CN107204723A - 基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法 - Google Patents

基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法 Download PDF

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张超
魏延东
杨益臣
秦茂宏
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Abstract

本发明公开了一种基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其属于高压变频软启动技术领域。它主要包括高压变频器和两台以上的同步电机；同步电机启动过程包括如下步骤：(1)、启动任一同步电机M1：首先合上该同步电机开关QS41，再开启总电源断路器QF0，然后开启相应的分机接触器KM41，最后将分电源断路器QF1摇到工作位置；(2)、启动高压变频器；(3)、断开分机接触器；(4)、启动其他同步电机，待需要的同步电机全部启动完成，断开总电源断路器QF0。本发明实现两台以上的同步电机的无序循环启动，减少了小电网中大功率同步电机启动时造成的冲击电流。本发明主要用于小电网运行系统。

Description

基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法
技术领域
本发明属于高压变频软启动技术领域，具体地说，尤其涉及一种基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法。
背景技术
目前，在孤网小电网运行系统中，由于电网负荷限制，大功率同步电动机启动主要采用水阻式、固态软启动柜方式，电机启动电流倍数、启动时间无法精确控制，电机启动过程时间较长，造成电网电压、频率波动。每次电机启动前，电厂各台都要提升发电机电压、提高汽轮机转速。电机启动过程中，电网电压降低至9KV，电机启动完成瞬间转全压时,电压最高升高压到12.5kv，汽轮机转速波动90多转。电网电压波动大，导致电气设备的绝缘损坏，缩短电气设备的使用寿命，如果降低电压将造成电气设备的出力不足和发热。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其采用一台同步高压变频器，实现两台或两台以上的同步电机的无序循环启动，减少了小电网中大功率同步电机启动时造成的冲击电流。
所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，包括高压变频器和两台以上的同步电机；同步电机启动过程包括如下步骤：
(1)、启动任一同步电机M1：首先合上该同步电机开关QS41，再开启总电源断路器QF0，然后开启相应的分机接触器KM41，最后将分电源断路器QF1摇到工作位置，此时，分电源断路器QF1未开启；
(2)、启动高压变频器：高压变频器启动后，人工给出同步电机M1切工频请求，经高压变频器的PLC处理后，PLC给分电源断路器QF1发出合闸指令，分电源断路器QF1合闸、启动，此时，变频和工频同时给同步电机M1供电；
(3)、断开分机接触器：经延时后，分机接触器KM41自动断开，同步电机M1同步投切完成，此时，只有工频给同步电机M1供电；
(4)、启动其他同步电机：选取其他任一同步电机，重复步骤(1)至(3)，待需要的同步电机全部启动完成，断开总电源断路器QF0。
进一步的，所述步骤(2)高压变频器启动时，从0.5Hz开始启动运行，并逐步升速到50Hz时，对高压变频器发出切工频请求。
进一步的，所述同步电机励磁柜的选择通过高压变频器的分机接触器控制，且每次只能闭合一个分机接触器。
进一步的，所述高压变频器与同步电机之间设有中间转换操作箱，每台同步电机的励磁柜的状态信号及控制命令均通过中间转换操作箱中转后进入高压变频器。
进一步的，所述步骤(2)高压变频器的PLC处理时，通过高速信号检测，实时检测、跟踪电网电压状态，并根据检测到的电网电压参数，逐步调整高压变频器的输出，待高压变频器的输出参数与电网电压参数完全一致，开始进入切换点搜索程序，并在合适的切换点上，输出合闸信号。
进一步的，通过高速信号检测、捕捉到的电网电压实时状态与高压变频器的实时输出状态信号，集中输送到数字信号处理器处理，通过数字锁相环技术，实时跟踪电网电压的相位、频率与幅值，并根据检测到的电网电压参数，逐步调整高压变频器的输出，使其参数逐步与电网电压参数完全一致，再进入数字锁相环控制软件处理，实时锁定电网电压相位、频率与幅值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过高压变频器与数字锁相环技术配合，实现电流波形从变频到工频过渡非常平稳，没有突变，从而保证在变频到工频的切换过程中，不会对电网及电动机造成影响；
2、通过多台同步电机的励磁柜与中间转换操作箱并联，实现励磁柜的则一选择，使每次只能选择一个励磁柜进入变频工作状态，而当同步电机转换为工频工作模式后，励磁柜也同步转换为工频工作模式，励磁柜转换为工频工作模式后，高压变频器的任何操作和故障都不会引起工频模式工作的同步电机及励磁柜停机；
3、本发明实现变频到工频同步切换时，电压同期频率精度为0.05Hz；电压同期幅值精度为1％；电压同期相位精度为1°；投切冲击电流：≤20％额定电流；
4、本发明操作简单方便，通过高压变频器PLC自行完成，不需要人员操作，安全、方便、可靠，防止了人员的误操作，使孤网运行电网质量得到很大改善，延长电气设备的使用寿命，减少电气设备故障停机机率，实现一台高压变频器启动多台同步电机的功能，大大降低了资金投入。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为高压变频器内部结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，包括高压变频器和两台以上的同步电机，如图1所示，以五台同步电机为例，高压变频器与五台同步电机之间设有中间转换操作箱，每台同步电机的励磁柜的状态信号及控制命令均通过中间转换操作箱中转后进入高压变频器；同步电机启动过程包括如下步骤：
(1)、启动任一同步电机M1：首先合上该同步电机开关QS41，再开启总电源断路器QF0，然后开启相应的分机接触器KM41，最后将分电源断路器QF1摇到工作位置，此时，分电源断路器QF1未开启；
(2)、启动高压变频器：如图2所示，高压变频器从0.5Hz开始启动运行，并逐步升速到50Hz时，人工给出同步电机M1切工频请求，高压变频器的PLC通过高速信号检测、捕捉到的电网电压实时状态与高压变频器的实时输出状态信号，集中输送到数字信号处理器处理，通过数字锁相环技术，实时跟踪电网电压的相位、频率与幅值，并根据检测到的电网电压参数，逐步调整高压变频器的输出，使其参数逐步与电网电压参数完全一致，再进入数字锁相环控制软件处理，实时锁定电网电压相位、频率与幅值；开始进入切换点搜索程序，并在合适的切换点上，输出合闸信号，分电源断路器QF1合闸、启动，此时，变频和工频同时给同步电机M1供电；
(3)、断开分机接触器：经延时后，分机接触器KM41自动断开，同步电机M1同步投切完成，此时，只有工频给同步电机M1供电；
(4)、启动其他同步电机：选取其他任一同步电机，重复步骤(1)至(3)，待需要的同步电机全部启动完成，断开总电源断路器QF0。
本发明的转换原理是：增设中间转换操作箱，将多台同步电机励磁柜的状态信号及控制命令都进入中间转换操作箱，由中间转换操作箱中转再进入高压变频器控制系统，励磁柜的选择由高压变频器的分机接触器KM4X控制，比如KM41闭合，中间转换操作箱将自动选择1#励磁柜进入变频工作状态，因为KM4X之间存在着联锁，每次只能闭合一个分机接触器，即每次只能选择一个励磁柜进入变频工作状态。同步电机转换为工频工作模式后，励磁柜也同步转会为工频工作模式，此时，高压变频器的任何操作和故障都不会引起工频模式工作的同步电机及励磁柜停机。

