本发明的高压固态软起动器包括三相阀组、电磁触发电路及传输光纤、电源侧接触器、旁路接触器、三相电压检测电路、三相电流检测电路、电源及信号综合处理电路、控制器及人机界面系统，控制器检测电网三相电压ua、ub和uc，采用软件锁相环控制技术，获得电网电压矢量旋转的角速度ω并识别电网电压的相序。如果电网电压为正序，则正常起动电机；如果电网电压为负序，且允许电机反转，则反向起动电机，并发送告警信息；如果电网电压为负序，且不允许电机反转，则禁止起动电机，并发送告警信息。本发明增强了系统的现场适应能力，增强了系统的安全性。
1.一种高压固态软起动器的相序识别方法，其特征在于，包括步骤：
检测电网三相电压ua、ub和uc，并进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq；
根据预设的电压q轴分量参考值 对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω，所述 的值为0；
对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分运算，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，对所述电网三相电压ua、ub和uc进行abc/dq变换，以实现对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；
2.根据权利要求1所述的高压固态软起动器的相序识别方法，其特征在于，根据所述角速度ω识别电压的相序后还包括步骤：如果电网电压为正序，则正常起动电机；
如果电网电压为负序，且允许电机反转，则反向起动电机，并发送告警信息；
如果电网电压为负序，且不允许电机反转，则禁止起动电机，并发送告警信息。
3.一种高压固态软起动器，包括三相阀组、电磁触发电路及传输光纤、电源侧接触器、旁路接触器、三相电压检测电路、三相电流检测电路、电源及信号综合处理电路、控制器和人机界面系统，其特征在于：所述控制器检测电网三相电压ua、ub和uc，并进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq；根据预设的电压q轴分量参考值 对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω；对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分运算，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，对所述电网三相电压ua、ub和uc进行abc/dq变换，以实现了对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；并根据所述角速度ω识别电网电压的相序，所述 的值为0。
4.根据权利要求3所述的高压固态软起动器，其特征在于，所述人机界面系统包括电机转向标识，用于设置是否允许电机反转。
5.根据权利要求4所述的高压固态软起动器，其特征在于，所述人机界面系统包括相序告警指示灯和显示界面。
6.根据权利要求3所述的高压固态软起动器，其特征在于，所述控制器，当电网电压为正序时，则正常起动电机；当所述电机转向标识为允许电机反转且电网电压为负序时，反向起动电机，点亮所述相序告警指示灯并向所述显示界面发送告警信息，并告知上位机；当所述电机转向标识为不允许电机反转且电网电压为负序时，封锁所述三相阀组的触发脉冲，禁止所述旁路接触器和电源侧接触器闭合，点亮所述相序告警指示灯并向所述显示界面发送告警信息，并告知上位机。
7.根据权利要求3所述的高压固态软起动器，其特征在于，所述控制器包括：abc/dq转换模块，用于对电网三相电压ua、ub和uc进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq；
PI控制器，用于根据预设的电压q轴分量参考值对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω；
运算模块，用于对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，用以电网三相电压ua、ub和uc的abc/dq变换，实现了对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；
高压固态软起动器的相序识别方法和高压固态软起动器
技术领域
[0001] 本发明涉及电机的拖动与控制技术，尤其是一种高压固态软起动器的相序识别方法以及具有相序识别功能的高压固态软起动器。
背景技术
