专利名称：抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法
技术领域：
本发明涉及一种抽水蓄能电站静止变频启动频率检测方法，用于控制抽水蓄能电 站静止变频启动。
背景技术：
目前，在世界各国，抽水蓄能电站一般都将静止变频启动作为首选的启动方式，在 抽水蓄能电站自动控制系统及成套设备中，静止变频器为其中的关键启动设备，对于保证 大型抽水蓄能机组的快速可靠启动和抽水蓄能电站的稳定运行具有重要意义。长期以来， 我国大型抽水蓄能电站控制系统设备一般采用与主机捆绑招标的方式从国外引进，国内的 研究单位和设备厂商参与甚少。因此，国内在此方面的研究很少，尤其在抽水蓄能电站静止 变频启动控制这一核心技术方面，国内尚无文献对此进行深入研究。
发明内容
针对抽水蓄能电站静止变频启动电机控制的要求，本发明提出一种分断检测同步 电机定子电压的频率方法，实现同步电机在低频启动过程中定子电流的控制。为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案， 抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法，包括以下步骤
1)合上霍尔检测通道开关Kl，电机侧的三相电压A、B、C接入霍尔传感器，通过霍尔传 感器的测量，把电机侧的三相电压转换成低压信号；低压信号经过二阶深度滤波；再经过 信号放大，再经过一阶深度滤波，再通过整形电路把交流信号整形为方波信号；方波信号经 过底板总线送入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频；DSP处理芯片通过对FPGA处理 芯片的数据读�。竦玫缁缪沟钠德市藕牛ü德市藕爬醇扑愕缪狗岛吐龀宓姆⑺� 时刻；
2)当DSP通过对FPGA的数据读�。竦玫缁牡缪蛊德蚀笥�15Hz，同时小于30Hz时， 霍尔检测通道开关Kl ；电机侧的三相电压A、B、C接入电压传感器，通过电压传感器的测量， 把电机侧的三相电压转换成低压信号；低压信号经过二阶深度滤波，再经过信号放大，再经 过一阶深度滤波；再通过整形电路把交流信号整形为方波信号；方波信号经过底板总线送 入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频；DSP处理芯片通过对FPGA处理芯片的数据读 �。竦玫缁缪沟钠德市藕牛ü德市藕爬醇扑愕缪狗岛吐龀宓姆⑺褪笨蹋�
3)DSP通过对FPGA的数据读�。竦玫缁牡缪蛊德蚀笥�30Hz，同时小于50Hz时，电 机侧的三相电压A、B、C接入电压传感器，通过电压传感器的测量，把电机侧的三相电压转 换成低压信号；低压信号经过二阶深度滤波，再经过信号放大，再经过一阶深度滤波；再通 过整形电路把交流信号整形为方波信号，方波信号经过底板总线送入FPGA，通过FPGA处理 芯片对方波进行测频，DSP处理芯片通过对FPGA处理芯片的数据读�。竦玫缁缪沟钠� 率信号，通过频率信号来计算电压幅值。所述步骤1)中二阶滤波的截止频率为50Hz，一阶滤波截止频率为100 Hz0
所述步骤2)中二阶滤波的截止频率为70Hz，一阶滤波截止频率为100 Hz0所述步骤3)中二阶滤波的截止频率为IOOHz，一阶滤波截止频率为100 Hz0所述信号放大的倍数为10倍。脉冲信号由方波信号的过零点来决定，用于驱动电机。所述低压信号的电压范围是-5疒+5V。本发明的有益效果在于，可以实现对抽水蓄能电站静止变频启动机端频率更 加准确的测量。
图1是本发明的流程图。图2是NES5500控制器结构图。图3 0. 5Hz - 15Hz测频、测压通道框图。图4是15Hz - 30Hz测频、测压通道框图。 图5是30Hz - 50Hz测频、测压通道框图。
