高压电机控制柜

高压电机控制柜（共9篇）

高压电机控制柜 篇1

1 工厂现状

如何采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施来提高能源和资源的利用效率, 是每个企业面临的实际问题, 因为只有提高能源的利用效率, 才能在市场竞争中处于有利地位。

变频作为一种常用的、高效的节能手段已被大家所熟知, 但在企业的原有建设中, 变频并不能在所有的项目中得到运用, 因此, 我们还需要对多种设备进行改造, 让它们在工业生产中发挥作用的同时有效地节约能源。在本设计项目中, 有2台烧结主抽风机为旧有的风机, 主抽风机电机为同步电动机, 计划对其进行变频改造。

2 同步电机原理

同步电机是交流旋转电机的一种, 因转速恒等于同步转速而得名, 它与异步电动机的不同之处在于其转速与频率之间有着严格的对应关系。同步电机是由其极数与交流电频率决定的按一定转速运转的电机, 称此转速为同步转速。同步转速是由电网频率和极对数决定的, 即:

式 (1) 中:n——转速;

f——交流点频率;

p——电机的极对数。

同步电动机还有一个很大的优点, 就是可以通过控制励磁来调节它的功率因素, 可使功率因素高达1.0, 甚至更高。但同步电机启动费事, 且重载时有振荡以致失步的危险。自变频技术得到很大的发展后, 同步电机运行的问题得到了根本解决。

现有同步电动机的启动基本上为异步启动方式, 分为异步启动和牵入同步两个阶段, 启动的步骤是: (1) 先接入定子电源。为了限制启动电流, 可采取固态或液态软启动。 (2) 开始启动, 同时在转子电路中加入放电电阻。 (3) 当励磁柜中的检测设备检测到电机的转速达到同步转速的90%时, 发出投全压信号, 并切除软启动装置。定子绕组星点端接, 电机继续升速。 (4) 当电机达到亚同步转速时, 切除放电电阻, 投入直流励磁。异步启动完成后, 牵入同步。

3 变频控制

同步电机与普通异步电机的主要区别是:同步电机在运行时, 定子电压矢量与转子磁极位置之间的功角必须保持在某一范围内, 否则将会导致系统失步。在电机启动之初, 功角是任意的, 但必须经过适当的“整步”过程将功角控制在一定范围内, 然后电机才能进入稳定的同步运行状态。因此, 启动整步问题是变频器驱动同步电动机运行的关键。

变频器驱动同步电机时采用的是带励启动方式, 即在启动前, 先由励磁装置向同步电机的励磁绕组通以一定的励磁电流。励磁电势的转子磁势在开始运行时为一定值, 然后变频器内部通过矢量控制方式向同步电机的定子绕组输出适当频率的电压, 使电机的频率从0缓慢上升, 那么旋转磁场的频率也会逐渐上升。由同步电动机的转速公式, 即公式 (1) 可知, f发生变化时, n也在变, 即旋转磁场牵引转子缓慢地同步加速, 直到设定转速。

4 解决方案

烧结主抽系统目前设置了2台风机, 风机的电机功率为7 800 k W。目前运行的两台风机采用的是一套软启动器, 启动一台成功后先并网运行, 然后软启动器退出运行;而后软启动器再启动另一台风机, 启动成功后并网运行, 然后软启动器退出运行, 风机正常运行。由于风机电机不能调速运行, 只能靠调节风机挡板的开度来调节风量, 因此浪费大量电能。本次将对2台风机进行变频改造, 来调节电机的速度, 进而满足生产的需要和节约电能。

对2台风机进行改造后, 整个系统由高、低压配电系统, 高压变频器, 自控系统, 励磁系统, 电机, 主抽风机及其辅助控制系统 (包括油泵系统 (OS) 、冷却系统 (CS) 等) 等组成。改造后的系统图如图1所示。

从图1中可以看出, 该系统可以实现任意一台电机能由任意一台变频器启动并调速, 这样, 即使一台变频器出现故障, 也还有一台电机在工频运行, 一台变频器也在运行中。在切换变频器时, 通过开关切换变频器电源即可控制电机调速运行, 但一段母线不允许同时带动两台电机运行。本次改造工程的高压配电系统开关比较多 (QF11~QF19、QF21~QF29) , 为了保证系统运行的安全, 必须有可靠的联锁逻辑和切换逻辑。联锁逻辑能够保证一段母线不同时带动两台电机运行、两段母线不同时为一台变频器供电、一台变频器不同时控制两台电机;切换逻辑能够保证同一台电机可以在工频运行和变频运行之间进行可靠的切换, 避免切换过程中出现跳闸等故障。

针对以上高压电气主接线图, 电气联锁逻辑如下: (1) 同一段母线不同时带动两台电机运行 (QF13、QF14、QF24互锁;QF23、QF24、QF14互锁) ; (2) 两段母线不同时为一台变频器供电 (QF13、QF24互锁;QF23、QF14互锁) ; (3) 同一台变频器不同时控制两台电机 (QF18、QF19互锁;QF28、QF29互锁) ; (4) 同一台电机不同时受两台变频控制 (QF18、QF28互锁;QF19、QF29互锁) ; (5) 同一台电机不同时在工频和变频模式之间运行 (QF12和QF18、QF28联锁;QF22和QF22、QF29联锁) 。