[0002] 高压异步电动机在国民经济中获得了广泛应用，但是，直接起动时会产生很大的冲击电流，一方面，使电机的定子绕组发热，引起电机损伤；另一方面，会对供电电网造成污染，影响其它设备的正常运转。为了限制电机起动电流，可以采用定子串电抗器降压、自藕变压器降压、星-三角降压、延边三角形降压、变频器和高压固态软起动器等方法；对于绕线式异步电动机，还可以采取转子回路串接频敏电阻、水电阻的方式。
[0003] 其中，高压固态软起动器以可控硅(SCR)作为功率器件，具有电压连续可调、价格相对低廉以及使用简单等优势，并且具有许多辅助功能，在高压异步电动机起动控制中获得了广泛应用。
[0004] 当前，高压固态软起动器通常采用高压大功率可控硅器件直接串联的方式，控制部分检测出电网相电压的相位，并以此相位为基准，改变晶闸管的触发角，使输出电压按预定的曲线升至额定电压。
[0005] 一般地，控制器都默认电网电压是正序的。但是，有些现场电压相序事先没法确定，甚至可能是负序的，这种情况下，现有技术中的高压固态软起动器将无法正常工作。
发明内容
[0006] 本发明提供的高压固态软起动器的相序识别方法和高压固态软起动器，可以识别电网电压的相序，改善了系统的现场适应能力，增强了系统运行的安全性。
[0007] 本发明提供的高压固态软起动器的相序识别方法，包括步骤：
[0008] 检测电网三相电压ua、ub和uc，并进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq；
[0009] 根据预设的电压q轴分量参考值对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω；所述 的值为0；
[0010] 对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分运算，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，对所述电网三相电压ua、ub和uc进行abc/dq变换，以实现对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；
[0011] 根据所述角速度ω识别电压的相序：如果ω＞0，则为正序；如果ω＜0，则为负序。
[0012] 进一步，根据所述角速度ω识别电压的相序后还可以包括步骤：
[0013] 如果电网电压为正序，则正常起动电机；
[0014] 如果电网电压为负序，且允许电机反转，则反向起动电机，并发送告警信息；
[0015] 如果电网电压为负序，且不允许电机反转，则禁止起动电机，并发送告警信息。
[0016] 本发明还提供了一种高压固态软起动器，包括三相阀组、电磁触发电路及传输光纤、电源侧接触器、旁路接触器、三相电压检测电路、三相电流检测电路、电源及信号综合处理电路、控制器和人机界面系统，所述控制器检测电网三相电压ua、ub和uc，并进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq；根据预设的电压q轴分量参考值对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω；对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分运算，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，对所述电网三相电压ua、ub和uc进行abc/dq变换，以实现对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；并识别电网电压的相序，所述 的值为0。
[0017] 所述人机界面系统还包括电机转向标识，用于设置是否允许电机反转。
[0018] 所述人机界面系统还可以包括相序告警指示灯和显示界面。
[0019] 所述控制器，当电网电压为正序时，则正常起动电机；当所述电机转向标识为允许电机反转且电网电压为负序时，反向起动电机，点亮所述相序告警指示灯并向所述显示界面发送告警信息，并告知上位机；当所述电机转向标识为不允许电机反转且电网电压为负序时，封锁所述三相阀组的触发脉冲，禁止所述旁路接触器和电源侧接触器闭合，点亮所述告警指示灯并向所述显示界面发送告警信息，并告知上位机。
[0020] 一个实施例中，所述控制器包括：
[0021] abc/dq转换模块，用于对电网三相电压ua、ub和uc进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq；
[0022] P I控制器，用于根据预设的电压q轴分量参考值对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω；
[0023] 运算模块，用于对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，用以电网三相电压ua、ub和uc的abc/dq变换，实现了对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；