具体实施例方式下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。本发明针对同步电机在低频时，定子电压较低，无法准确测量定子电压的频率，采 用三段测频方法。频率段分别为0. 5Hz - 15Hz, 15Hz - 30Hz, 30Hz - 50Hz。本测频方 法在NES5500控制器上实现，NES5500控制器分为电源�？�、模拟量测量模块、DSP和FPGA 处理器�？�、开关量�？楹吐龀宕シ⒛？�。每个�？橹渫ü芟叩姆绞浇惺萁换ズ� 控制协调，数据的处理和控制在DSP和FPGA处理器中实现，�？橹涞墓叵等缤�2所示。测 频的实现主要在模拟量�？楹虳SP和FPGA处理器�？槔词迪帧５谝徊�、交流220V、直流220V供电，交流220V、直流220V为互备电源，其中直流 220V为电厂的直流屏后备电源。第二步、电机侧的电压互感器输出的(T100V信号作为NES5500控制器的A、B、C三 相输入电压。电机启动后，DSP控制把继电器开关Kl合上，用霍尔检测低频时的机端电压， 通过处理器FPGA检测A、B、C同步电压的频率，通过处理器DSP检测机端电压。第三步、通过DSP的检测，检测到电机的电压频率大于15 Hz,同时小于30 Hz时， 把继电器开关Kl断开，用互感器检测机端电压，测频通道采用中频段测频通道，通过处理 器FPGA检测A、B、C同步电压的频率，通过处理器DSP检测机端电压。通过FPGA程序进行 测频通道的转换控制。第四步、电通过DSP的检测，检测到电机的电压频率大于30 Hz，同时小于50Hz时， 用互感器检测机端电压，测频通道采用高频段测频通道，通过处理器FPGA检测A、B、C同步 电压的频率，通过处理器DSP检测机端电压。通过FPGA程序进行测频通道的转换控制。以下是本发明的一个实例。(1)0. 5Hz - 15Hz测频和测压方法
当电机启动时，合上霍尔检测通道检测通道开关K1。由于电机的电压频率很低，小 于0.5 Hz，这阶段通过估算的方法来发脉冲，驱动电机加速。电机侧的三相电压A、B、C接入霍尔传感器，通过霍尔传感器的测量，把电机侧的三相电压转换成-5疒+5V的低压信 号。-5V、5V的低压信号经过二阶深度滤波，滤波截止频率为50Hz。低压信号经过二阶滤 波之后，经过10倍的信号放大，再经过一节深度滤波，滤波截止频率为100 Hz0低压信号经 过一阶滤波之后，再通过整形电路把交流信号整形为方波信号。方波信号经过底板总线送 入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频。DSP处理芯片通过对FPGA处理芯片的数据 读�。竦玫缁缪沟钠德市藕牛ü德市藕爬醇扑愕缪狗岛吐龀宓姆⑺褪笨�。测频通 道如图3所示。霍尔输出的测频通道采用二阶深度滤波和一阶深度滤波。
(2)15Hz 30Hz测频和测压方法
当DSP通过对FPGA的数据读�。竦玫缁牡缪蛊德蚀笥�15Hz，同时小于30 Hz时，跳 开开关K1。电机侧的三相电压A、B、C接入电压传感器，通过电压传感器的测量，把电机侧 的三相电压转换成-5疒+5V的低压信号。-5疒+5V的低压信号经过二阶深度滤波，滤波截止 频率为70Hz。低压信号经过二阶滤波之后，经过10倍的信号放大，再经过一节深度滤波，滤 波截止频率为100 Hz0低压信号经过一阶滤波之后，再通过整形电路把交流信号整形为方 波信号。方波信号经过底板总线送入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频。DSP处理 芯片通过对FPGA处理芯片的数据读取，获得电机电压的频率信号，通过频率信号来计算电 压幅值和脉冲的发送时刻。测频通道如图4。
(3)30Hz - 50Hz测频和测压方法
DSP通过对FPGA的数据读�。竦玫缁牡缪蛊德蚀笥�30Hz，同时小于50Hz时。电机 侧的三相电压A、B、C接入电压传感器，通过电压传感器的测量，把电机侧的三相电压转换 成-5疒+5V的低压信号。-5V +5V的低压信号经过二阶深度滤波，滤波截止频率为100Hz。 低压信号经过二阶滤波之后，经过10倍的信号放大，再经过一节深度滤波，滤波截止频率 为100 Hz0低压信号经过一阶滤波之后，再通过整形电路把交流信号整形为方波信号。方 波信号经过底板总线送入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频。DSP处理芯片通过对 FPGA处理芯片的数据读�。竦玫缁缪沟钠德市藕牛ü德市藕爬醇扑愕缪狗�。驱动 电机的脉冲信号由方波信号的过零点来决定。测频通道如图5。
