LsLr-Mm2[LrKs1e-tTs′-MmMr2e-tTr′ejωrt+(LrKs3-MmKr3)ejωst]}=0;]]>其中，real()为对括号内式中求实部计算；得到对应的A相定子电流过零时对应时间为：t1，t2，t3，…，t20；S2，预测电动机母线残压在A相定子电流过零时间分别为t1，t2，t3，…，t20时，分别进行下列步骤计算：S2‑1，计算A相断流后电动机定子磁链A相断流后电动机定子磁链为：ψs=Ks1es1t+Ks2es2t+Ks3es3t+Ks4ejωst+Ks5e-jωst;]]>式中，Ks1=(s-s1)ψs|s=s1;Ks2=(s-s2)ψs|s=s2;]]>Ks3=(s-s1)ψs|s=s3;Ks4=(s-s1)ψs|s=jωs;Ks5=(s-s1)ψs|s=-jωs;]]>其中，s1、s2、s3为以下方程的解：s3+(1Ts′+1Tr′-1Tr)s2+(1Tr′Tr-2Ts′Tr+ωr2)s+1Ts&pr...

【技术特征摘要】
1. 一种基于残压预估的电机无缝切换供电方法，其特征是：所述方法采用一无缝切换 供电系统，其包括分别与所述电机连接的工作电源和备用电源，所述工作电源和备用电源 的输出之间设有整流器连接，所述整流器还通过逆变器连接所述电机； 所述方法包括以下步骤： S1，失电感应电动机残压建模 Sl-I，计算电动机的稳态定子磁链 正常运行时，电动机母线电压的空间矢量为：其中，U(t)为母线电压的空间矢量，（:·、为电动机母线电压相量，e为自然对数的底数， ?s为系统频率，t为时间，j为虚数单位； 定子磁链与电动机母线电压的关系为：其中，Vs为定子磁链； S1-2,计算电动机的稳态转子磁链 转子磁链与电动机母线电压的关系为：其中，Ψ,为转子磁链，R,为转子电阻，Ls为电动机定子电感，L,为电动机转子电感，Lm 为电动机励磁电感，s为转差率； S1-3,计算电压跌落后电动机定子磁链 电压跌落时定子磁链为：其中，Ts，= (Ls-LmVLr)/Rs，Tr，= (Lr-LmVLs)/Rr，Vs0 为定子磁链初值，Vr0 为转子磁 链初值为转子转速； S1-4,计算电压跌落后电动机转子磁链 电压跌落时转子磁链为：其中，Mm为电动机定子绕组和转子绕组的互感； 51- 5，计算电压跌落后电动机定子电流 电压跌落时电动机定子电流为：S1 -6,计算电动机A相定子电流过零时间 令电压跌落时电动机A相定子电流为零，其中，real ()为对括号内式中求实部计算； 得到对应的A相定子电流过零时对应时间为：tl，t2, t3，…，t20 ; S2,预测电动机母线残压 在A相定子电流过零时间分别为tl，t2, t3,…，t20时，分别进行下列步骤计算： 52- 1，计算A相断流后电动机定子磁链 A相断流后电动机定子磁链为：其中，Sl、S2、S3为以下方程的解：其中，S1为待求变量，Tr = Lr/Rr ; S2-2,计算A相断流后电动机转子磁链 A相断流后电动机转子磁链为：式中，S2-3,计算A相断流后电动机定子电流 A相断流后电动机定子电流为：S2-4,计算定子电流过零时间 令电动机定子电流为零，得到对应的定子电流过零时对应时间为：tm S2-5，计算失电后电动机母线残压 失电后电动机母线残压初值为：失电后感应电动机残压空间矢量表达式为：53, 由S2-5中的公式（1)、（2)预测感应电动机失电后母线残压的初值，当母线残压的 初值小于母线额定电压时...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟章，李雄峰，罗建，何坚，翟照辉，任宗基，钟振兴，吴杰辉，周海潇，杨沛霖，叶俊鸿，李晓钧，罗志勇，姚志良，邹小辉，黄世昌，戴华，刘超，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，重庆大学，
类型：发明
国别省市：广东;44