基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法
【專利摘要】基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其中，包括通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型，檢測(cè)出失步類型后進(jìn)行再同步過(guò)程。提供了詳細(xì)、完整、具體的失步檢測(cè)及再同步的方法流程，不僅能實(shí)時(shí)的檢測(cè)出失步，而且可以分析出引起失步的原因，并且針對(duì)不同的失步原因，選擇停機(jī)報(bào)警或者再同步。
【專利說(shuō)明】基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁控制方法領(lǐng)域，尤其涉及一種基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，大功率電動(dòng)機(jī)的需求快速增長(zhǎng)，大型空氣壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等功率可達(dá)到數(shù)百乃至數(shù)千千瓦。采用同步電動(dòng)機(jī)不僅功率因數(shù)高，節(jié)約能源，而且體積比異步電動(dòng)機(jī)小，所以隨著同步電動(dòng)機(jī)單機(jī)容量的不斷增大，遠(yuǎn)距離輸電線路不斷增多，使用電力系統(tǒng)的穩(wěn)定程度日益重要。同步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須配套有相應(yīng)的勵(lì)磁裝置，為其提供可控的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源，所以勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)于改善和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和安全穩(wěn)定起著關(guān)鍵的作用。
[0003]同步電動(dòng)機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，轉(zhuǎn)子一般包括凸極式和隱極式兩種，對(duì)于大容量、高轉(zhuǎn)速的同步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子一般做成隱極式的。隱極同步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行的過(guò)程中，它的轉(zhuǎn)速必須和電網(wǎng)頻率保持相同。但當(dāng)負(fù)載變化、電網(wǎng)電壓波動(dòng)、勵(lì)磁電流變化以及其他干擾的影響，同步電動(dòng)機(jī)需要靠調(diào)節(jié)功率角來(lái)實(shí)現(xiàn)同步，但這種調(diào)節(jié)能力是有一定限制的。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)受到較大擾動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)失步的狀態(tài)。在失步狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率和輸出功率都會(huì)降低，不僅影響其作業(yè)狀態(tài)，也會(huì)使電動(dòng)機(jī)自身受到損害。
[0004]隱極同步電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)一般包括滅磁、啟動(dòng)投勵(lì)、失步檢測(cè)、失步再同步、雙機(jī)熱備等幾種。其中失步檢測(cè)和失步后再同步技術(shù)是考驗(yàn)勵(lì)磁裝置的重要性能，目前國(guó)內(nèi)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的眾多勵(lì)磁裝置，有些還停留在通過(guò)人工判斷、計(jì)算時(shí)間等方法進(jìn)行啟動(dòng)投勵(lì)和失步再同步投勵(lì)的狀態(tài)，另一些勵(lì)磁設(shè)備處于半自動(dòng)化狀態(tài)，能夠檢測(cè)失步，卻不能分析出什么原因?qū)е碌氖Р?，失步再同步也需要進(jìn)行人工干預(yù)才能處理。
[0005]目前，針對(duì)勵(lì)磁控制的技術(shù)都集中在電路拓?fù)?、總體方案、裝置結(jié)構(gòu)等方面，對(duì)于實(shí)現(xiàn)思路、數(shù)據(jù)計(jì)算公式等沒有具體的技術(shù)方案。尤其針對(duì)隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步，現(xiàn)有技術(shù)沒有失步檢測(cè)及再同步的具體方法流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法。以解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有失步檢測(cè)及再同步的具體方法流程，從而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中還需要通過(guò)人工判斷、計(jì)算時(shí)間等方法進(jìn)行失步檢測(cè)及失步再同步，不能分析出失步的原因，并且必須通過(guò)人工干預(yù)才能處理好失步再同步。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]提供基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及智能再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，包括:通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型，確定失步類型后進(jìn)行再同步過(guò)程。