自控系统由主抽风机监控柜 (AC01、AC02) 、高压开关监控柜 (AC03) 和PLC等组成。PLC程序监控系统具有多参量 (温度、液位、流量、压力等) 、多任务 (油泵启停、阀门开启、联锁保护等) 、多设备 (电机、开关、阀门等) 的特点。系统软件由数据采集子系统 (DAS) 、过程逻辑处理子系统 (SCS) 、信息处理子系统和软件功能块四大部分组成。

5 同步电动机变频装置的优点

使用同步电动机变频装置有以下一些优点: (1) 先投励磁, 然后变频器输出电压。电机软启动无冲击, 启动转矩大, 启动过程简单。 (2) 变频器会自动跟踪转子的位置和转速, 使转子的转速和变频器的输出频率同步, 而不会引起过流跳闸, 这延长了电机的使用寿命。 (3) 谐波小于3%, 变频器整流桥脉冲数不低于48脉冲。对电流和电压进行矢量控制, 可精确地控制转速和输出电压。 (4) 变频器会在电网掉电时停止输出, 并在电网恢复后自动跟踪电机转速重新启动, 而不会引起过流跳闸, 这减少了用户的停机次数, 进而提高了生产效率。 (5) 变频器输出的电压波形和转矩脉动小于0.1%, 有效降低了电机的磨损和温升, 提高了系统的使用寿命, 节省了维护费用。 (6) 变频器在整个调速范围内的整机效率达到了96%以上。 (7) 转子的励磁电流为定值, 变频器自动调整输出定子转矩电流达到指令值, 以适应负载波动, 而不会过励磁。

6 结束语

综上所述, 无论是异步电机还是同步电机, 都可以进行变频改造, 尤其是同步电机, 对其进行改造后既能够节省能源, 又能提高功率因素, 进而给企业带来很大的经济效益和社会效益。

摘要：通过介绍高压同步电动机的变频控制, 并比较它与异步电机变频控制的区别, 为今后同步电机的变频改造提供了参考依据。

关键词：同步电机,变频控制,励磁,转子

高压电机控制柜 篇2

检修情况汇报

一、检修时间：2012年 12月24日-2013年1月1日

二、检修设备：热连轧厂14台高压电机、36台变压器、87

台高压开关柜检修和试验

三、检修班组：电机1-3班、试验班、变压器1-2班、开关

班、高压试验班

四、检修情况：

热连轧厂生产线由于粗轧机下位电机绕组故障导致全线停产检修，12月24日经商议由动力部承担全产线14台大型高压电机、36台变压器、87台高压开关柜检修和试验工作。热轧厂产品目前市场行情较好，此次意外停产，直接影响到公司经济效益，因此总公司对此次检修格外重视。由于近几年热轧厂产线大型高压电机、变压器、高压开关柜检修较少，对设备状况隐患颇为担忧。动力部接受任务时距离停产已经过了两周，留下的工期不到一周，接到任务后我部领导高度重视，充分认识到本次检修的重要性，提前召开本次检修相关人员会议，合理搭配检修力量，制定详细的检修方案、施工网络图和安全措施等，为检修的顺利进行做好充分的准备。

12月24日根据热轧厂要求办理相关安全手续，制定检

修方案和安全措施，倒运必要工具材料物资，查看现场。

14台高压电机检修试验：

12月25日8：00 根据施工方案，我们对粗轧机上位电机及精轧机F2电机进行了开盖检查，包括定子线圈、槽楔、铁芯、线圈端部以及转子滑环、端部软连接，转子线圈等多出确认有无缺陷，经过仔细排查，发现粗扎上位定子线圈端部绝缘层有轻微脱落，并为露出线圈，针对以上缺陷，我们及时做了处理，将故障点重新涂抹绝缘漆，并包扎好。故障处理完毕，试验班对粗轧上位电机进行直阻和绝缘测试，与以往数据比较，得出结论电机试验数据合格。

12月26日对精轧机F1、F3开盖常规检查，粗轧机上位清洗、以及再次绝缘试验。精轧机F2清洗、检查及试验。

12月27日粗轧机上位机壳、端盖复装。精轧机F2端盖复装。粗轧机7000KW F1、F3清洗、检查、处理缺陷、试验。卷筒电机3台开盖检查、清洗、试验。清洗后在查找缺陷时发现F3转子短路环上有几处过热发黑的痕迹，表面防电晕的漆轻微脱落，经由厂家现场查看确认后，对发黑处重新涂抹绝缘漆。根据原定计划精轧F4、F5、F6不在本次检修范围内，27日下午接到热轧厂通知，把F4-F6加入此次检修计划并且工期不变，接到通知后，我们部门并无怨言，主动加班加点追赶工期，27日又完成精轧F4-F6三台电机的开盖检查及试验。

12月28日对精轧机F4-F6完成清洗检查，并对F1-F6进行气隙测量，试验完毕，经分析比对确认合格后，对六台电机进行复装。粗轧立辊电机2台900KW、精轧飞剪电机1台850KW也完成了开盖检查、清洗、试验等全部工作。