权利要求
1.抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法，其特征在于，包括以下步骤1)合上霍尔检测通道开关Kl，电机侧的三相电压A、B、C接入霍尔传感器，通过霍尔传 感器的测量，把电机侧的三相电压转换成低压信号；低压信号经过二阶深度滤波；再经过 信号放大，再经过一阶深度滤波，再通过整形电路把交流信号整形为方波信号；方波信号经 过底板总线送入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频；DSP处理芯片通过对FPGA处理 芯片的数据读取，获得电机电压的频率信号，通过频率信号来计算电压幅值和脉冲的发送 时刻；2)当DSP通过对FPGA的数据读�。竦玫缁牡缪蛊德蚀笥�15Hz，同时小于30Hz时， 霍尔检测通道开关Kl ；电机侧的三相电压A、B、C接入电压传感器，通过电压传感器的测量， 把电机侧的三相电压转换成低压信号；低压信号经过二阶深度滤波，再经过信号放大，再经 过一阶深度滤波；再通过整形电路把交流信号整形为方波信号；方波信号经过底板总线送 入FPGA，通过FPGA处理芯片对方波进行测频；DSP处理芯片通过对FPGA处理芯片的数据读 �。竦玫缁缪沟钠德市藕牛ü德市藕爬醇扑愕缪狗岛吐龀宓姆⑺褪笨蹋�3)DSP通过对FPGA的数据读�。竦玫缁牡缪蛊德蚀笥�30Hz，同时小于50Hz时，电 机侧的三相电压A、B、C接入电压传感器，通过电压传感器的测量，把电机侧的三相电压转 换成低压信号；低压信号经过二阶深度滤波，再经过信号放大，再经过一阶深度滤波；再通 过整形电路把交流信号整形为方波信号，方波信号经过底板总线送入FPGA，通过FPGA处理 芯片对方波进行测频，DSP处理芯片通过对FPGA处理芯片的数据读取，获得电机电压的频 率信号，通过频率信号来计算电压幅值。
2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法，其特征在 于，所述步骤1)中二阶滤波的截止频率为50Hz，一阶滤波截止频率为100 Hz0
3.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法，其特征在 于，所述步骤2)中二阶滤波的截止频率为70Hz，一阶滤波截止频率为100 Hz0
4.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法，其特征在 于，所述步骤3)中二阶滤波的截止频率为100Hz，一阶滤波截止频率为100 Hz0
5.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检 测方法，其特征在于，所述信号放大的倍数为10倍。
6.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检 测方法，其特征在于，脉冲信号由方波信号的过零点来决定，用于驱动电机。
7.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检 测方法，其特征在于，所述低压信号的电压范围是-5疒+5V。
全文摘要
抽水蓄能电站静止变频启动机端频率检测方法，采用三段测频方法。频率段分别为0.5Hz–15Hz,15Hz–30Hz,30Hz–50Hz。本发明的有益效果在于，可以实现对抽水蓄能电站静止变频启动机端频率更加准确的测量。
文档编号G01R19/25GK102128980SQ20111000000
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月1日 优先权日2011年1月1日
发明者付建忠, 俞斌, 冯炜, 吕宏水, 吴福保, 徐晓楠, 李剑锋, 李官军, 杨波, 桑丙玉, 王德顺, 陈梅, 陶以彬, 鞠建永 申请人:国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂, 国网电力科学研究院
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