一种全数字智能同步机励磁装置

一种全数字智能同步机励磁装置一、同步机励磁装置分析同步电机励磁装置为企业重点保护的主要电气设备。原理图如图1所示，它可向电网发送正的无功功率，支持电网电压，改善电网质量，帮助节能降耗，为企业和电力供电部门所提倡。因其安全连续运行对生产过程起着举足轻重的作用，因此对它的工作可靠性、准确型提出了很高要求。同步电机励磁装置的基本原理：如投励、灭磁等过程，一直没有根本性改变。但是，随着电子技术、计算机技术的发展，实现励磁过程的装置本身在形式上已经发生了巨大的变化。早期使用的同步电机励磁装置，一般由分立元件或集成电路组成，其特点是控制电路复杂，元器件多，故障率高。因励磁装置故障而造成同步机停机占整个事故停机数90%。目前，国内大量使用的由分立元件集成电路组成的属于第二代励磁装置，是九十年代以前的产品，如联合开发国内型号KGLF-11系列。近年内，国内有技术能力的开发商一批国产的、由单片机和分立元件构成的半数字式同步机直流励磁装置。1、主要性能及特点DDCLXXX型同步机全数字直流励磁系统，是采用进口全数字化直流调速装置和可编程控制器组合开发的具有九十年代世界先进水平的技术产品。本励磁装置的特点、新颖之处在于：从可靠性出发，针对我国企业对当前电气产品的要求以及我国国情，结合国际最先进全数字直流技术、计算机技术、研究开发成功了DDCLXXX系列同步电机全数字直流励磁装置。本全数字直流励磁装置采用模块化设计，主要有全数字电压电流调节模块、灭磁模块，多功能变换模块构成。本系统的主要技术特点是：具有亚同步顺极性自动投励功能、自动灭磁功能、转子过电压保护功能，失步自整定功能，欠压强励功能。所有功能都能通过软件编程控制，各种参数全数字写入，软件锁存，永久不变，不受外界环境影响，解除锁存可以改写参数。同时还具有自动定相、过流、失磁、开路、缺相、过热等完善的保护，并具有停电记忆、复电查询功能。2、控制方式整个控制系统是采用环路调节的手段，由电压或者电流采样的信号与给定比较后，再由全数字电压和电流调节模块对同步机进行励磁控制，达到所需要的控制功能。恒功率因数、恒负载为闭环自动调节，恒无功功率为开环快速调节，适用于轧钢等冲击负载。下面对它的三种控制方式来分别说明。A、恒励磁电流调节（If）这种调节方式的特点就是维持励磁电流恒定。恒励磁调节的原理如图2所示，其中U和Φ分别表示定子电压和磁通，P和Q表示有功功率和无功功率，励磁电流If，定子电流I1和磁通电流IΦ之间的向量关系为IΦ=I1+If,，在此过程中磁通电流维持不变，运行时的各种状态是在以O为圆心，半径为If大小的圆周上移动。当负载发生微小变化时，各个物理量也会跟着相应变化，如果负载变化较大时，例如当有功功率从P1变化到P3，而无功功率从Q1变化到Q3，大小和极性都发生了改变，这个无功功率必然会对电网产生严重的影响，使电网电压水平下降，同时还会产生谐波。所以，恒励磁电流调节的控制方式适合于一些负载波动较小的工业设备。B、恒无功功率调节(Q)这种调节方式的特点就是维持无功功率恒定。恒无功功率调节的原理如图3所示，其中U和Φ分别表示定子电压和磁通，P和Q表示有功功率和无功功率，励磁电流If，定子电流I1和磁通电流IΦ之间的向量关系为IΦ=I1+If,，在此过程中磁通电流维持不变。运行时的各种状态在通过Q的垂线上移动此时当负载发生变化时，各个物理量也会跟着相应变化，如果负载变化较大时，例如当有功功率从P1变化到P2甚至更大，但此过程中保持输出的无功功率不变。因此，恒无功功率调节的控制方式适合于一些冲击型负载，例如轧钢机。C、恒功率因数调节(cosΦ)这种调节方式的特点就是维持功率因数恒定。恒无功功率调节的原理如图4所示，其中U和Φ分别表示定子电压和磁通，P和Q表示有功功率和无功功率，励磁电流If，定子电流I1和磁通电流IΦ之间的向量关系为IΦ=I1+If,，在此过程中磁通电流维持不变。运行时的各种状态在张角为Φ的斜线上移动当负载发生变化时，各个物理量也会跟着相应变化，此过程中保持输出的功率因数不变。这种控制方式的特点是由于维持功率因数角不变，对电网的影响很小。因此，恒功率因数调节的控制方式更适合于应用在发电机组的控制上。二、工作原理1、投励检测：空开合上后，使各个控制回路得电，整个装置予投入，自检正常。2、同步电机投励过程：在电机异步启动期间，电机励磁绕组两端的交流感应电势经变换后输入微机，微机随时检测其滑差值，当滑差达投全压定值时，微机发出控制信号，接通设在继电器单元上的投全压。当电机为降压启动时，动作合投全压高压断路器。装置的滑差投励是按反极性末尾原则设定，微机检测到该滑差值实现准角投励，并施加短时整步强励，使电机快速、平稳、可靠牵入同步。对转动惯量小、负载轻、凸极效应较强的电机，在未达投励滑差前会因凸极力矩被牵入同步，此时由装置的计时投励环节实现投励。3、电机进入正常同步运行后，PLC不断地监测其运行状况，用户可通过小键盘查询各项运行参数。当运行中发生本装置所设置的不正常运行工况（包括带励、失励失步故障）时，PLC会快速判别，并发出相应的控制指令，实现本装置所规定的各项技术性能指标。