12月29日根据热轧厂要求，对精轧F1-F6电机进行再次绝缘测量，数据均符合标准。

12月31日粗轧机下位电机定子端部有一处磕碰痕迹，线圈外绝缘层破坏明显，根据损坏情况，我们在内层均匀涂抹绝缘漆，并用高压绝缘带包扎好。

1月1日根据热轧厂要求处理精轧机几处异音情况，发现两台电机滑环内侧大盖与轴间挡板螺栓有松动，紧固后异音消除。

36台变压器检修试验：

12月24日下午我们承担了热轧厂卷取1#——4#整流变、粗轧1#——4#动力变等共计36台电力变压器的检修任务，在确认完成各项停电手续和安全措施之后，我们对5台变压器的瓷瓶进行了仔细擦拭、清理，并对佛手的压接情况进行了仔细的检查、压接和试验，处理佛手压接松动2处，所有检修和试验工作于下午17：20顺利完成。2012年12月25日，我们共计完成8台变压器检修和试验工作，处理佛手压接松动3处及渗油2处。2012年12月26日，我们共计完成14台变压器检修和试验工作，处理佛手压接松动4处及

加油2台。2012年12月27日，我们共计完成9台变压器检修和试验工作，处理佛手压接松动2处及加油1台。在本次检修中，我们共发现多处问题，并一一进行了处理，受到热轧厂现场负责人的一致好评。

87台高压开关柜检修试验：

从12月24日上午接到任务，我们制定了检修计划，通过现场勘查明确了安全注意事项，对人员进行了大体分工，12月24日下午我们紧急出动对粗轧区域供加热炉的其中6台开关进行了检修、试验及机构处理；由于24日的工作没有达到预期，25日，我们加派人手，分成2组，齐头并进，完成了24台开关的检修，在检修过程我们发现3台开关的合闸灯坏了，容易造成操作人员误判，影响生产，及时告知生产厂，达到了预期目标；26日，完成了30台开关的检修，在检修过程中，我们对精轧F3整流变高压开关柜AH114开关拉不到试验位臵进行了处理，经过测试发现并处理了H422精轧1#照明检修变、精轧F3整流变高压开关柜AH114开关直流电阻大；由于热轧厂送电，H420 1#受电无法推至工作位，我们紧急安排人员中午加班进行了处理。27日，我们对卷取、新高压水区域的27台开关进行了检修，新高压水I段进线柜H371开关的航空插头无法固定，容易造成开关偷跳甚至是频繁分合闸，我们利用废旧的航空插头的固件进行了更换，达到了很好的效果。

在本次检修中，我部的干部职工克服了天气寒冷的不利条件，在工期短任务重的前提下，牺牲了周末及元旦休息时间，保质、保量、保安全的同时提前完成了检修任务，也为我公司完成绩效目标做出了突出的贡献。

五、存在问题和建议

针对热连轧厂生产线由于粗轧机下位电机绕组故障导致全线停产检修的问题，以及近期总公司发生的多起电机、变压器、高压开关柜故障，严重影响了正常生产秩序。为了切实保障高压电机、变压器、高压输变电系统安全、优质、高效运行，杜绝高压电机、变压器、高压开关设备由于自身绝缘老化、内部变形等隐患所引发的严重事故，实现高压设备系统的安全、可靠运行，我部认为各生产厂应做到以下几点：

1、高压电机运行一年必须中修一次。

2、变压器运行一年必须中修一次。

3、热轧厂开关的现存状况堪忧，高压开关运行一年必须进

行检修、机构检查。建议对开关机械特性测试，对开关自身的机械特性进行测试。

4、热轧厂开关总体存在安装缺陷，操作时易造成航空插头

损坏，一旦航空插头无法固定时，很容易造成开关无法及时的分合闸甚至出现偷跳的可能性，建议操作时注意

并对航空插头上下的卡子进行检查，如果有一个甚至两个都损坏得情况必须立即更换。

5、鉴于当前高压设备运行时间较长，建议对各高压母线进

行清扫、检查有无放电，已经有生产厂出现10台开关的母线有10处放电的情况。

6、高压电气设备在新装、大修和改造后必须进行交接试验

并留存纸质试验报告（以盖有检修工程公司试验专用章为准），否则不得投入运行。

能源动力部

高压电机控制柜 篇3

四川美丰化工股份有限公司年产2 0万t合成氨装置有一台大型氨压缩机组,其配套异步电机的额定功率为3000k W,机组采用液态软起动装置进行降压起动,具有故障率低、维护维修方便、可靠性高、抗干扰性强等特点。

该软起动装置采用具有国内领先水平的计算机仿真软件对电机的起动全过程进行模拟仿真,使电机起动的全过程可预测、可调整、可控制。在起动过程中,通过P L C控制,使串入电机绕组中的液体电阻线性均匀减小,从而达到起动电流小而平滑、无冲击,显著降低电网压降,有效地保护了电机及被起动的氨压缩机的目的。

1 工作原理

该软起动装置硬件由柜体、电气室、电液箱、传动机构等几部分组成。工作原理是在电机定子回路中串入可变液体电阻实现降压起动,即随着主电机的起动,装置自动改变液体电阻动、定极板之间的间距,使电阻线性均匀减小,电机端电压均匀提高。

