[0001] 本发明涉及电动机运行技术领域，尤其是涉及一种电动机并网运行的控制方法、装置及并网运行控制系统。

[0002] 异步启动永磁同步电动机由于具有效率高、功率密度高等优点被广泛应用于并网定速驱动场景中。在实际运行时，异步启动永磁同步电动机常采用直接并网的方式进行运行，但是，异步启动永磁同步动机在直接并网启动运行过程中启动电流过大造成供电变压器容量增加，转矩过大，容易损坏联轴器和轴伸键等连接机构，并在驱动大惯量负载时启动过程较长或者不能切入同步产生持续较长时间的大电流，进而导致过度发热以及转子永磁体失磁等故障情况；并且，异步启动永磁同步电动机在并网后，一旦出现过大的负载转矩或者电网短时间低电压，就会发生失步，并导致过大的电流和转矩，引起转子失磁及机械故障，如果没有及时断开电源，还会导致过热损坏。

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

[0028] 考虑到现有异步启动永磁同步动机在直接并网启动运行过程中，可能存在启动困难和运行时过转矩、低电压带来的不安全问题；基于此，本发明实施例提供的一种电动机并网运行的控制方法、装置及并网运行控制系统，能够通过变频器将异步启动永磁同步电动机并网运行，从而克服了异步启动永磁同步电动机直接并网启动困难和运行时过转矩、低电压带来的不安全问题。

[0029] 为便于对本实施例进行理解，下面首先对本发明实施例提供的电动机并网运行的控制方法进行详细介绍。其中，并网运行控制系统中的控制器，如图1所示，该并网运行控制系统包括上述控制器100，以及与控制器100通讯连接的异步启动永磁同步电动机101、变频器102、第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，其中，异步启动永磁同步电动机101通过第一开关K1与电网连接，变频器102通过第二开关K2与电网连接，变频器102通过第三开关K3与异步启动永磁同步电动机101连接，异步启动永磁同步电动机为转子带阻尼笼的电动机，图1中虚线表示通讯连接。

[0030] 图1中的电网为三相电网，三相电网可用U、V、W进行表示，第一开关、第二开关和第三开关可以为机械开关或电子开关，可以根据实际需要进行选取，在此不进行限定。

[0031] 上述阻尼笼可以是由铸铝、或铸铜、或铜条、或铝条组成的与笼型异步电动机转子鼠笼一样的结构，也可以是由铝线或铜线绕制成的与绕线式异步电动机转子绕组一样的闭合线圈结构。这种阻尼笼的形状复杂程度较低且面积较小，因此，能够很好的起到阻尼作用，进而保证了电动机在并网运行时的动态稳定性。

[0032] 基于上述控制器，本实施例提供了一种电动机并网运行的控制方法，其中，参见图2所示的一种电动机并网运行的控制方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：

[0033] 步骤S202，在第一开关、第二开关和第三开关均为断开状态下，基于接收到的指令发送设备发送的开机指令控制第二开关和第三开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机和电网与变频器连接；

[0034] 图1的结构示意图中示出了第一开关、第二开关和第三开关均为断开状态，指令发送设备在本实施例中是指上位机或指令开关设备，在此不进行限定。

[0035] 指令发送设备发送的开机指令是指控制异步启动永磁同步电动机开始运行的指令，如果控制器接收到该开机指令，则可以控制第二开关和第三开关闭合，以将变频器通过第二开关接入电网，以及将异步启动永磁同步电动机通过第三开关与变频器连接。

[0036] 步骤S204，判断开机指令中所携带的运行模式是否为并网模式；

[0037] 该并网模式是指将异步启动永磁同步电动机接入电网中运行的模式。

[0038] 步骤S206，如果是，向变频器发送转速控制指令，以触发变频器控制异步启动永磁同步电动机的运行频率至转速控制指令中所携带的目标频率；

[0039] 通常，转速控制指令中所携带的目标频率可由与电网频率相同的额定频率和转差频率所确定，即目标频率为：fv＝fn‑fb；其中，fn为额定频率，fb为转差频率，fb的取值范围为：[0.5％·fn，5％·fn]。比如，fn＝50Hz，fb＝1Hz，则目标频率fv＝49Hz，即需要将异步启动永磁同步电动机的运行频率调整至49Hz。

[0040] 步骤S208，确定电网与变频器之间的最大电压偏差；

[0041] 步骤S210，若最大电压偏差小于预设电压阈值且异步启动永磁同步电动机的运行频率达到目标频率，控制第三开关断开和第一开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机并入电网运行。

