全数字同步电动机励磁控制系统
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qEDxx 设定容性无功电流
upE xx 积分系数
考 虑 到 励 磁 控 制 速 度 慢"为 了 现 场 免 调 试 和
电气传动 -999年 第 -期
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
控制 系 统 的 稳 定 性!调 节 器 采 用 单 积 分 调 节 器 的 方 法 " 要 保 证 #$%&’(#$)’*+," -./ 定子电流环
;9-6 ;9-W( +-%&’!同 理 可 得!+.-倍 强 励 为 A-;9U)9>//4 ;9-,( ;>A%&’!依 此 类 推 "
当 2 即平均发热超过 S后!励磁电流无条件 降 为 额 定 励 磁 电 流!当 2 变 为 9后!才 允 许 第 次 强 励!弱 磁 9>;倍 的 额 定 励 磁!需 0>00%&’才 能从 2(S退到 9" -.X 同步电动机失步检测
上 投 影 为 无 功 电 流 分 量 "理 论 可 以 证 明 !这 种 算 法 不受电压和电流高次谐波的影响"
同 步 电 动 机 定 子 电 流 的 有 功 分 量 #[ 和 电 流
/Z
电气传动 &(((年 第 &期
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关键词!同步电动机 励磁控制系统 失步 三环控制
+,,-./0/12345678489:;8187<=5/1>7?84178,23:1>@
ABCDEBCFG EHIJKGLJCD MKCDNHGOHKC
+P:17Q51!RSJTUKUBVWBKXYJZSZSVBB[XGGU\GCZVGXT]TZBL ^GVT]C\SVGCGHCTLGZGV"TZKZGV\HVVBCZXGGU"_KV[ \HVVBCZXGGU"B‘\JZBV\HVVBCZXGGUabGY ZGLGCJZGVJCDT]C\SVGCJcJCDBVVGV"KCWHTJCD$%&’()*ZG\GCZVGXB‘\JZBVa
同 步 电 动 机 带 励 失 步 后!脉 振 转 矩 经 较 长 时
间 的 反 复 作 用!多 次 积 累!产 生 疲 劳 效 应!引 起 电
气 和 机 械 共 振!使 电 动 机 导 线 变 酥!绝 缘 损 坏 等!
因此失步再整步的意义非常大"失步再整步的关
键 是 K失 步 检 测 和 失 步 后 快 速 灭 磁 "下 面 介 绍 一 种 快速准确的失步检测方法"
感 应 高 压 1损 坏 励 磁 绕 组 8灭 磁 晶 闸 管 或 二 极 管 短 路 1同 步 机 整 流 电 压 长 期 加 在 灭 磁 电 阻 上 1灭 磁 电 阻 发 热8整 流 电 路 不 正 常1不 能 保 证 系 统 正 常 工 作2 本 装 置 进 行 以 下 实 验7给 定 某 励 磁 电 流 给 定 -持 续 64/1励 磁 电 流 逐 渐 增 加 到 给 定1励 磁 电 压 逐渐增加1然 后 维 持 不 变89推 :;1开 通 灭 磁 晶 闸 管1检 查 灭 磁 电 阻 电 压1正 常 时 为 正1进 行 下 一 步
作 !即 电 磁 转 矩 正 负 交 替 !说 明 同 步 机 已 失 步 " 因 此 在同步 机 同 步 运 行 后!检 测 定 子 电 流 有 功 分 量
的 极 性 Y当 定 子 电 流 有 功 分 量 连 续 几 次 为 负 !可 以
认 为 电 磁 转 矩 为 负 !进 行 灭 磁 "如 果 同 步 机 带 励 启 动 !也 会 出 现 电 动 发 电 交 替 工 作 !因 此 也 可 用 此 方
同步电动机正常工作时)包括电动机启动和运
行,!同步 电 动 机 处 于 电 动 状 态!即 从 电 网 吸 收 能
量!定子有功电流分量为正!电磁转矩极性为正Y如
果 同 步 电 动 机 处 于 发 电 状 态 !即 向 电 网 输 出 能 量 ! 定子有功电流分量为负!电磁转矩极性为负"
如 果 投 励 后!同 步 机 处 于 电 动 和 发 电 交 替 工
步"为了避免因 F 下降引起失步!一 般 励磁 控 制
系统采用的方法是K当网压小于某值时!加 +.;倍
的 额 定 励 磁 电 流 "本 系 统 采 用 欠 压 线 性 强 励 !可 以
保证功角 J基本不变"线性强励公式为
式中