图1为氨压缩机组系统一次线路图。为了限制起动电流,在电机三相定子绕组末端分别串入一个可变液体电阻,液体电阻的大小由一台电极升降电动机改变液阻柜动极板和静极板的距离实现。主机起动结束后,星点柜开关合闸,将液体电阻短接,软起动装置在主回路中完全处于零电位,动极板自动复位,为下次起动作好准备。

2 PLC的I/O地址分配和接线

该软起动装置采用PLC控制技术,其输入信号有15个,输出信号有12个,选择采用西门子S7-200 CN系列CPU224 CN型(14点输入10点输出)PLC作为控制器件,并增加一个EM223型(4点输入4点输出)扩展模块。根据控制要求,对PLC的输入量、输出量进行分配,PLC的I/O地址分配情况如表1所示。

图2为氨压缩机组软起动装置P L C控制输入输出接线图。

3 PLC控制程序

图3为该软起动装置在工作过程中的P L C参考控制程序,主要包括:允许起动、主机起动、星点短接、极板复位、电液箱液位检测与指示等几个部分。

4 软起动装置维护与保养

(1)定期(每月)检查液位是否正常,若液位太低,应及时添加清水;在加清水时应避免水珠飞溅,并用干燥、洁净的棉纱将电液箱体表面擦干,确保绝缘强度。

(2)定期(每季)进行传动机构检测、维护、检修或更换上、下限位开关。

(3)定期(4~5年)更换电液,同时清洗极板和箱体:先用稀盐酸清洗极板上的氧化物,而后再用清水洗净。箱体在取出和置入时避免撞击以免损坏箱体。

(4)定期(每年)检修设备的绝缘情况,确保设备的安全。

5 结语

高压电机控制柜 篇4

河南全新液态起动设备有限公司成立于1996年，是液态固态电机软起动设备、高低压电气成套设备、重型电机制造、电机制造维修设备、高低压电机维修及维修培训、变压器绕制设备等机电设备的制造、组装、维修及技术开发服务为一体的专业化企业，公司始终致力于电机维修_电动机维修_高压电机维修行业的研发和维修。不但拥有先进的理念、实力雄厚的研发设计能力，而且拥有专业的维修基地、精干的维修人才和售后服务队伍。能随时为客户提供专业的咨询及售后服务。是全国地区领先的电机维修_电动机维修_高压电机维修供应商。

河南全新液态起动设备有限公司目前拥有国内最专业的电机维修_电动机维修_高压电机维修技术维修团队和配备各种我公司自行研制的高科技维修测试仪器等，能够为您的企业提供更高效，更快捷的便利服务，不仅拥有全面的理论知识和技术参数资料，更有丰富的实际维修经验。对于各种电机维修_电动机维修_高压电机维修，更有独到的维修方法，即可准确,快速的排除故障。不仅解决了以往维修时间长的问题，更是大大节省维修成本。

河南全新液态起动设备有限公司电机维修_电动机维修_高压电机维修以最好的质量、最好的技术、最好的工艺、最好的价钱、最好的售前售后服务来满足客户的需求，这是我们公司的“第一生产宗旨”！

河南全新液态起动设备有限公司电机维修_电动机维修_高压电机维修售后服务承诺：

（1）严格按维修程序及操作规程维修，确保维修质量。

（2）严把配件质量关，杜绝假冒伪劣配件的使用。

（3）服务热线24小时有人值班，24小时内做出回应。维修车间及前台节假日和周六日不休息，保证用户随到随修；建立上门维修制度；及时成立抢修小组，可随时到达现场抢修。

（4）经我公司维修的电机一律实行保修，保修期为三个月，在保修期内如因维修质量或更换配件质量出现问题，我中心负责返修。

高压电机控制柜 篇5

关键词：交流电机,电机控制,DSP技术,信号处理

1 DSP简述

DSP中文名为数字信号处理, 是Digital Signal Processing的缩写。在电机控制中, DSP通常是以数字信号处理芯片的形式应用的, 而数字信号处理是近几年才发展起来的一门学科, 尤其是计算机等技术的发展, 使DSP被广泛应用于计算机领域。与传统的模拟信号相比, 数字信号处理采用的是提取信息点的方式。在模拟信号中, 可以直接提取现实信息, 而在数字信号处理中, 是通过一些特殊的数学处理, 提取现实中的信号关键点, 这样获取的信息量虽然比较小, 但是, 得到信息的效果并不受影响。在数据传输的过程中, 由于承载的信息量较小, 传输的效率就得到了很大的提升, 而这种传输效率的提升正符合现在无线发展的需要。

在电机控制领域, TI公司推出2000系列的电机控制DSP。TMS320F2812属于最新的高端产品, 适合应用于工业控制、机床控制等高精度生产中。目前, 2000系列芯片在电气传动中的应用主要是以TMS320LF240X为主, 应用TMS320F (C) 28X的比较少。28X系列的DSP与24X系列的DSP相比, 具有更多的外围控制接口和更丰富的电机控制外设电路、更高的主频, 指令时间仅为6.67 ns, 流水线采样最高速率为60 ns, 12位A/D转换通道16个, PWM输出道12个。资源足够同时控制2台三相电机, 大大降低了控制系统的价格, 缩小了其体积, 提高了其可靠性, 以便其可以在高度集成的环境中实现高性能电机控制。