[0042] 若最大电压偏差小于预设电压阈值且异步启动永磁同步电动机的运行频率达到目标频率，说明满足异步启动永磁同步电动机并入电网要求，因此，控制器可通过控制第三开关断开来使得异步启动永磁同步电动机与变频器断开连接，以及，控制第一开关闭合使得异步启动永磁同步电动机并入电网继续运行。其中，预设电压阈值可以根据实际需要进行设置，在此不进行限定。

[0043] 本申请实施例提供一种电动机并网运行的控制方法，其中，在第一开关、第二开关和第三开关均为断开状态下，如果接受到指令发送设备发送的开机指令，则控制第二开关和第三开关闭合，将异步启动永磁同步电动机和电网与变频器连接，并在判断出开机指令中所携带的运行模式为并网模式时，向变频器发送转速控制指令，以触发变频器控制异步启动永磁同步电动机的运行频率至转速控制指令中所携带的目标频率；进一步，在确定出电网与变频器之间的最大电压偏差小于预设电压阈值且异步启动永磁同步电动机的运行频率达到目标频率，控制第三开关断开和第一开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机并入电网运行。本申请能够通过变频器将异步启动永磁同步电动机并网运行，从而克服了异步启动永磁同步电动机直接并网启动困难和运行时过转矩、低电压带来的不安全问题。

[0044] 本实施例提供了另一种电动机并网运行的控制方法，该方法在上述实施例的基础上实现；如图3所示的另一种电动机并网运行的控制方法的流程图，本实施例中的电动机并网运行的控制方法包括如下步骤：

[0045] 步骤S302，在第一开关、第二开关和第三开关均为断开状态下，基于接收到的指令发送设备发送的开机指令控制第二开关和第三开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机和电网与变频器连接；

[0046] 步骤S304，判断开机指令中所携带的运行模式是否为并网模式；

[0047] 具体地，上述运行模式包括并网模式和变频器控制模式，该并网模式即是指将异步启动永磁同步电动机接入电网中运行的模式，变频器控制模式是指利用变频器驱动异步启动永磁同步电动机运行的模式，在本实施例中，如果运行模式为并网模式，则执行步骤S306，如果运行模式不为并网模式，即运行模式为变频器控制模式，则执行步骤S316。

[0048] 步骤S306，向变频器发送转速控制指令，以触发变频器控制异步启动永磁同步电动机的运行频率至转速控制指令中所携带的目标频率；

[0049] 步骤S308，判断是否接收到指令发送设备发送的第一关机指令；

[0050] 如果否，执行步骤S310，如果是，执行步骤S318。

[0051] 步骤S310，确定电网与变频器之间的最大电压偏差；

[0052] 在图1的基础上，如图4所示，并网运行控制系统还包括与控制器100通讯连接的第一电压传感器CV1和第二电压传感器CV2，其中，第一电压传感器CV1安装在电网上，用于采集电网的第一三相电压瞬时值(UA、UB、UC)，第二电压传感器CV2安装在变频器的输出端，用于采集变频器的输出端的第二三相电压瞬时值(ua、ub、uc)，这里电网和变频器的三相相序一致，因此，可以基于得到第一三相电压瞬时值和第二三相电压瞬时值计算三个相序分别对应的电压偏差分别为：Vub＝UA‑ua；Vvb＝UB‑ub；Vwb＝UC‑uc；然后，最大电压偏差为Vb＝max(Vub,Vvb,Vwb)，max()为取最大值的函数，即将三个电压偏差中最大的电压偏差确定为最大电压偏差Vb。

[0053] 步骤S312，若最大电压偏差小于预设电压阈值且异步启动永磁同步电动机的运行频率达到目标频率，控制第三开关断开和第一开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机并入电网运行；

[0054] 步骤S314，若最大电压偏差不小于预设电压阈值和/或异步启动永磁同步电动机的运行频率未达到目标频率，执行判断是否接收到指令发送设备发送的第一关机指令的步骤；

[0055] 如果最大电压偏差不小于预设电压阈值和/或异步启动永磁同步电动机的运行频率未达到目标频率，表明异步启动永磁同步电动机不满足并入电网的要求，因此，继续执行步骤S308。

