大功率同步電動(dòng)機(jī)自控變頻式軟起動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、電勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用。在諸多同步電機(jī)起動(dòng)方式中，自控變頻軟起動(dòng)方式是技術(shù)含量最高，性能最優(yōu)的起動(dòng)方式，是同步電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向。它具有起動(dòng)電流較小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可控，對(duì)電網(wǎng)幾乎沒有附加要求等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)大功率電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置主要還是依靠進(jìn)口，尤其是變頻軟起動(dòng)器，國(guó)內(nèi)目前還沒有形成完善的應(yīng)用性產(chǎn)品，因此研究自控變頻方式同步電機(jī)軟起動(dòng)裝置具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。大功率同步電

2、動(dòng)機(jī)的起動(dòng)及并網(wǎng)困難成為其應(yīng)用的重大阻礙，是限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大技術(shù)難題，本文針對(duì)自控變頻式同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行了理論分析和實(shí)踐研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　針對(duì)同步電動(dòng)機(jī)無位置傳感器起動(dòng)方法，本文采用自給脈沖起動(dòng)與電氣轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了同步電動(dòng)機(jī)無位置傳感器起動(dòng)。通過突加、突減勵(lì)磁的方法檢測(cè)靜止轉(zhuǎn)子位置，轉(zhuǎn)速在中高速時(shí)用電氣式的方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，通過電機(jī)慣量辨識(shí)計(jì)算出自給脈沖的加速頻率，并用自給脈沖的

3、方式實(shí)現(xiàn)了電機(jī)從靜止到中高速起動(dòng)的過渡，實(shí)現(xiàn)了全程無位置傳感器的起動(dòng)。
　　針對(duì)自給脈沖方法在低速起動(dòng)過程中存在轉(zhuǎn)子脈動(dòng)等問題，研究了基于高頻注入的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法。根據(jù)電勵(lì)磁同步電機(jī)的特點(diǎn)，向勵(lì)磁注入高頻電壓信號(hào)，產(chǎn)生高頻勵(lì)磁電流，之后采集耦合在定子上具有轉(zhuǎn)子位置信息的高頻電壓信號(hào)，經(jīng)過濾波及坐標(biāo)變換提取有效轉(zhuǎn)子位置信息，最后采用鎖相環(huán)算法鎖定轉(zhuǎn)子位置。在晶閘管傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)電流換相時(shí)，電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的畸變比較嚴(yán)重，檢測(cè)端電壓將含

4、有大量的高次諧波，準(zhǔn)確提取有效的高頻信號(hào)非常困難。因此本文提出了基于高頻注入電壓預(yù)估的同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法。在換相時(shí)刻采用預(yù)估電壓作為鎖相環(huán)的給定信號(hào)，防止換向畸變的高頻諧波進(jìn)入到鎖相環(huán)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，加入電壓預(yù)估后，有效地避免了換相電壓畸變對(duì)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)產(chǎn)生的不利影響，提高了高頻注入轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的精度和可靠性。
　　并網(wǎng)是自控變頻式同步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的技術(shù)性問題。本文針對(duì)大功率以及大慣量系統(tǒng)，研究了準(zhǔn)同期并網(wǎng)策略。

5、分析了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，在電流環(huán)動(dòng)態(tài)特性非理想條件下，采用速度PI控制器引起的相角滑差不穩(wěn)定問題，進(jìn)而，本文提出了一種自適應(yīng)復(fù)合速度控制方法。在升速階段采用單比例自適應(yīng)速度控制算法，克服了傳統(tǒng)比例控制器無法消除靜差的困難；在準(zhǔn)同期階段，采用了基于相角滑差的準(zhǔn)同期控制算法，解決了滑差不穩(wěn)定的問題，并給出了可靠的并網(wǎng)判決策略。
　　針對(duì)自控變頻軟起動(dòng)裝置高壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，本文介紹了控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法。首先針對(duì)起動(dòng)過程中，電