2 基于DSP的电机控制方式

2.1 单DSP系统

目前, 利用DSP实现复杂控制算法的应用有很多, 比如无速度传感器的矢量控制、直接转矩控制等。它是采用基于DSP的矢量控制的方法来控制交流异步电机。其原理是, 利用坐标变换将电机的三相坐标等效为两相系统, 经过按转子磁场定向的旋转变换, 实现对定子电流励磁分量与转矩分量之间的解藕, 进而达到分别控制交流电机磁链和电流的目的。系统充分利用了DSP的高速运算能力和丰富的外设资源。实验结果表明, 该系统精度高, 动态响应快。

2.2 双DSP系统

双PWM控制系统分别采用PWM控制整流和逆变器, 但是, 电机采用的是恒压频比控制, 可以对其进一步改进。其中, 一个PWM控制系统用于控制整流逆变器, 另一个采用直接转矩的方法控制电机。这样, 系统将有更快的响应速度和更高的精度。二者之间可以用SCI通讯端口连接起来, 既减小了谐波污染, 又提高了变频器的控制性能。

2.3 DSP与PC组合系统

DSP作为系统快速处理的执行者, 以尽量快的速度完成算法的实现。它是由PC、高性能DSP、64 K字的程序存储器和64 K字的数据存储器组成, 采用共享存储器的方式构成PC-DSP多处理器系统。该系统不仅提供了一个完整的硬件环境, 实时运行1个真正的数字控制, 而且还实现了各种先进的控制规律, 比如在设计控制器时, 由于系统具有高速数字控制能力, 通过S域的变换, 模拟控制器就能在其上实现相关的应用、重构和评价。

3 交流电机控制系统的控制算法

3.1 PI控制

PI控制器以其简单、有效、实用的特性被广泛应用于交流电机控制系统中。交流电机调速系统的速度环和电流环调节器均使用PI控制器。但是, 交流电机是一个强耦合的非线性对象, 并且其应用环境较为复杂, 常常有各种干扰, 而电机参数也会在运行过程中发生变化。因此, 在交流电调速过程中, 由于PI控制器自身的特点和存在的不足, 比如PI控制器直接获取目标和实际之间存在一定的误差, 会因为初始控制力太大而出现超调的情况, 无法有效解决控制过程中快速性和稳定性之间的矛盾。如果PI参数一旦确定, 就无法在线自调整, 以适应对象参数的变化, 即同一PI参数一般难以适用于不同电机的转速, 且PI控制器参数控制对象的范围较小。所以, 交流电机采用PI控制难以取得令人满意的调速性能, 尤其是在对控制精度要求比较高的场合。

3.2 模糊控制

模糊控制是利用模糊集合来刻画人们日常所使用概念中的模糊性, 使控制器能够更加逼真的模仿、熟练操作人员和专家的控制经验和方法。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制的突出特点是无需建立被控对象的精确数学模型, 系统的鲁棒性强, 适应于解决常规控制难以解决的非线性、时变和滞后问题, 以语言变量代替常规的数学变量, 推理过程模仿人的思维过程, 借鉴专家的知识、经验, 处理复杂的控制问题。模糊控制器的基本结构如图1所示。

3.3 神经网络控制

人工神经网络是依据人脑生物微观结构和功能, 模拟人脑神经系统而建立的模型。其主要功能是模拟人脑的思维方式工作, 具有自学习、并行处理和自适应等能力。利用神经网络优秀的学习能力和非线性逼近能力, 提出了许多基于神经网络的控制方案, 从而改善系统的收敛性、稳定性和鲁棒性等。在交流调速领域中, 应用神经网络的主要问题是其算法比较复杂, 大多以仿真形式出现, 但其控制效果还有待于在系统中进一步检验。

4 交流电机控制的发展趋势

虽然交流电机控制已经取得了很多成果, 但是, 仍不完善。它的发展方向主要有: (1) 随着电力电子、微电子、计算机等技术的发展, 采用数字处理器可以快速完成复杂运算, 一些复杂控制算法逐步被应用, 且有效提高了电机控制的性能。 (2) 为了使电机控制系统具有较高的动静态性能和鲁棒性, 应该寻找新型的控制方法或改进现有的控制方法。 (3) 每种电机控制方法都有其优点和缺点, 为了提高电机的控制性能, 可以将两种或多种控制方法有机结合起来, 取长补短, 实现优势互补, 将其集成为一体, 克服单控制方法的缺陷。例如, 可将模糊与PID、自适应与变结构、模糊与神经、无源与自抗扰等控制结合起来。 (4) 电机控制系统需要速度信号, 但是, 安装速度传感器会引发很多问题。通过容易测量的其他信号, 可以间接估算出电机速度。目前, 高性能的无速度传感器控制方法也已经成为了研究的热点。 (5) 电机的定、转子等参数会随着工况和环境而变化, 除了采用先进的控制策略减小它们的变化对控制性能的影响外, 还应对电机参数进行实时在线精确辨识。目前, 对电机参数的辨识, 已经提出了递推最小二乘法、模型参考自适应法、扩展Kalman滤波法、神经网络和遗传算法等多种辨识方法。 (6) 随着人们环保意识的增强, 电机控制产生的高次谐波会对电网造成污染, 降低电机的工作噪声, 增强其可靠性、安全性等。人们试图采取合适的控制方式设计出绿色变频调速器来解决这个问题。

