摘要：高壓同步電動(dòng)機(jī)以其功率因數(shù)高、作業(yè)轉(zhuǎn)速安穩(wěn)、低轉(zhuǎn)速計(jì)劃簡(jiǎn)略等利益高壓大功率電氣驅(qū)動(dòng)范疇有著許多運(yùn)用。但物理進(jìn)程雜亂、操控難度高特征，一貫制約著同步電機(jī)變頻運(yùn)用。利德華福技能人員許多理論剖析、仿真、實(shí)驗(yàn)，處理了同步電機(jī)整步等要害疑問，已于2006年4月底成功將單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器運(yùn)用于巨化股份公司構(gòu)成氨廠1000kW/6kV同步電動(dòng)機(jī)上，這篇文章將簡(jiǎn)明介紹運(yùn)用有關(guān)狀況。

1.導(dǎo)言

大功率低速負(fù)載，如磨機(jī)、往復(fù)式緊縮機(jī)等，運(yùn)用多極同步電動(dòng)機(jī)可早年進(jìn)體系功率因數(shù)，更能夠省去變速安排，如齒輪變速箱，降低體系缺點(diǎn)率，簡(jiǎn)化體系保護(hù)。

同步電機(jī)物理進(jìn)程雜亂、操控難度高，高壓同步電機(jī)調(diào)速體系有必要設(shè)備速度/方位傳感器，添加了缺點(diǎn)率，體系牢靠性較低。

單元串聯(lián)多電平型變頻用具有本錢低，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、根柢無畸變，牢靠性高檔特征，高壓大容量異步電機(jī)變頻調(diào)速范疇取了十分廣泛運(yùn)用。將單元串聯(lián)多電平型變頻器運(yùn)用于同步電動(dòng)機(jī)將有用跋涉同步電機(jī)變頻調(diào)速體系牢靠性，降低同步電機(jī)變頻改構(gòu)本錢，跋涉節(jié)能改造帶來效益，一同也為單元串聯(lián)多電平型變頻器翻開一個(gè)寬廣新商場(chǎng)。利德華福技能人員許多理論剖析、核算機(jī)仿真和物理體系實(shí)驗(yàn)，處理了同步電機(jī)起動(dòng)整步等要害疑問，已于2006年4月底成功將單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器運(yùn)用于巨化股份公司構(gòu)成氨廠1000kW/6kV同步電動(dòng)機(jī)上。以下將簡(jiǎn)明介紹實(shí)習(xí)運(yùn)用中首要技能疑問。

2.同步電動(dòng)機(jī)工頻起動(dòng)投勵(lì)進(jìn)程

十分好闡明同步電機(jī)作業(yè)特征，先對(duì)同步電機(jī)工頻起動(dòng)投勵(lì)進(jìn)程進(jìn)行簡(jiǎn)明介紹。

電網(wǎng)電壓直接驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)工頻作業(yè)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)投勵(lì)是一個(gè)比照雜亂進(jìn)程。當(dāng)同步電機(jī)電樞繞組高壓合閘時(shí)，高壓斷路器輔佐觸點(diǎn)奉告同步電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備預(yù)備投勵(lì)。此刻，勵(lì)磁設(shè)備主動(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，一同起動(dòng)時(shí)供應(yīng)一有些起動(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)磁繞組一同效果下，電機(jī)初步加快。當(dāng)速度抵達(dá)95%同步轉(zhuǎn)速時(shí)，勵(lì)磁設(shè)備勵(lì)磁繞組上感應(yīng)電壓挑選合當(dāng)令機(jī)投入勵(lì)磁，電機(jī)被牽入同步速作業(yè)。同步電機(jī)凸極效應(yīng)較強(qiáng)、起動(dòng)負(fù)載較低，則勵(lì)磁設(shè)備找到適合投勵(lì)機(jī)遇之前，同步電機(jī)現(xiàn)已進(jìn)入同步作業(yè)狀況。這種狀況下，勵(lì)磁設(shè)備將延時(shí)投勵(lì)原則進(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)整步進(jìn)程

用變頻器驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)作業(yè)時(shí)，運(yùn)用與上述辦法紛歧樣起動(dòng)辦法：帶勵(lì)起動(dòng)。

變頻器向同步電機(jī)定子輸出電壓之前，即主張前，先由勵(lì)磁設(shè)備向同步電機(jī)勵(lì)磁繞組通以必定勵(lì)磁電流，然后變頻器再向同步電機(jī)電樞繞組輸出恰當(dāng)電壓，起動(dòng)電機(jī)。

同步電機(jī)與通常異步電機(jī)作業(yè)上首要區(qū)別是同步電機(jī)作業(yè)時(shí)，電樞電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極方位之間夾角有必要某一計(jì)劃以內(nèi)，不然將致使體系失步。電機(jī)起動(dòng)之初，這二者夾角是恣意，有必要恰當(dāng)整步進(jìn)程將這一夾角操控到必定計(jì)劃以內(nèi)，然后電機(jī)進(jìn)入安穩(wěn)同步作業(yè)狀況。，起動(dòng)整步疑問是變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)作業(yè)要害疑問。

變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)整步進(jìn)程首要分為以下幾個(gè)進(jìn)程：

榜首步，勵(lì)磁設(shè)備投勵(lì)。勵(lì)磁體系向同步電機(jī)勵(lì)磁繞組通以必定勵(lì)磁電流，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上樹立必定磁場(chǎng)。