[0024] 判别模块，用于根据所述角速度ω识别电压的相序。
[0025] 本发明公布的高压固态软起动器，可以识别电网的相序，增强了系统的现场适应能力，增强了系统的安全性。当电网电压为正序时，正常起动；当电网电压为负序并且允许电机反转时，系统将发出警告并反向起动电机；当电网电压为负序并且不允许电机反转时，系统将发出警告并封锁电机起动。
附图说明
[0026] 图1为高压固态软起动器的系统框图；
[0027] 图2为控制器识别相序后控制电机的流程图；
[0028] 图3为实施例中控制器进行相序识别的原理框图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 高压固态软起动器如图1所示，包括：三相阀组1、电磁触发电路及传输光纤2、电源侧接触器3、旁路接触器4、三相电压检测电路(PT)5、三相电流检测电路(CT)6、电源及信号综合处理电路7、控制器8、人机界面系统9。控制器8可以以双数字信号处理器(DSP)和超大规模集成电路可编程器件(CPLD或FPGA)为核心，根据检测到的电压和电流、面板按钮信号或者远程控制信号及相关参数，进行电机起动、停机和保护控制。
[0031] 本发明提供的高压固态软起动器的相序识别方法，控制器采用如下的方法检测电压相及相序：
[0032] 步骤1，检测电网三相电压ua、ub和uc，并进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量uq瞬时值。
[0033] 步骤2，预先设置电压q轴分量参考值 ，对uq进行PI控制，即将q轴分量uq瞬时值与参考值0的差值，作为锁相环的角速度控制误差，获得电网电压矢量旋转的角速度ω。
[0034] 步骤3，对所得到的电网电压矢量角速度ω进行积分运算，并用2π对积分结果取模，得到电网电压矢量的相位值θ，并求正弦值和余弦值，用以电网三相电压ua、ub和uc的abc/dq变换，实现了对q轴分量瞬时值uq的闭环控制；
[0035] 步骤4，作为一个实施例，如果ω是正数，则说明电网电压是正序，可以记Flag-phaseorder＝1；反之，电网电压是负序，记Flag-phaseorder＝-1。根据Flag-phaseorder可以识别出高压固态软起动器的相序。
[0036] 作为一个实施例，如图2所示，在识别出高压固态软起动器的相序后，控制器及人机界面系统还可以根据识别出的结果对电机进行电机起动、停机和保护控制：
[0037] 第一，如果电网电压为正序，即Flag-phaseorder＝1，无论是否允许电机反转，均正常起动电机；
[0038] 第二，如果电网电压为负序，即Flag-phaseorder＝-1，且允许电机反转，则反向起动电机，并告警，通过RS485告知上位机。
[0039] 第三，如果电网电压为负序，即Flag-phaseorder＝1，且不允许电机反转，则封锁三相阀组的触发脉冲、禁止旁路接触器闭合、禁止电源侧接触器闭合，并发送告警信息，通过RS485告知上位机，等待更正相序。
[0040] 作为一个实施例，在人机界面控制系统的交互界面上增加了“电机转向”标识，例如，设置为“1”时，表示允许电机反转；设置为“0”时，表示不允许电机反转。另外，本发明的人机界面系统上还增加了相序告警指示灯，当电网电压为负序时，控制器点亮相序告警指示灯并向人机界面系统的显示界面发送告警信息。
[0041] 实施例2，图3为一个实施例中控制器进行相序识别的原理框图。
[0042] 控制器包括abc/dq转换模块，用于接收电源及信号综合处理电路的电网三相电压ua、ub和uc，并进行abc/dq变换，得到电压d轴分量瞬时值ud和q轴分量瞬时值uq。
[0043] PI控制器，用于根据预设的电压q轴分量参考值对所述uq进行PI控制，获得所述电网电压矢量旋转的角速度ω。
[0044] 运算模块，用于对所述角速度ω进行积分运算；并用2π对积分结果取模，得到所述电网电压矢量的相位值θ；通过相位值θ求正弦值和余弦值，用以电网三相电压ua、ub和uc的abc/dq变换，实现了对q轴分量瞬时值uq的闭环控制。
[0045] 判别模块，用于根据角速度ω识别电压的相序。
[0046] 需要说明的是，本发明的实施例所涉及到的高压固态软起动器，除包括实施例中所涉及的器件之外，还包括本领域技术人员所公知的其他器件，为了突出本发明的发明思想，因此，在本发明的实施例中只对涉及本发明的发明思想的器件进行描述，对公知的其他器件不加赘述。
[0047] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的修改、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。