5 结束语

电机控制未来的发展趋势是将电机、功率变换器、控制系统集成在一起, 使其成为结构紧凑的机电一体化产品。目前, DSP器件具有较高的集成度, 精简的指令系统、独立的程序和数据空间等使其具有高速的数据运算能力, 采用基于DSP的电机专用集成电路可以降低对传感器等外围器件的要求。在高速控制中, 使用DSP可以实现位检测、逻辑运算和高速数据传输。采用DPS器件代替单片机控制电机已经成为了电机控制未来的发展趋势。

参考文献

[1]程善美, 蔡凯, 龚博.DSP在电气传动系统中的应用[M].北京:机械工业出版社, 2010.

高压电机控制柜 篇6

根据其高压组成方式,高压变频器可分为直接高压型和高-低-高型。高-低-高型高压变频器由于经过2 次电压转换,增加了额外的电能消耗,节能效果有所降低,并且体积大,还产生了大量的高次谐波,然而这种技术难度低,适用于功率较小的高压电机。直接高压型高压变频器直接输出高压,无需输出变压器、效率高、输出频率范围宽,应用更为广泛[1]。

永磁同步电机具有体积小、功率密度高、损耗小,效率高等优点。与直流电机比,它没有换向器和电刷等易损件,可靠性高;和异步电机相比,它不需要无功励磁电流,功率因数高,损耗减小,效率高,力矩惯量比大。而永磁同步电机的矢量控制一般通过编码器对电机转子的转速和角度进行检测。然而编码器的使用,不仅增加了系统成本、尺寸,更是增加了安装和布线的难度,安装不当会严重影响到电机的稳定运行。同时编码器对使用环境有较高要求,电磁干扰、湿度、振动、粉尘等对它的测量精度和寿命都有影响,降低系统的可靠性。永磁同步电机的无速度传感器矢量控制不仅降低了系统成本,在恶劣环境下也能稳定运行,提高了系统的可靠性[3]。

基于上述情况,本文将主要研究功率单元级联型高压变频器的拓扑结构,并对高压永磁同步电机的数学模型进行推导,基于其数学模型研究无速度传感器矢量控制方法。

1 高压变频器拓扑结构设计

以新时达公司的AS800 系列高压变频器为例介绍功率单元级联型高压变频器系统拓扑结构,如图1 所示。它主要包括有前端的移相变压器、系统的主控部分、输入输出侧电流电压采集模块、输入输出IO模块、模拟量输入输出模块、光纤通信模块、现场总线模块和人机界面等9 大模块[2]。其中,移相变压器通过降压和移相后通过二次绕组输出给功率单元供电,实现输入电压的多重化,提高了网侧输入功率因数,可达到0.96 以上,THD小于3%。功率单元部分为高压变频器的重要组成部分,它由多个互相独立的低压690 V输入的功率单元串联组成。每个功率单元硬件、拓扑完全一致,形成模块化,方便扩展,每相功率单元数可根据电压等级等需求进行扩展。高压变频器的每相电压由多个低压功率单元的输出电压相互串联叠加而成,串联各单元的载波之间互相错开一定电角度,实现多电平PWM,等效开关频率高,输出电压非常接近正弦波,每个电平幅值只有单元直流母线电压大小,du/dt很小,对电机绝缘没有影响。主控部分中,控制板通过通信接口、I/O接口以及人机界面等获得指令信号,并实时采集移相变压器输入侧和高压变频器逆变输出侧的电压和电流,输入到控制模块中,实现电机的各种控制算法的运算,并最终输出PWM占空比信号,经由光纤板给到各个功率单元中,控制H桥4 个IGBT模块的通断,从而实现对电机的驱动控制。

功率单元是级联型高压变频器的重要组成部件,其拓扑结构如图2 所示。

图2中,输入端子In1~In3连接到移相变压器的二次绕组,然后通过二极管D1~D6进行整流,给后面的H桥以及功率单元供电,Q1~Q4构成H桥,Out1和Out2为功率单元的输出端子。单个功率单元通过移相变压器的二次绕组单独供电,由于采用多脉波二极管整流,大大降低了网侧电流的谐波含量,提高了输入功率因数。

2 高压永磁同步电机开环矢量控制系统设计

2.1 永磁同步电机数学模型

首先,假设永磁同步电机是三相对称的,铁心为线性非饱和,且不计涡流和磁滞损耗。根据以上假设在同步旋转d-q坐标轴系下,永磁同步电机电压方程为

式中:isd,isq,Vsd,Vsq分别为d,q轴的定子电流和电压;Rs为定子电阻;ωe为同步旋转角频率;Ψd,Ψq为d,q轴的定子磁链。Ψd,Ψq可表示为

式中:Ld,Lq分别为d,q轴电感;Ψm为永磁体磁链。

当电机凸极率为1,即隐极式电机时,有Ld= Lq。电机的转矩可表示为[4]