第二步，變頻器向同步電機(jī)電樞繞組施加必定直流電壓，發(fā)作必定定子電流。此刻，同步電機(jī)上發(fā)作必定定子電流，并定子上樹立較強(qiáng)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子定、轉(zhuǎn)子間電磁力效果下初步翻滾，使轉(zhuǎn)子磁極逐漸向定子磁極異性端挨近。此刻轉(zhuǎn)子翻滾方向或許與電機(jī)正常作業(yè)時(shí)轉(zhuǎn)向一樣，也或許相反。

第三步，變頻器電機(jī)正常作業(yè)時(shí)翻滾方向，緩慢旋轉(zhuǎn)其施加電樞繞組上電壓矢量。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子翻滾和定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子磁極將某一時(shí)刻掠過定子異性磁極，轉(zhuǎn)子磁極加快追上旋轉(zhuǎn)定子磁極。此刻，電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極被較強(qiáng)定子磁極牢靠招引，二者間視點(diǎn)少數(shù)有阻尼哆嗦后，逐漸趨于一個(gè)較小常量。至此，同步電機(jī)進(jìn)入同步作業(yè)狀況，整步進(jìn)程完畢。

第四步，變頻器預(yù)先設(shè)定加快度和V/F曲線（即磁通給定），調(diào)度輸出電壓，逐漸加快到給定頻率。此刻，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子比賽步拉大到某一常值，然后電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極定子磁場(chǎng)招引下逐漸加快至希望轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)起動(dòng)進(jìn)程完畢。

同步電機(jī)起動(dòng)整步進(jìn)程中，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)巨細(xì)挑選和各進(jìn)程間切換是操控要害疑問。挑選過低定子磁場(chǎng)，則定子磁極無法榜初度轉(zhuǎn)子異性磁極時(shí)，將其牢靠吸牢，爾后轉(zhuǎn)子同性磁極間斥力反向加快效果，下一次定子磁極時(shí)，二者將具有更大相對(duì)速度，定子磁場(chǎng)愈加無法有用牽引轉(zhuǎn)子磁極，終究將致使起動(dòng)整步失利。挑選過大定子磁場(chǎng)或許致使同步電機(jī)定子鐵心豐滿，進(jìn)一步致使變頻器輸出過電流，電機(jī)起動(dòng)失利。

4.變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)作業(yè)與作業(yè)時(shí)勵(lì)磁調(diào)度

變頻器驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)時(shí)運(yùn)用無需設(shè)備速度/方位傳感器操控辦法，而變頻器輸出波形為多電平PWM波形，與操控異步電機(jī)時(shí)波形一樣，作業(yè)進(jìn)程中，變頻器能夠徹底等效于一個(gè)正弦電壓源，無轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，具有較高牢靠性。

同步電機(jī)無功電流僅電機(jī)和變頻器間活動(dòng)，不進(jìn)入電網(wǎng)，無須對(duì)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行準(zhǔn)確操控。通?？呻姍C(jī)作業(yè)典型工況下，手動(dòng)調(diào)度其勵(lì)磁電流，使變頻器輸出電流最小，輸出功率因數(shù)近似為1，然后調(diào)速作業(yè)進(jìn)程中堅(jiān)持該電流不變即可。需求作業(yè)時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整勵(lì)磁電流工況，變頻器能夠?qū)崪y(cè)其輸出給同步電機(jī)無功功率，向勵(lì)磁設(shè)備下達(dá)勵(lì)磁給定信號(hào)，調(diào)整勵(lì)磁電流。

5.同步電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)滅磁

正常停機(jī)時(shí)，變頻器前驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)減速至停機(jī)轉(zhuǎn)速，然后接連向電機(jī)電樞繞組輸出電壓。該轉(zhuǎn)速下，最大勵(lì)磁電流同步電機(jī)定子側(cè)感應(yīng)電壓低于變頻器輸出側(cè)長期耐受電壓，電機(jī)往后安閑滑跋涉程中，堅(jiān)持勵(lì)磁電流不會(huì)對(duì)設(shè)備構(gòu)成損害，不需求即時(shí)滅磁。

遇到缺點(diǎn)時(shí)，僅接連向其電樞繞組供電，而堅(jiān)持其勵(lì)磁電流，則旋轉(zhuǎn)中同步電機(jī)將繼續(xù)向其定子側(cè)宣告三相溝通電壓，損害設(shè)備安全，并或許構(gòu)成事端拓寬。遇到嚴(yán)峻缺點(diǎn)需求停機(jī)時(shí)，變頻器有必要告訴勵(lì)磁設(shè)備進(jìn)行滅磁。

同步電機(jī)滅磁物理進(jìn)程如下：

滅磁之初，勵(lì)磁設(shè)備效果下同步電機(jī)勵(lì)磁電流活絡(luò)降低，但同步電機(jī)主磁通無法驟變，阻尼繞組（起動(dòng)繞組）上隨即感應(yīng)出較大電流，此刻旋轉(zhuǎn)中同步電機(jī)向其定子機(jī)端（即變頻器輸出端）宣告較高三相溝通電壓。隨后，阻尼繞組上電流阻尼繞組內(nèi)阻上逐漸衰減為零，同步電機(jī)宣告定子電壓也隨之逐漸衰減。這一衰減進(jìn)程通常為數(shù)秒鐘，變頻器輸出端有必要具有停機(jī)狀況下接受短時(shí)過電壓才調(diào)。