Claims (7)

1.一种基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，包括高压变频器和两台以上的同步电机；其特征在于：同步电机启动过程包括如下步骤：
(1)、启动任一同步电机M1：首先合上该同步电机开关QS41，再开启总电源断路器QF0，然后开启相应的分机接触器KM41，最后将分电源断路器QF1摇到工作位置，此时，分电源断路器QF1未开启；
(2)、启动高压变频器：高压变频器启动后，人工给出同步电机M1切工频请求，经高压变频器的PLC处理后，PLC给分电源断路器QF1发出合闸指令，分电源断路器QF1合闸、启动，此时，变频和工频同时给同步电机M1供电；
(3)、断开分机接触器：经延时后，分机接触器KM41自动断开，同步电机M1同步投切完成，此时，只有工频给同步电机M1供电；
(4)、启动其他同步电机：选取其他任一同步电机，重复步骤(1)至(3)，待需要的同步电机全部启动完成，断开总电源断路器QF0。
2.根据权利要求1所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其特征在于：所述步骤(2)高压变频器启动时，从0.5Hz开始启动运行，并逐步升速到50Hz时，对高压变频器发出切工频请求。
3.根据权利要求1所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其特征在于：所述同步电机励磁柜的选择通过高压变频器的分机接触器控制，且每次只能闭合一个分机接触器。
4.根据权利要求1所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其特征在于：所述高压变频器与同步电机之间设有中间转换操作箱，每台同步电机的励磁柜的状态信号及控制命令均通过中间转换操作箱中转后进入高压变频器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其特征在于：所述步骤(2)高压变频器的PLC处理时，通过高速信号检测，实时检测、跟踪电网电压状态，并根据检测到的电网电压参数，逐步调整高压变频器的输出，待高压变频器的输出参数与电网电压参数完全一致，开始进入切换点搜索程序，并在合适的切换点上，输出合闸信号。
6.根据权利要求5所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其特征在于：通过高速信号检测、捕捉到的电网电压实时状态与高压变频器的实时输出状态信号，集中输送到数字信号处理器处理，通过数字锁相环技术，实时跟踪电网电压的相位、频率与幅值，并根据检测到的电网电压参数，逐步调整高压变频器的输出，使其参数逐步与电网电压参数完全一致，再进入数字锁相环控制软件处理，实时锁定电网电压相位、频率与幅值。
7.根据权利要求6所述的基于高压变频器的同步电机无序循环启动方法，其特征在于：所述同步电机为五台。
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