式中:pn为电机极对数。

2.2 转速与磁链观测器设计

根据永磁同步电机的数学模型式(1)~式(4)可知,电机定子磁链可根据下式进行观测:

式中:上标“^”表示观测值;k为电流误差反馈增益。

d,q轴电流的观测值可根据下式得到:

此时,电机转子角速度可根据下式得到[5]:

根据转子角频率的观测值积分可得到转子磁链角度,如下所示:

式中:θ0为转子磁链的初始角度。

高压永磁同步电机的开环矢量控制原理框图如图3所示。输出电压指令uα*和uβ*经过SVPWM调制后输出三相占空比SA~SC,然后在FPGA中通过载波移相处理输出每个单元的H桥驱动信号控制功率单元的输出,从而实现电机的控制。

3 实验验证

通过710 k W高压永磁同步电机能量互馈实验平台,对此方法的有效性进行验证。实验平台如图4所示。其中,电机1作为被试电机,工作在无速度传感器矢量控制模式下,采用本文提出的高压永磁同步电机开环矢量控制方法对转速进行观测,实现速度闭环控制。电机2 作为陪试电机,与电机1同轴连接,工作在速度开环的转矩控制模式下。通过改变陪试电机的转矩电流给定值调节其输出转矩,从而改变被试电机的负载转矩。实验所用异步电机1和电机2的额定参数为:Pe=710 k W,Ue=6 000 V,fe=50 Hz,Ie=80.8 A,Nr=1 500 r/min,pn=2。电机1 参数为:Rs=0.956 Ω,Ld=67.85 m H,Lq=91.44 m H。采用STM32F103 ARM芯片来实现控制算法,PWM调制频率为2 k Hz。

电机采用新时达的AS800 1 800 k W高压变频器驱动,如图5 所示,其分为移相变压器柜、控制柜和逆变器柜。其中1个H桥功率单元采用模块化设计,非常方便扩展和批量生产。

采用5 单元级联型高压变频器,其输出相电压波形如图6所示。图6中波形为在移相变压器输入侧接三相380 V时,高压变频器的输出电压波形,其中,uun和uvn分别为U相和V相的输出相电压。从图6 中可知,输出电压波形非常接近正弦波,电压谐波含量小。

加载实验波形如图7所示。图7中分别给出了转矩电流分量isq、电机转速nr以及定子电流is波形。电机从空载加到额定负载时间大约为0.67 s,在加载过程中,电机运行平稳。

图8中给出了在加载过程中电机的观测速度nr,est、采样速度nr,meas以及定子电流is。从波形可知,在稳态以及加载过程中,观测速度与电机实际速度吻合得非常好,观测误差在0.3%以内。

4 结论

本文对H桥级联型高压变频器的硬件拓扑结构进行了分析,同时对高压永磁同步电机的开环矢量控制方法进行了研究,并通过实验对文中的方法进行了验证。

参考文献

[1]朱思国.6 k V-900 k W功率单元级联型高压变频器的研制[D].湖南:湖南大学,2007.

[2]李兴鹤,王淑贤,马瑞侠,等.基于Matlab的级联型高压变频器VF控制仿真平台研究[J].大功率交流技术,2013(5):1-7.

[3]吴春华,黄建明,刘军.用于风机水泵的永磁同步电机无传感器矢量控制系统[J].电工电能新技术,2011,30(1):12-15.

[4]郝雯娟,邓智泉,王晓琳.基于增强型自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器[J].电工技术学报,2009,24(3):41-46.

高压电机控制柜 篇7

随着智能微机型电机保护的广泛应用和推广, 其这类产品不仅品种繁多, 而且产品质量也非常的可靠。针对我公司现使用的SEL-701型高压电机保护控制器, 它完全具备完整的感应电动机的保护功能, 并且还具有先进的监视、报告、测量和控制等功能。尤其它具有RS-485/232通讯接口, 在实现高压电机智能化的管理上, 更能充分体现出微机型保护的优越性[1,2]。某公司装置区共有14台高压电机, 原高压电机的保护控制器为IMM7990型, 虽该控制器比GL型机械保护控制器先进, 但随着301供电系统微机化管理的不断完善, 该控制器无标准的通讯接口规约t, 无法与301微机系统实现时时通讯, 且该控制器使用年限已久, 元件老化及绝缘故障频繁出现, 基于上述的原因, 为了进一步提高高压电机的可靠运行, 进一步完善301微机化管理的水平。我们逐年对高压电机的保护实施更新改造, 充分发挥了301总变微机化管理的优点, 应用效果十分显著。

1 原高压电机保护控制器存在的问题提出

原高压电机采用的保护控制器IMM7990, 具有的保护功能:不平衡、短路、接地保护、过载、堵转限制启动次数等保护功能项。

通过十几年运行情况来看, 无论是从使用寿命, 还是从继电器本身的保护功能来看, 存在诸多的问题:1) 该继电器为分离插入安装方式, 由于受我厂环境的影响, 继电器底座易吸附尿素粉尘, 造成继电器座绝缘下降, 经常出现供电系统直流控制、操作电源绝缘报警, 对变电所的安全运行构成一定的威胁;2) IMM7990继电器使用年限已久, 继电器内部元件老化严重, 且多次出现误报警。我公司的高压电机保护在未更换智能型控制器之前, 如560PM01A、300PM02A、300PM01B电机的IMM7990继电器已损坏;3) IMM7990继电器虽采用电子元件集成化控制, 但该控制器控制逻辑分析技术较落后。当出现故障报警时, 需通过故障显示代码及动作值进行综合分析、判断具体的故障类型, 对分析结果影响较大;4) IMM7990的通讯规约为非标准的, 无法与301微机系统建立通讯, 无法满足301供电系统的微机化管理。

