数字式同步电动机励磁装置的研制

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1、华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：钦孰日期：2。。￡f年厶月≥罗口学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本

2、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密回。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：毁巍导师签名：该；1良F『期：勿，f年D月z}日日期：文口。中年易月c2r日1．1引言第一章绪论19世纪末叶，出现了交流电，解决了三相制交流电的输送和分配问题，制成了经济实用的异步电动机。由于大量使用三相异步电动机，交流电网的功率因数普遍偏低，为了改善功率因数，同步电动机诞生并开始得到发展和应用。同步电动机是一种把电能转换成机

3、械能的定、转子双边励磁的交流电动机。与异步电动机相比，主要具有以下特点：1)功率因数高。同步电动机不仅本身具有良好的功率因数，而且还可以通过调节转子励磁电流，在超前的功率因数下运行，向电网输送感性无功功率，从而有利于提高电网的功率因数。2)运行稳定性高。同步电动机在超前功率因数下运行时，其过载能力比相应的异步电动机要大。当电网电压下降到额定的80％时，可通过其励磁系统的自动强励功能，来保证运行的稳定性。3)运行效率高。4)转速不随负载变化。只要定子电源频率一定，其转速不随负载大小而变。负载的变动只使其功角发生变化。5)起动过程

4、较为复杂。6)需要两种电源，结构复杂，造价较高。7)在恒定频率下运行，存在着容易发生失步和振荡的危险。综合比较同步电动机和异步电动机的优缺点，一般来说，在拖动低速大功率的恒速负载时，采用同步电动机更为合适，主要是考虑到其运行效率高、有利于提高和改善电网的功率因数、体积小等优点，广泛应用在化工、机械、冶金、水利等领域。如可用来拖动矿山球磨机，冶炼厂鼓风机，化肥厂联合压缩机，氧气站空气压缩机，水泥厂管磨机、电排站水泵等。目前，同步电动机应用主要有以下几种形式：(1)采用变频调速技术的同步电动机，主要应用在大型工矿企业的大容量机组中

5、，如钢厂的轧机传动系统、抽水蓄能泵站的发电／电动机组等。变频装置作为同步电动机的软起动设备解决了同步电动机起动困难的问题，以微处理器为核心的转速和频率的闭环控制，解决了同步电动机的失步问题，从而很大程度上推广了同步电动机的应用范围，应用矢量控制技术的高性能自控式同步电动机调速系统日趋成熟。(2)常规有刷励磁型和无刷励磁型同步电动机，如电排站水泵、氧气站空气压缩机等，这类数量众多，最为常见。(3)新型电机，如采用新型永磁材料在小功率运动控制系统中得到重视和广泛应用的永磁同步电动机，随着开关变磁阻理论和新材料的发展而迅速发展的开关

6、磁阻型同步电动机等。进入九十年代以来，国家日益重视水利工作，加大了水利建设投资，各地也纷纷华南理T大学硕士学位论文兴建泵站，防备洪涝灾害；同时诸多老泵站励磁设备陈旧老化，亟需改造；更为重要的是，国家己开始启动“南水北调”工程，再加上冶金、化工、矿采等其它行业的迅猛发展，对同步电动机励磁装置的需求相当巨大，提供了一个广阔的市场空间。1．2同步电动机励磁系统发展现状同步电动机励磁系统是同步电动机的重要组成部分，其性能好坏、可靠性能直接影响到同步电动机的运行安全性和连续性，影响企业的生产与效益，因而一直被用户所注重。七卜年代初期，随

7、着国内可控硅技术的应用与推广，国家有关单位组织人力、物力，联合研制推出了KGI，F11型和KGLFl2型同步电动机励磁装置。该型装置主回路采用三相半控桥或带熄灭线的三相全控桥，调节器采用插件式单元线路板，以分立元件组建控制线路。该装置原理简单，技术容易掌握，价格便宜。维修方便，特别适合中小型用户的实际需要，因而得到了比较广泛的应用，直到现在还有部分主机厂家生产，许多用户仍然在使用。作为保证同步电动机可靠工作的重要环节，时代进步与科学技术的发展要求励磁系统具有更优的控制调节性能，更多和更灵活的限制、报警、监控、保护等附加功能。此

8、种模拟式励磁装鼹存在分立元件数量多、器件可靠性差、调节控制精度不高、功能不全的缺点，特别是不能满足现代监控要求等，已越来越不适应当前的市场需要。近十年来，同步电动机励磁系统的控制技术得到了1s速发展，得力于微电子技术、电力电子技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。励