山东同步电机励磁柜采用数字控制技

三、主要规格及参数：

四、工作原理

该系统采用三相全控桥整流电路，向同步电动机转子绕组提供直流励磁电流。灭磁回路由可控硅7.8KGZ与二极管GZ反并联组成，实际上组成为一个大功率电子开关，完成同步电动机在异步起励过程中串入的电阻，使转子感应交变电动势通过放电电阻泄放,保证电机的正常起动。起动过程中,整流电路可控硅处于阻断状态,当电动机起动到亚同步转速时,投励环节自动投励,使同步电动机牵入同步运行。

起励结束后自动切除，保证同步电动机在异步起励期间，转子励磁绕组既不开路也不短路，从而避免励磁绕组、整流主回路承受过电压和过电流。

停车时逆变环节的作用是当电机正常停车时,向触发环节加入控制信号,使主电路可控硅从整流状态立即转入逆变状态,以保证电机转子反电动势顺利泄放,同时部分能量回送至电网。

1、主电路简介

主电路采用模块三相全控桥式整流电路,改变全控桥可控硅元件的导通角,就可得到不同值的直流输出电压。当同步电动机正常停车或故障停机时,由逆变环节提供的控制信号使全控桥工作在“逆变”状态,这样可避免电动机停车由于转子反电势造成的“续流”或“颠覆”状态。

功能特点：

（1）采用三相全控、半控整流电路，采用风冷模块式结构或单元结构。

（2）采用数字控制技术、三相自动平衡、性能稳定可靠。

（3）具有顺极性滑差投励和后备定时投励。

（4）保护功能齐全，起动、停车、失步时具有自动灭磁功能，具有继电器零压灭磁功能，避免励磁装置被过高的感应电压击穿。

（5）主回路超温故障报警和故障跳闸保护功能。

（6）降压起动的同步电动机转速达到同步转速的90%左右时，自动切除降压起动电抗器或电阻，投入全压，使同步电动机加速起动达到同步转速的95%左右时，然后投入励磁。

2、保护电路

同步电动机开车和停车时自动零压灭磁，电动机同步运行时自动转换为高通灭磁，最大程度保护了可控硅和电机的安全。

过电流保护采取与可控硅元件串联的快速熔断器作为直流侧短路时元件本身保护用,快熔熔断时,“保护”环节动作, 发出声、光报警信号,保护继电器动作送出接点及时分闸。

短路电流过大时,一次侧空气断路器脱扣接点动作送至分闸回路及时分闸。

散热器温度超过75度时，超温环节动作，发出声、光报警信号, 保护继电器动作送出接点及时分闸。

3、滑差投全压、投励

控制单元能够依据电动机起动时产生的滑差信号，按照预设值完成投全压和顺极性投励。

此功能依据的原理是：同步电动机在起动（异步运行）时，会在转子两端感应一个频率由50HZ向0HZ衰减的正弦波，它在某一时段的频率值对应着此时电机的滑差值。控制单元将转子感应的正弦波信号通过滑差信号变换电路变换成一个方波信号输入CPU，CPU检测到信号频率达到预设滑差投励磁值时（保证投励顺极性），向触发电路发出信号，使晶闸管整流桥向转子输出直流实施投励。滑差投全压和投励的原理是一样的，只是投全压的设定值要小于投励设定值。

滑差投励和投全压的预设值，出厂时，投全压滑差值设定为90％，投励滑差值设定为95％。

4、后备定时投全压、投励

这个功能主要是在滑差投全压、投励失败后作为一种后备保护措施来实现投全压、投励。

此功能基本原理是：在CPU中设定一个定时投全压和投励的时间值，电机起动后若在设定的时间内没有完成滑差投全压或滑差投励，CPU会强制发出投全压和投励信号。投全压后备时间、投励后备时间均为0-99S可修改。

五、励磁微机

1、概述

ZLCF1系列同步电动机微机励磁装置控制器是以电力电子技术、现代控制理论及微机技术相结合的全数字励磁控制单元。该产品具有“技术先进﹑功能齐全﹑操作界面友好”的鲜明个性。

该控制器核心部分采用美国微芯公司高性能中央处理器(CPU)，软件由本公司自主研发。该控制器接线简单、控制功能丰富、具有纯中文人机操作界面、控制单元所有参数设定都可以通过操作界面完成。

该控制器广泛适用于同步电动机拖动，如：矿山、冶金、化肥、化工、排灌、冷储、水泥等行业。拖动气体压缩机、制冷机、球磨机、大型水泵、风机等通用机械设备。适用于同步电动机功率：200-15000Kw，电压：380-10KV电机。

2、性能特点

1、本机采用单相A相供电，电压220V±20％。电源电路采用高频开关电源，完全消除电网中尖峰对芯片的影响。

2、输出主整流电路全桥六路触发脉冲，幅度≥3.5V，电流≥350mA。

3、同步信号经光电隔离输入，使采样电路免受同步信号的尖峰脉冲干扰。

4、数字移相、三相自动精确平衡。

5、整机电路采用数控技术，投运时不用作任何调整，接好插头即可使用。

6、按键调节励磁电压，全线平滑稳定。

7、顺极性滑差投励，后备定时投励。

8、具有功率因数自动跟踪调节，恒压、恒流、失步、过流、等保护功能。

3、主要功能与基本原理

3.1 主要功能 

ZLCF1系列同步电动机微机励磁装置控制器不同于常规模拟式励磁调节器，它的功能不是由硬件来实现，而是由软件来完成的，可依据不同的要求来选取软件模块，下面是主要功能模块： 

