大功率同步电机的软起动

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第3页-302N452，变频器自身估价约250万美元，而且还不包括与之相关联的辅助设备。针对这种情况，发展我国自己的变频器及其控制技术已经变的刻不容缓[131。随着我国工业化规模的不断扩大，大型动力设备的应用的急剧增加，国产高压大容量电机曾一度供不应求。大型交流电机的广泛应用，引起人们对其驱动调速问题的关注。作为高端的应用，变频器主要用于交流电机的调速和有重载启动要求的场合。国内济南钢铁集团有限公司现有的3座1750m3高炉风机、2套燃气一蒸汽联合循环发电的煤压机及2座20000m3制氧机的空压机的软起动均采用了SIMOVERTS系列自

2、控变频启动装置。另外，国内对兆瓦级以上的大容量变频器曾有过个别的尝试【l引。天津电气传动研究所，曾经仿制出上海宝钢48MW高炉鼓风机的启动变频器(变频器容量为12MW)；在抽水蓄能电站中，曾研制了响洪甸抽水蓄能机组启动变频器(变频器容量为6．6MW)，设备运行情况基本正常，但是在技术上与国外著名大公司的成熟产品相比还存在差距Il引。．近些年，随着自关断功率器件的大功率化，它控式变频启动大功率电动机变为可能，但是因为其技术上还有难点，所以还未得到广泛的应用。交流技术的应用，使软起动产品的技术性能得以不断的提升，也加快了我国软起动产业的发展。随着现代变流技术和电力电子器

3、件技术的发展，变流技术将在各个领域得到更加广泛的应用。可以预见，完全运用变流技术的软起动产品将逐渐占据主导地位，软起动行业的技术水平将更上一个台阶【16~瑙J。1．3论文的内容和主要工作本文主要针对同步电动机进行变频软起动控制进行研究，提出改变变频器输出频率的恒压频比控制同步电动机的软起动方法及其控制策略。应用MATLABSIMLINK建立开环恒压频比控制同步电动软起动的控制模型，对控制策略进行仿真验证。研究了同步电动机起动后的并网问题，给出了基于MATLABSIMLINK下同步电动机并网瞬间电网电压波动与电动机端电流等参数的变化曲线，主要工作内容包括：1．在详细分

4、析了同步电动机工作原理的基础上对同步电动机的起动性能进行了研究，介绍了几种常见的大功率同步电动机起动方法及其特点。并利用MATLAB对同步电机的全压异步起动进行了仿真研究，观察了全压直接异步起动时电机端电压、相电流等波形，为变频软起动方式提供了对比条件，以此证明软起动方法的优越性。西南交通大学硕士研究生学位论文第4页2．基于变频软起动的原理，提出一种逐级改变变频器输出频率的开环恒压频比起动控制同步电动机软起动方法。阐述了该起动方法的核心思想。3．通过理论分析得出定子电压频率随时间变化的规律，对转速开环恒压频控制同步电机软起动过程进行仿真研究，分别对空载起动和负载起动

5、过程进行了分析。4．针对同步电动机起动后的并网问题进行了理论分析，并给出相应的并网方案。对同步电动机并网过程进行了仿真试验，得出同期并网瞬间电网电压、电动机相电流等参数的变化曲线，验证了并网控制方案的可行性。5．对转速开环恒压频比控制的同步电动机软起动方式进行了总结，指出控制方式的不足和需要改进之处，并对大功率同步电动机的变频软起动的前景给出了意见。西南交通大学硕士研究生学位论文第5页第2章同步电动机起动性能分析本章以同步电动机的等效电路和相量图为基础，对同步电动机的起动性能进行分析，说明了同步电动机工频下不能自行起动的原因，并建立了同步电机异步直接起动的数学模型，

6、对异步起动过程进行了仿真研究。2．1同步电动机的工作原理同步电动机因为它的功率因数可以调节，因而在要求转速恒定和需要改善功率因数的电动机容量在数百千瓦级以上的设备中，常常优先选用三相同步电动机，随着变频技术的日益成熟，同步电动机的起动和调速问题也得到了较好的解决，从而进一步扩大了其应用范围【251。电动机是同步电机的另一种运行方式。同步电动机接恒频电网运行时，转速不会随着负载变动而变动，而功率因数可以适当调节。因此，在需要改变功率因数，但调速要求不高的场合，例如大型空气压缩机、粉碎机、离心泵等，常常优先选用同步电动机【2引。2．1．1同步电机的工作状态分析同步电机和

7、其他类型的电机一样，也遵循可逆原理，可按发电机方式运行，也可按电动机方式运行。先分析同步电机从发电机过渡到电动机的过程。一台在无限大电网上并联运行的隐极同步电机，从发电机过渡到电动机，其物理状态和相量如图2．1所示。同步电机气隙中同时存在着对应于电网电压D的电枢合成磁动势R和对应于励磁电动势或的转子励磁磁动势■，，其中磁动势疋由电枢电流，产生的电枢磁动势C与励磁磁动势，，。合成。R的转速由电网频率决定，是固定不变的。图中电枢反应电动势E=应，，式中x，为隐极机中电枢反应电抗【31】。在发电运行状态时，‘；超前足一个秒角，或者说，■，拖着疋一起旋转，西南交通大学硕