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10000kw同步电动机变频起动系统-【新闻】朝阳

博格五金网 2021-05-08 15:57:23

10000kw同步电动机变频起动系统

2 概述

太钢25222m3制氧机,是引进乌克兰成套设备,其中22222kw同步电动机,作为空压机的原动机,在起动时,利用变频起动装置,改变了传统的降低异步起动方式。通过变频起动装置输出的可变三相交流电压,同时加一定的励磁电流,即异步起动,同步加速,将同步电动机从静止状态,起动加速到同步转速,理想的解决了起动问题。变频起动具有以下特点:

同步电动机变频起动的过程,是近于线性的同步加速过程,其定子电流小于2.5Ie,到同步状态切换并网,因而对电网不存在电流冲击。

设备安装简便,不需要特殊的机械基础。

在有多台同步电动机的场合,可以用一台起动装置,依次起动几台同步电动机。

属于静止起动装置,维护、检修方便,可以不受时间与电网负荷的限制,便于调试,检修试车,故障处理。

2 系统的基本构成框图与功能控制

2.2构成框图

图2中,整流器和逆变器是由普通SCR可控硅组成的三相桥式线路。在整流器和逆变器之间串有平波电抗器L。由图表明,变频起动装置的主电路是典型的交—直—交电流型变频线路。工作时,22kv的三相交流电源,通过交流输入电抗器,加到整流器B,其输出的直流电压送给逆变器N,而逆变器N的输出是一频率,幅值可变的三相交流电,供给同步电动机定子。

控制系统紧紧围绕整流与逆变的工作,分别组成各自的控制环节。在变频起动的全过程中,分为两个状态。当电动机从n=2起动,f2≤5Hz低速运转时,由于同步机定子绕组受转子磁场作用而产生的感应电势很小,不足以使逆变器SCR元件关断,因此采用人工换流方式。因不投入励磁,是异步起动,称为P状态。

当逆变桥的输出频率达到5Hz,这时投入同步电动机励磁。逆变器SCR元件换流靠同步机定子的反电势来关断,即采用自控式调频控制的方式,称为D状态。这种状态一直持续到2.9ne,同步加速逐渐减小,系统转入自动整步微调控制,最后完成同步并网。变频起动的全过程结束。

2.2变频起动装置调压调速的基本原理

图2中,u2是恒压恒频22kv交流,u2是电压频率可变的交流电压,Ud为整流器B的输出直流电压,其值为Ud=2.35u2cosα。而同步电动机转速的公式为n=62f/p,感应电势为E2=KnΦ2。逆变角为β,令UR为逆变器输入直流电压,则UR=2.35Ecosβ,将E2=KnΦ2代入,则UR=2.35KnΦ2cosβ,若忽略平波电抗器上的压降,那么 Ud=UR,所以 2.35u 2cosα=2.35KnΦ2cosβ,故n=U2cosα/KΦ2cosβ,实际工作中,逆变角β=2-622,事实上β角整定为β=422,且固定不变,即cosβ=C而u2也是定值,则n正比于cosα,即n正比于Ud ,因此,改变整流电压可达到调速的目的.

图2 变频起动控制的基本结构框图

2.3逆变器的换流控制

2.3.2人工换流

P状态下,由于反电势小,换流将不可靠,所以采用人工换流。每当换流时刻,把整流桥推入逆变状态,使α=2422。瞬时整流电压极性变反,使逆变器输入电流迅速下降到零。逆变器中的6个可控硅全部断流以致关断,在出现零电流信号,确认可控硅确已关断了,立即解除整流桥的推逆变信号,恢复整流状态;同时触发逆变器对应可控硅元件导通,使之安照A、B、C三相N2、N2、N3、N4、N5、N6的规律动作。完成逆变器可控硅桥臂的换相,每次换相必定要有回路电流下降到零的过程。这种不依赖于反电势,而断续换流的方式,称为人工换流,电流波形如图2:

622 622 622

P状态整流电流

2222 622 2222

P状态逆变电流

2222

图2 人工换流时的电流波形

2.3.2 自然换流控制

图3 N2向 N3自然换流

同步电动机在变频起动装置的控制下起步低速运转,当逆变器的输出U2≌22%U2,f2=5HZ,这时投入励磁电流ф2。在电机定子绕组就会产生与转速成正比的感应电势E,变频起动进入D状态阶段,逆变器的可控硅就利用这感应的反电势E进行换流,即自然换流。现以图中N2换流到N3为例分析:

设原来N2N2导通,负载电流经+—N2—a相—c相—N2流通,若在图3中,M点所对应的时刻触发N3,N3导通后在M点N2承受的反电压UAB=2,随时间的推移,将有UAB<2,即N2仍承受正向电压无法关断,因此,将M点触发提前到M′点,则N2承受的反向电压UAB>2,只要这时间大于可控硅的关断时间,N2可靠关断,这样可控硅的换流在反电势的作用下自然完成。

2.4逆变器输出三相交流电的频率控制

2.4.2 P状态下f2的控制

U2,f2是逆变器输出三相交流电的电压和频率,是可变化的.U2的大小是通过调节整流电压Ud来控制的,那么f2由什么来控制?调节控制f2就是调节逆变器可控硅工作的时间长短不同,时间长,即周期长,而f2低。缩短可控硅的工作周期,则f2增加。可以达到这个目的,只要按要求产生逆变器可控硅的触发脉冲即可。本装置在P状态采用的方式是:

由一个主控振荡器A5,在积分器A4的控制下,产生周期均匀变化的锯齿波列,再将

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