大功率同步電動機自控變頻式軟起動技術研究.pdf

1、電勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應用。在諸多同步電機起動方式中，自控變頻軟起動方式是技術含量最高，性能最優(yōu)的起動方式，是同步電機軟起動技術的發(fā)展方向。它具有起動電流較小，起動轉(zhuǎn)矩可控，對電網(wǎng)幾乎沒有附加要求等優(yōu)點。目前，國內(nèi)大功率電動機軟起動裝置主要還是依靠進口，尤其是變頻軟起動器，國內(nèi)目前還沒有形成完善的應用性產(chǎn)品，因此研究自控變頻方式同步電機軟起動裝置具有重要的經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。大功率同步電

2、動機的起動及并網(wǎng)困難成為其應用的重大阻礙，是限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大技術難題，本文針對自控變頻式同步電動機起動系統(tǒng)中存在的問題進行了理論分析和實踐研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　針對同步電動機無位置傳感器起動方法，本文采用自給脈沖起動與電氣轉(zhuǎn)子位置檢測相結(jié)合的方法實現(xiàn)了同步電動機無位置傳感器起動。通過突加、突減勵磁的方法檢測靜止轉(zhuǎn)子位置，轉(zhuǎn)速在中高速時用電氣式的方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測，通過電機慣量辨識計算出自給脈沖的加速頻率，并用自給脈沖的

3、方式實現(xiàn)了電機從靜止到中高速起動的過渡，實現(xiàn)了全程無位置傳感器的起動。
　　針對自給脈沖方法在低速起動過程中存在轉(zhuǎn)子脈動等問題，研究了基于高頻注入的轉(zhuǎn)子位置檢測方法。根據(jù)電勵磁同步電機的特點，向勵磁注入高頻電壓信號，產(chǎn)生高頻勵磁電流，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，經(jīng)過濾波及坐標變換提取有效轉(zhuǎn)子位置信息，最后采用鎖相環(huán)算法鎖定轉(zhuǎn)子位置。在晶閘管傳動系統(tǒng)中，當電流換相時，電機反電動勢的畸變比較嚴重，檢測端電壓將含

4、有大量的高次諧波，準確提取有效的高頻信號非常困難。因此本文提出了基于高頻注入電壓預估的同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法。在換相時刻采用預估電壓作為鎖相環(huán)的給定信號，防止換向畸變的高頻諧波進入到鎖相環(huán)。實驗結(jié)果證明，加入電壓預估后，有效地避免了換相電壓畸變對轉(zhuǎn)子位置檢測產(chǎn)生的不利影響，提高了高頻注入轉(zhuǎn)子位置檢測的精度和可靠性。
　　并網(wǎng)是自控變頻式同步電機軟起動系統(tǒng)中非常關鍵的技術性問題。本文針對大功率以及大慣量系統(tǒng)，研究了準同期并網(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，進而，本文提出了一種自適應復合速度控制方法。在升速階段采用單比例自適應速度控制算法，克服了傳統(tǒng)比例控制器無法消除靜差的困難；在準同期階段，采用了基于相角滑差的準同期控制算法，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。
　　針對自控變頻軟起動裝置高壓系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)，本文介紹了控制系統(tǒng)的軟、硬件設計方法。首先針對起動過程中，電