#$( )F6F5,4 9F>6;#F$)’5*LLM+L,*#$)’*+,
ijl 容性无功电流环 同 步 电 动 机 工 作 在 第 i段 和 第 l段 时"容 性
无 功 电 流 环 投 入 运 行 "表 达 式 为
qrfCs>qrfCgsupE v fqEfCs&gwqEDg
f&g
式中 qrfCs&gxx 当前励磁电流给定
qrfCgxx 上次励磁电流给定
qEfCs&gxx 当前容性无功电流给定
电流#第 i段为恒定无功电流控制段"同步电动机 负 载 较 轻 时 "无 功 电 流 闭 环 控 制 "向 电 网 提 供 恒 定 的无功电流#第 l段为定子电流额定控制段"当同 步 电 动 机 重 载 运 行 时 "为 了 保 证 定 子 绕 组 不 发 热 " 适 当减 小 励 磁 电 流"以 输 出 小 于 给 定 的 容 性 无 功 电流的代价来保证定子电流为额定#从图 &可以 看出"同步电动机在第 &miml段运行时"功角比较 小 "励 磁 电 流 小 于 等 于 额 定 励 磁 电 流 "同 步 电 动 机 呈容性"不会失步#第 n段为线性强励段"同步电 动机工作在这一段时"功角 比较 大"呈感性#第 k 段 为欠 压 线 性 强 励 段"同 步 电 动 机 工 作 在 这 一 段 时"功 角 非 常 大"呈 感 性"为 了 保 证 同 步 电 动 机 不 失步"同步电动机加 &jk倍额定励磁#
电气传动 i%%%年 第 i期
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全数字同步电动机励磁控制系统
北京科技大学 北京三义电力电子公司
孟文博 吴小鸣 杨国权
摘 要 !本 文 讨 论 了 三 环 控 制 的 同 步 电 动 机 励 磁 系 统 "即 定 子 电 流 环 "无 功 电 流 环 和 励 磁 电 流 环 #以 及 同 步 电 动机失步检测及以 $%&’()*进行控制的方法#
)0,
#=1 :: 定子感性电流分量
#=?&@8:: +.;倍 强 励 时 对 应 的 定 子 感 性 电
流设定值
-.A 欠压线性强励 根据同步电动机的电磁转矩公式
B(
CEF D GHI&’J
)/,
可知!在其他条件不变 的情 况下!网压 F 下降!将
导 致 功 角 J增 加!J过 大 容 易 引 起 同 步 电 动 机 失
功 率 法 计 算万方数据
O#-$PQ6#-$54Q(2RS
)A,
其 中!S为 从 额 定 励 磁 电 流 加 强 励 #-Q!例 如!+.; 倍额定励磁 -%&’!励磁电流为 ;9T"
S( )+.;-4 ;9-6 ;9-,4 -( A-;9 如 果 加 +.+倍 强 励!可 持 续 时 间 为 A-;9UV+>+-4
控制系统根据定子电流的大小及无功分量的
极性"把励磁控制分为 k段控制轨线#第 &段为最 小 励 磁 电 流 控 制 段 "在 负 载 非 常 轻 时 "为 了 保 证 过
载 能 力 "即万突方加数重 载据不 失 步 "给 定 设 定 的 最 小 励 磁
n$
图 & 定子电流m励磁电流控制规线
iji 励磁电流电流环 采用普通的 op调节器#
d>3e87.:!T]C\SVGCGHTLGZGV B‘\JZBV\GCZVGXT]TZBL T]C\SVGCJcJCD[BVVGV ZSVBBXGGU\GCZVGX
& 引言
目 前"国 内 大 多 数 同 步 电 动 机 励 磁 控 制 系 统 生 产厂家"所 采 用 的 控 制 方 案 为 恒 定 励 磁 电 流 控 制"这 种 控 制 方 案 的 缺 点 是!重 载 时 容 易 失 步"轻 载时励磁损耗大#本文讨论的全数字同步电动机 励 磁 控 制 系 统 由 定 子 电 流 环"容 性 无 功 电 流 环 " 励磁电流环组成#根据定子电流的大小和容性电 流 分量 f或 感性 电 流 分 量g"可 以 达 到 同 步 机 重 载 运 行 时 "维 持 定 子 电 流 为 额 定 电 流 "保 证 不 烧 坏 同 步 机 定 子 绕 组 h在 同 步 机 载 荷 较 轻 时 "保 证 无 功 电 流 恒定"向 电 网 提 供 无 功 容 量 恒 定 的 容 性 无 功 电 流 "补 偿 电 网 感 性 电 流 "达 到 增 容 的 目 的 # 本 文 提 出 了 预 失 步 检 测 的 实 现 方 法 "保 证 同 步 机 失 步 后 " 励磁控制系统快速灭磁#
