高壓變頻器在同步電動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-07-31 11:21:07來(lái)源：
高壓變頻器在同步電動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
1.引言大功率低速負(fù)載，如磨機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)等，使用多極同步電動(dòng)機(jī)可以提高系統(tǒng)功率因數(shù)，更可以省去變速機(jī)構(gòu)，如齒輪變速箱，降低系統(tǒng)故障率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)維護(hù)。
同步電機(jī)物理過(guò)程復(fù)雜、控制難度高，高壓同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)必須安裝速度/位置傳感器，增加了故障率，系統(tǒng)可靠性較低。
單元串聯(lián)多電平型變頻器具有成本低，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，網(wǎng)側(cè)電流諧波小，輸出電壓波形正弦、基本無(wú)畸變，可靠性高等特點(diǎn)，高壓大容量異步電機(jī)變頻調(diào)速領(lǐng)域取了非常廣泛應(yīng)用。將單元串聯(lián)多電平型變頻器應(yīng)用于同步電動(dòng)機(jī)將有效提高同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)可靠性，降低同步電機(jī)變頻改造成本，提高節(jié)能改造帶來(lái)效益，同時(shí)也為單元串聯(lián)多電平型變頻器打開(kāi)一個(gè)廣闊新市場(chǎng)。利德華福技術(shù)人員大量理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，解決了同步電機(jī)起動(dòng)整步等關(guān)鍵問(wèn)題，已于2006年4月底成功將單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器應(yīng)用于巨化股份公司合成氨廠1000kW/6kV同步電動(dòng)機(jī)上。以下將簡(jiǎn)要介紹實(shí)際應(yīng)用中主要技術(shù)問(wèn)題。
2.同步電動(dòng)機(jī)工頻起動(dòng)投勵(lì)過(guò)程
更好說(shuō)明同步電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，先對(duì)同步電機(jī)工頻起動(dòng)投勵(lì)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
電網(wǎng)電壓直接驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)投勵(lì)是一個(gè)比較復(fù)雜過(guò)程。當(dāng)同步電機(jī)電樞繞組高壓合閘時(shí)，高壓斷路器輔助觸點(diǎn)告知同步電機(jī)勵(lì)磁裝置準(zhǔn)備投勵(lì)。此時(shí)，勵(lì)磁裝置自動(dòng)同步電機(jī)勵(lì)磁繞組上接入一個(gè)滅磁電阻，止勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出高壓，同時(shí)起動(dòng)時(shí)提供一部分起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同步電機(jī)電樞繞組上電后，起動(dòng)繞組和連有滅磁電阻勵(lì)磁繞組共同作用下，電機(jī)開(kāi)始加速。當(dāng)速度到達(dá)95%同步轉(zhuǎn)速時(shí)，勵(lì)磁裝置勵(lì)磁繞組上感應(yīng)電壓選擇合適時(shí)機(jī)投入勵(lì)磁，電機(jī)被牽入同步速運(yùn)行。同步電機(jī)凸極效應(yīng)較強(qiáng)、起動(dòng)負(fù)載較低，則勵(lì)磁裝置找到合適投勵(lì)時(shí)機(jī)之前，同步電機(jī)已經(jīng)進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)。這種情況下，勵(lì)磁裝置將延時(shí)投勵(lì)準(zhǔn)則進(jìn)行投勵(lì)，即高壓合閘后15秒強(qiáng)行投勵(lì)。
3.變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)時(shí)起動(dòng)整步過(guò)程
用變頻器驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，使用與上述方式不同起動(dòng)方式：帶勵(lì)起動(dòng)。
變頻器向同步電機(jī)定子輸出電壓之前，即啟動(dòng)前，先由勵(lì)磁裝置向同步電機(jī)勵(lì)磁繞組通以一定勵(lì)磁電流，然后變頻器再向同步電機(jī)電樞繞組輸出適當(dāng)電壓，起動(dòng)電機(jī)。
同步電機(jī)與普通異步電機(jī)運(yùn)行上主要區(qū)別是同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間夾角必須某一范圍之內(nèi)，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)失步。電機(jī)起動(dòng)之初，這二者夾角是任意，必須適當(dāng)整步過(guò)程將這一夾角控制到一定范圍之內(nèi)，然后電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定同步運(yùn)行狀態(tài)。，起動(dòng)整步問(wèn)題是變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行關(guān)鍵問(wèn)題。
變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)整步過(guò)程主要分為以下幾個(gè)步驟：
第一步，勵(lì)磁裝置投勵(lì)。勵(lì)磁系統(tǒng)向同步電機(jī)勵(lì)磁繞組通以一定勵(lì)磁電流，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上建立一定磁場(chǎng)。
第二步，變頻器向同步電機(jī)電樞繞組施加一定直流電壓，產(chǎn)生一定定子電流。
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