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東方日立 同步電機高壓變頻調(diào)速裝置在包鋼的應用

時間:2007-03-15 13:19:00來源:leidapeng

導語:?無速度傳感器矢量控制可以獲得接近閉環(huán)控制的性能,同時省去了速度傳感器,具有較低的維護成本。
包鋼是國家在“一五”期間建設的156個重點項目之一,是我國重要的鋼鐵工業(yè)基地和最大的稀土工業(yè)基地,是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的工業(yè)企業(yè),擁有“包鋼股份”和“稀土高科”兩個上市公司。包鋼1954年建廠,1998年改制為公司制企業(yè)。截至2004年末,總資產(chǎn)達到351億元,目前,包鋼鋼鐵產(chǎn)業(yè)已形成一、二煉鋼兩大體系,板、管、軌、線四條生產(chǎn)線的格局,具備年產(chǎn)鋼850萬噸以上的能力,鋼鐵產(chǎn)品包括冷軋薄板、熱軋薄板、無縫鋼管、重軌及大型材、高速線材等63個品種1970個規(guī)格,是全國三大鋼軌生產(chǎn)基地之一和品種規(guī)格較為齊全的無縫鋼管生產(chǎn)基地。2005年包鋼下屬鋼聯(lián)股份薄板坯連鑄連軋廠二煉鋼針對該廠二次除塵風機進行調(diào)研,該廠二次除塵風機的電機是一臺GE公司生產(chǎn)的同步電動機,額定頻率60Hz,由于工頻運行不能達到60Hz,除塵風機的出力受到限制,為了解決此問題,包鋼通過多方的考察、調(diào)研,最終選用我公司生產(chǎn)的無速度傳感器矢量控制、同步機高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。 東方日立同步電機變頻調(diào)速的啟動過程 同步電機與普通異步電機運行上主要的區(qū)別是同步電機在運行時,電樞電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間的夾角必須在某一范圍之內(nèi),否則將導致系統(tǒng)失步。因此在變頻器向同步電機轉(zhuǎn)子輸出電壓之前,先由勵磁裝置向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流,將這一夾角控制到一定的范圍之內(nèi),然后變頻器再向同步電機的電樞繞組輸出適當?shù)碾妷?,起動電機進入同步運行狀態(tài)。步驟如下: (1)勵磁裝置投勵。勵磁系統(tǒng)向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流,在同步電機定子上建立一定的磁場。 (2)變頻器向同步電機的電樞繞組施加一定的直流電壓,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流。此時,在同步電機上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流在轉(zhuǎn)子上建立較強的磁場。轉(zhuǎn)子在定、轉(zhuǎn)子間電磁力的作用下開始轉(zhuǎn)動,使轉(zhuǎn)子磁極逐漸向定子磁極的異性端靠近。 (3)變頻器按照電機正常運行時的轉(zhuǎn)動方向,隨著同步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動和定子磁場的旋轉(zhuǎn),二者間的角度經(jīng)過少量有阻尼的震蕩后,逐漸趨于一個較小的常量。至此,同步電機進入同步運行狀態(tài)。 (4)變頻器按照預先設定的加速度,逐漸加速到給定頻率。此時,同步電機的轉(zhuǎn)子角逐漸拉大到某一常值,電機轉(zhuǎn)子磁極在定子磁場的吸引下逐漸加速至期望轉(zhuǎn)速,同步電機起動過程完成。同步電機高壓變頻調(diào)速裝置電路接線圖如圖1所示。 [ALIGN=CENTER] 圖1 包鋼同步電機高壓變頻調(diào)速裝置電路接線圖 [/ALIGN] 在同步電機的起動過程中,定、轉(zhuǎn)子磁勢大小的選擇是關(guān)鍵問題。如果選擇過低的定子磁場,最終將導致系統(tǒng)失步。選擇過大的定子磁場可能導致同步電機的定子鐵心飽和,進一步導致變頻器輸出過電流,電機起動失敗。 技術(shù)參數(shù) 同步電機高壓變頻調(diào)速裝置技術(shù)參數(shù)如附表所示。 附表 同步電機高壓變頻調(diào)速裝置技術(shù)參數(shù)
東方日立同步機變頻器技術(shù)特點 (1)采用魯棒型無速度傳感器矢量控制技術(shù)。無速度傳感器矢量控制可以獲得接近閉環(huán)控制的性能,同時省去了速度傳感器,具有較低的維護成本。無速度傳感器矢量控制可以獲得改進的低速運行特性,變負載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善,同時還可獲得高的起動轉(zhuǎn)矩,這在高摩擦與慣性負載的起動中有明顯的優(yōu)勢。這種技術(shù)除了具有傳統(tǒng)的矢量控制技術(shù)所具備的優(yōu)點外,還具有極高的抗干擾能力以及系統(tǒng)自恢復能力。 (2)東方日立變頻器具備“飛車”啟動功能,傳統(tǒng)的變頻器在啟動時一般要求電機完全停止后才能啟動,而日立變頻器無需等待電機停止,在電機旋轉(zhuǎn)的情況下,可直接啟動變頻器。 (3)東方日立變頻器具備瞬時停電再啟動功能,一般來說工業(yè)電源均具備兩段母線,在兩段母線相互切換時,有一個掉電的瞬間。另外,母線上大電機啟動或成組電機啟動時均會造成母線電壓瞬降,在這種情況下,一般的變頻器會在5個周波內(nèi)停止輸出,而東方日立變頻器由于具備瞬時停電再啟動功能,因此不會造成任何影響。 (4)東方日立變頻器采用軟充電技術(shù)。采用軟充電技術(shù),改善電容的充電特性后配合IGBT智能驅(qū)動技術(shù)可將電容壽命延長至15年。 (5)東方日立變頻器采用IGBT智能驅(qū)動技術(shù)。IGBT智能驅(qū)動技術(shù)為東方日立公司專利技術(shù),通過改善IGBT的驅(qū)動特性可大大降低變頻器對外的射頻干擾,同時提高IGBT及電容器壽命。 (6)東方日立變頻器具有低壓整機調(diào)試功能,變頻器在安裝調(diào)試時,或在工頻旁通運行情況下,對變頻器進行維護時,一般的變頻器需用戶多次上下高壓,很多現(xiàn)場管理嚴格的用戶對于上下高壓有著嚴格的規(guī)定及監(jiān)督措施,因而造成調(diào)試時工作效率低下。尤其是變頻器處于工頻旁通運行時,根本無法提供變頻器調(diào)試所需的高壓電源。低壓調(diào)試功能就是針這種情況設置的。只需一路380V電源即可完成變頻器的整機靜態(tài)調(diào)試。 (7)東方日立變頻器為八級單元串聯(lián),更高的單元串聯(lián)級數(shù),不僅保證了輸出波形的質(zhì)量,降低dv/dt、脈動轉(zhuǎn)矩和di/dt。 [ALIGN=CENTER] 圖2 包鋼同步電機高壓變頻調(diào)速裝置的外觀圖[/ALIGN] 結(jié)束語 東方日立同步電動機高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用先進的無速度傳感器矢量控制技術(shù),通過在包鋼成功的應用,擴展了高壓變頻器產(chǎn)業(yè)的應用領域,為國內(nèi)同步電機進行變頻調(diào)速翻開了新的篇章,為我國建設節(jié)約型社會提供了更多的技術(shù)保障。

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