[0056] 步骤S316，向变频器发送速度指令或转矩指令，以触发变频器基于速度指令或转矩指令控制异步启动永磁同步电动机运行；

[0057] 在运行模式为变频器控制模式下，可利用变频器直接控制异步启动永磁同步电动机运行。

[0058] 步骤S318，触发变频器停止运行，并顺序断开第三开关和第二开关。

[0059] 在变频器停止运行后，异步启动永磁同步电动机也会慢慢停止运行。

[0060] 本实施例提供了另一种电动机并网运行的控制方法，该方法在上述实施例的基础上实现；如图5所示的另一种电动机并网运行的控制方法的流程图，本实施例中的电动机并网运行的控制方法包括如下步骤：

[0061] 步骤S502，在第一开关、第二开关和第三开关均为断开状态下，基于接收到的指令发送设备发送的开机指令控制第二开关和第三开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机和电网与变频器连接；

[0062] 步骤S504，判断开机指令中所携带的运行模式是否为并网模式；

[0063] 步骤S506，如果是，向变频器发送转速控制指令，以触发变频器控制异步启动永磁同步电动机的运行频率至转速控制指令中所携带的目标频率；

[0064] 步骤S508，确定电网与变频器之间的最大电压偏差；

[0065] 步骤S510，若最大电压偏差小于预设电压阈值且异步启动永磁同步电动机的运行频率达到目标频率，控制第三开关断开和第一开关闭合，以将异步启动永磁同步电动机并入电网运行；

[0066] 步骤S512，判断是否接收到指令发送设备发送的第二关机指令；

[0067] 在异步启动永磁同步电动机并入电网正常运行后，控制器需要实时查询是否接收到第二关机指令，如果是，执行步骤S514，如果否，执行步骤S516，上述第二关机指令同上述第一关机指令，在此不进行赘述。

[0068] 步骤S514，顺序断开第一开关和第二开关；

[0069] 断开第一开关和第二开关后，异步启动永磁同步电动机和变频器均慢慢停止运行。

[0070] 步骤S516，接收电流传感器采集的异步启动永磁同步电动机的三相输入电流瞬时值；

[0071] 如图4所示，并网运行控制系统还包括与控制器100通讯连接的电流传感器CT，其中，电流传感器CT安装在异步启动永磁同步电动机与电网的连接电路上，电流传感器采集的异步启动永磁同步电动机的三相输入电流瞬时值为IA、IB、IC。

[0072] 步骤S518，判断三相输入电流瞬时值中的最大电流瞬时值是否大于预设电流阈值；

[0073] 最大电流瞬时值为上述三相输入电流瞬时值中的最大的电流瞬时值，可通过下式确定最大电流瞬时值：Im＝max(IA,IB,IC)，在本实施例中，预设电流阈值取值范围为：(1.05～2.5)·IN·1.414，IN为额定电流有效值。

[0074] 如果最大电流瞬时值大于预设电流阈值，需要执行步骤S520，如果最大电流瞬时值小于或等于预设电流阈值，执行步骤S512。

[0075] 步骤S520，断开第一开关，闭合第三开关，并向变频器发送电流切入指令，以触发变频器向异步启动永磁同步电动机切入电流切入指令中所携带的驱动电流，以及继续执行向变频器发送转速控制指令，以触发变频器控制异步启动永磁同步电动机的运行频率至转速控制指令中所携带的目标频率的步骤。

[0076] 在最大电流瞬时值大于预设电流阈值时，说明异步启动永磁同步电动机并入电网后运行异常，在本实施例中，可将异步启动永磁同步电动机重新接入变频器，重复执行步骤S506至步骤S510，以使得变频器控制异步启动永磁同步电动机运行正常后再次接入电网中进行运行，即本申请能够在异步启动永磁同步电动机运行异常时，由变频器临时短时接管运行，通过限制输出转矩和降低转速来防止过电流。

[0077] 本实施例中的电动机并网运行的控制方法主要针对长时间并网定速运行的设备，实际运行时绝大部分时间是并网运行，所以没有变频器自身损耗和变频器高频波供电引起的电动机本体高频附加损耗，提高了并网运行控制系统整体效率，提升了部分定速运行的风机、水泵等负载的能效。对于具有较长工作时间的定速负载设备，节约的电费可以大于增加变频器带来增加费用，本申请的电动机并网运行的控制方法还适用于部分时间定速运行，部分时间变速运行的设备，提高了并网运行控制系统总体能效。

[0078] 本发明实施例提供的并网运行控制系统，与上述实施例提供的电动机并网运行的控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

[0079] 本发明实施例所提供的电动机并网运行的控制方法、装置及并网运行控制系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0080] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0081] 另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0082] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0083] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0084] 最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。