（1） 恒定电动机励磁电流调节方式     （2） 恒定电动机励磁电压调节方式 

（3） 恒定电动机功率因数调节方式     （4） 降压启动或全压直接启动（任选） 

（5） 按滑差顺极性过零投励控制       （6） 在滑差投励不成功时后备计时投励 

（7） 转子最大励磁电流限制           （8） 转子最小励磁电流限制 

（9） 转子最大励磁电压限制           （10） 转子最小励磁电压限制 

（11） 最大定子电流限制保护功能      （12） 定子小电流切除

（13） 失步保护功能                  （14） 故障检测和处理功能 

（15） 具有RS-232、RS-485通讯功能（单机通讯或集中通讯）

3.2 恒流与限流

控制单元具有恒定输出励磁电流且限制励磁电流上限值、下限值的功能。

此功能的基本原理是：在控制单元中安装有励磁电流采集板，将分流器两端mV值信号采集进来转换成0～5 V的电压信号送入CPU。在此系统中我们选用励磁电流作为反馈量，它与给定量在CPU中作运算，将运算结果变成一个电压信号，送入触发脉冲电路中，作为触发脉冲的移相电压。这样，无论是外电网电压发生波动，还是负载发生变化，控制单元都可以使励磁电流的输出保持恒定。

通过人机操作界面，可以设定励磁电流上限值和下限值、分闸延时时间、是否分闸信号，它起到一个限制最大励磁电流和最小励磁电流的作用。当励磁电流实际值超过设定的励磁电流上限值或下限值时，系统会认为工作异常，为保护励磁系统和电动机的安全控制单元将发出分闸信号，停止工作达到保护励磁系统和电动机的安全。

另外需要特别说明的是：为了在不改变硬件的情况下，使控制单元能够满足不同励磁电流等级电机要求，在电机运行之前必须将励磁柜所使用分流器电流值通过人机操作界面输入控制单元。这个参数是必须设定的，没有它控制单元将找不到运算依据而无法正常工作。

3.3 恒压与限压

控制单元具有恒定输出励磁电压且限制励磁电压上限值、下限值的功能。

此功能的基本原理是：在控制单元中安装有励磁电压采集板，将励磁电压值信号采集进来转换成0～5 V的电压信号送入CPU。在此系统中我们选用励磁电压作为反馈量，它与给定量在CPU中作运算，将运算结果变成一个电压信号，送入触发脉冲电路中，作为触发脉冲的移相电压。这样，无论是外电网电压发生波动，还是负载发生变化，控制单元都可以使励磁电压的输出保持恒定。

通过人机操作界面，可以设定励磁电压上限值和下限值、分闸延时时间、是否分闸信号，它起到一个限制最大励磁电压和最小励磁电压的作用。当励磁电压实际值超过设定的励磁电压上限值或下限值时，系统会认为工作异常，为保护励磁系统和电动机的安全控制单元将发出分闸信号，停止工作达到保护励磁系统和电动机的安全。

3.4 恒功率因数

控制单元具有恒功率因数上限值、下限值的功能。

此功能的基本原理是：在控制单元中安装有恒功率因数采集板，将BC100V电压、A相电流信号采集进来转换成方波信号送入CPU。它与给定量在CPU中作运算，无论是外电网电压发生波动，还是负载发生变化，控制单元都可以使功率因数保持恒定在设定值。

通过人机操作界面，可以设定功率因数滞后值、分闸延时时间、是否分闸信号，它起到一个限制功率因数滞后保护的作用。当功率因数实际值超过设定值时，系统会认为工作异常，为保护励磁系统和电动机的安全控制单元将发出分闸信号，停止工作达到保护励磁系统和电动机的安全。

3.5 定子过电流保护

控制单元具有定子过电流保护功能。

此功能的基本原理是：在控制单元中安装有定子电流采集板，将定子电流互感器二次0-5安培电流信号采集进来转换成0～5 V的电压信号送入CPU。它与给定量在CPU中作运算。

通过人机操作界面，可以设定定子过电流保护值、分闸延时时间、是否分闸信号，它起到一个限制定子过电流保护的作用。当定子电流际值超过设定的定子电流保护上限值时，系统会认为工作异常，为保护电动机的安全控制单元将发出分闸信号，停止工作达到保护电动机的安全。

另外需要特别说明的是：为了在不改变硬件的情况下，使控制单元能够满足不同励磁电流等级电机要求，在电机运行之前必须将定子电流互感器变比值通过人机操作界面输入控制单元。这个参数是必须设定的，没有它控制单元将找不到运算依据而无法正常工作从而达不到保护目的。

3.6 滑差投全压、投励

控制单元能够依据电机起动时产生的滑差信号，按照预设值完成投全压和顺极性投励。

此功能依据的原理是：同步电动机在起动（异步运行）时，会在转子两端感应一个频率由50HZ向0HZ衰减的正弦波，它在某一时段的频率值对应着此时电机的滑差值。如附图所示，控制单元将转子感应的正弦波信号通过滑差信号变换电路变换成一个方波信号输入CPU，CPU检测到信号频率达到预设滑差投励磁值且在方波上升沿时（保证投励顺极性），向脉冲触发部分电路发出解除脉冲封锁信号，使晶闸管整流桥向转子输出直流实施投励。滑差投全压和投励的原理是一样的，只是投全压的设定值要小于投励设定值。滑差投励和投全压的预设值出厂时，投全压滑差值设定为90％，投励滑差值设定为96％。

9、具有纯中文人机操作界面，控制单元所有参数设定都可以通过操作界面完成。

10、具有RS-485、RS-232通讯接口。

11、具有开环/闭环切换功能。

12、适用于三相半控和全控整流电路。