[0009]所述定子參數(shù)包括定子電壓U和電磁功率PM，所述通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型的過(guò)程包括:若定子電壓U的三相電壓中某一項(xiàng)大于1.1倍的額定電壓，則可確定失步類型為有相鄰大負(fù)載；若電磁功率Pm在平穩(wěn)狀態(tài)下突然增加到1.1倍以上，則可確定失步類型為負(fù)載忽然增加。
[0010]若確定失步類型為有相鄰大負(fù)載或負(fù)載忽然增加，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η大于等于同步轉(zhuǎn)速\的0.95倍，則所述再同步過(guò)程為投入1.2倍額定勵(lì)磁并且微調(diào)勵(lì)磁電流If，直至轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η等于同步轉(zhuǎn)速ns，功率角Θ在O度到90度之間，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)φ等于用戶設(shè)定的功率因數(shù)值。
[0011]在一些可選的實(shí)施例中，還包括通過(guò)勵(lì)磁電流If確定失步類型的過(guò)程，所述通過(guò)勵(lì)磁電流If確定失步類型的過(guò)程包括:若勵(lì)磁電流If為零，則可確定失步類型為勵(lì)磁繞組斷線，若勵(lì)磁電流If突變幅值大于0.2If，則可確定失步類型為勵(lì)磁繞組故障；所述定子參數(shù)還包括定子電流I，所述通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型的過(guò)程為:若定子電壓U的三項(xiàng)電壓的某一個(gè)值在20毫秒內(nèi)一直為零或定子電流I的三項(xiàng)電流的某一個(gè)值在20毫秒內(nèi)一直為零，則可確定失步類型為電機(jī)斷線。
[0012]若確定失步原因?yàn)殡姍C(jī)斷線、勵(lì)磁繞組斷線或勵(lì)磁繞組故障，則停機(jī)報(bào)警。
[0013]若失步類型不是勵(lì)磁繞組斷線，勵(lì)磁繞組故障和電機(jī)斷線，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η大于等于同步轉(zhuǎn)速ns的0.95倍，則進(jìn)行所述再同步過(guò)程:投入1.2倍額定勵(lì)磁并且微調(diào)勵(lì)磁電流If，直至轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η等于同步轉(zhuǎn)速ns，功率角Θ在O度到90度之間，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)φ等于用戶設(shè)定的功率因數(shù)值。
[0014]在通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型過(guò)程之前還包括判斷功率角Θ，電磁功率ΡΜ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η，轉(zhuǎn)差率s數(shù)值是否有效的步驟，若有效則判斷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η是否等于同步轉(zhuǎn)速ns，若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η不等于同步轉(zhuǎn)速1，則停止勵(lì)磁并開始滅磁直至滅磁結(jié)束，所述滅磁結(jié)束是指勵(lì)磁電流If平穩(wěn)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果為:提供了詳細(xì)、完整、具體的失步檢測(cè)及再同步的方法流程。不僅能實(shí)時(shí)的檢測(cè)出失步，而且可以分析出引起失步的原因，并且針對(duì)不同的失步原因，選擇停機(jī)報(bào)警或者再同步。
[0016]說(shuō)明書附圖
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作出進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]圖1是基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)的勵(lì)磁控制方法的流程圖；
[0019]圖2是基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步再同步的勵(lì)磁控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，參見圖1至2。
[0021]實(shí)施例1
[0022]如圖1至2，首先利用系統(tǒng)的傳感器，檢測(cè)定子電壓U和定子電流I，勵(lì)磁電流If，轉(zhuǎn)子電流頻率f2數(shù)值。通過(guò)檢測(cè)出的定子電壓U和定子電流I的數(shù)值，則可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)角Φ，從而計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流夾角Ψο已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ε。及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流夾角Ψ的前提下，即可計(jì)算出功率角Θ，電磁功率ΡΜ。通過(guò)檢測(cè)出的勵(lì)磁電流If，轉(zhuǎn)子電流頻率f2的數(shù)值，計(jì)算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)差率S。
[0023]具體的檢測(cè)、計(jì)算過(guò)程如下:[0024]用傳感器檢測(cè)電機(jī)定子線電壓UAB、Ubc,計(jì)算出三相相電壓:
[0025]Ua=(2UAB+UBC)/3
[0026]^=(^)/3
[0027]Uc=-Ua-Ub
[0028]實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)定子電流Ia、Ib、I。，勵(lì)磁電流If，
[0029]檢測(cè)定子電壓U、定子電流I的相位，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)供，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)P為定子電壓U、定子電流I的相位差，
[0030]計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Etl:
【權(quán)利要求】
1.基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，包括: 通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型； 確定失步類型后進(jìn)行再同步過(guò)程。
2.如權(quán)利要求1所述的基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于， 所述定子參數(shù)包括定子電壓U和電磁功率PM， 所述通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型的過(guò)程包括: 若定子電壓U的三相電壓中某一項(xiàng)大于1.1倍的額定電壓，則可確定失步類型為有相鄰大負(fù)載； 若電磁功率Pm在平穩(wěn)狀態(tài)下突然增加到1.1倍以上，則可確定失步類型為負(fù)載忽然增加。
3.如權(quán)利要求2所述的基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，所述再同步的過(guò)程包括: 若確定失步類型為有相鄰大負(fù)載或負(fù)載忽然增加，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η大于等于同步轉(zhuǎn)速ns的0.95倍，則所述再同步過(guò)程為投入1.2倍額定勵(lì)磁并且微調(diào)勵(lì)磁電流If，直至轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η等于同步轉(zhuǎn)速ns，功率角Θ在O度到90度之間，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)φ等于用戶設(shè)定的功率因數(shù)值。`
4.如權(quán)利要求2所述的基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于， 還包括通過(guò)勵(lì)磁電流If確定失步類型， 所述通過(guò)勵(lì)磁電流If確定失步類型的過(guò)程包括: 若勵(lì)磁電流If為零，則可確定失步類型為勵(lì)磁繞組斷線， 若勵(lì)磁電流If突變幅值大于0.2If，則可確定失步類型為勵(lì)磁繞組故障； 所述定子參數(shù)還包括定子電流I， 所述通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型還包括: 若定子電壓U的三項(xiàng)電壓的某一個(gè)值在20毫秒內(nèi)一直為零或定子電流I的三項(xiàng)電流的某一個(gè)值在20毫秒內(nèi)一直為零，則可確定失步類型為電機(jī)斷線。
5.如權(quán)利要求4所述的基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，若確定失步類型為電機(jī)斷線、勵(lì)磁繞組斷線或勵(lì)磁繞組故障，則停機(jī)報(bào)警。
6.如權(quán)利要求4所述的基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，若失步類型不是勵(lì)磁繞組斷線，勵(lì)磁繞組故障和電機(jī)斷線，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η大于等于同步轉(zhuǎn)速ns的0.95倍，則進(jìn)行所述再同步過(guò)程:投入1.2倍額定勵(lì)磁并且微調(diào)勵(lì)磁電流If，直至轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η等于同步轉(zhuǎn)速ns，功率角Θ在O度到90度之間，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)φ等于用戶設(shè)定的功率因數(shù)值。
7.如權(quán)利要求1所述的基于隱極同步電動(dòng)機(jī)的失步檢測(cè)及再同步的勵(lì)磁控制方法，其特征在于，在通過(guò)定子參數(shù)確定失步類型過(guò)程之前，還包括判斷功率角Θ，電磁功率ΡΜ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η，轉(zhuǎn)差率s數(shù)值是否有效的步驟，若有效則判斷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η是否等于同步轉(zhuǎn)速ns，若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速η不等于同步轉(zhuǎn)速1，則停止勵(lì)磁并開始滅磁直至滅磁結(jié)束，所述滅磁結(jié)束是指勵(lì)磁電流平穩(wěn)
【文檔編號(hào)】H02P6/00GK103701370SQ201310700071
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】王?；? 徐克峰, 王留菊, 馬曉冉, 李志業(yè), 范博文 申請(qǐng)人:北京京儀椿樹整流器有限責(zé)任公司