鉴于上述原因, 我们利用大修逐步进行高压电机保护系统的整改, 目前已完成了8台高压电机保护控制器的更换改造工作。

2 SEL-701保护控制器的功能介绍

SEL-701电机保护控制器采用电子集成化控制技术, 通过逻辑运算实现智能化控制和管理。它不仅具备完整的感应电动机保护功能, 而且还具备很多强大的辅助功能。它可以在线跟踪电动机的负荷及使用情况, 通过事件报告和顺序事件记录器报告来减少故障后的分析时间。在测量方面它可以测量电机三相电流、系统电压、功率因数、频率等等参数, 能直观的掌握电机运行电流显示、电度计量、电机运行时间的统计、断路器跳合闸次数统计等。

由功能框图看出:SEL-701保护功能非常强大, 采用国际标准保护功能代码。继电器内部逻辑运算灵活多样、适应性强, 继电器输出的接点具有可编程功能, 应用极其方便。

3 SEL-701型电机保护控制器的应用

3.1 配置简介

我公司的14台高压电机经过近两年装置大修, 已逐步更换整改了8台高压电机的保护, 将原IMM7990多功能保护控制器更换为SEL-70l智能型, 该保护控制器安装在6KV高压电机开关柜上, 只需在原保护的安装位置处按SEL-701安装尺寸扩孔, 对开关柜整体外观不受任何影响, 各开关柜上新更换SEL-701通讯出口并接, 接入微机实现通讯监控。

3.2 SEL-701与微机通讯、监控的管理

SEL-70l控制器后面板的通讯接口 (C10、C11、C12、C13、C15) , 由一根4芯通讯电缆至原电度表屏内, 接入通讯接口转换器485/232, 经过通讯控制器和网络服务器, 与微机实现通讯管理。运行pestar2.0自动化监控软件, 运行“SSET.EXE”程序或在前台机项打开“设备登记系统配置”, 添加SEL701保护设备, 并在子站进行设备登记以及模拟量、开关量的设置, 运行“运行参数整定项“进行相关报警定义。通过微机进入FRONT.EXE程序界面, 查看高压电机运行实时值。

3.3 电流、电压采样及控制输出接点设置的实现

以公司530PM01A高压电机保护整改为例:SEL-701电流回路取样来自T1、T3 (150/5) 电流互感器, TI/T3电流CT安装在530PM01A高压电机6KV柜内, 在本次整改中电流元件仍采用原保护CT, 将CT二次对应接入SEL-701控制器对应端子, 接线方式采用两元件监测, 端子接线见图2。

在图2中:设置B (08, 09) 接点为90%Ue电压监测控制, B (14, 15) 接点为70%Ue电压监测控制, 以实现系统电压在70%Ue-90%Ue之间波动时, 530PMOIA甩负荷后禁止电机自启动, 对保护系统电压的稳定性起到了很好的控制作用。

530PMOIA控制再启动/卸载控制图修改后, 设置OUT3=70%Ue 30S;OUT2=90%Ue 3S, 其作用是当供电系统电压低于70%Ue超过30S后解除自启动功能;当系统电压瞬时晃电 (低于70%Ue 1S) , 恢复至90%Ue且稳定3S以上, 允许50PM01A实现自启动。

3.4用户程序配置

完成电流、电压回路采样后, 通过继电器面板或窜行通讯接口进行参数设置。该继电器完全满足原IMM7990多功能保护继电器的所有功能, 由OUT1输出接点实现故障保护跳闸, OUT2/OUT3实现高压电机在低电压情况下禁止自启动, 无论是从设备本身安全方面, 还是从稳定系统电压方面都起到了很好的保护作用。

4 结论

完成530PM01A/B/C/D高压电机保护的整改工作, 在次年又完成560PMOIA、300PM02A/B、1OOCM05高压电机的保护的整改。整改后投运至今, SEL-701保护控制器运行稳定、监控正常。在保证高压电机安全稳定运行的条件下, 为化肥装置的长、满、优运行提供了可靠的保证。在今后装置大修期间将逐步完成其它几台高压电机保护的改造, 并充分利用SEL-701的灵活多样的逻辑运算功能, 以达到实现简化6KV高压电机的控制回路的目的, 真真做到高压电机安全、稳定的运行。

摘要：本文以某公司301总变6kV高压电机控制保护系统改造为例, 介绍SEL-701智能型控制器在6kV电机保护中的成功应用。同时, 分析了智能型电机保护控制器的优势, 以及灵活可靠的控制方式。

关键词：高压电机,智能控制器,控制方式记

参考文献

[1]孔德星, 彭红, 匡森.高压异步电动机综合保护器的研究[J].焦作工学院学报:自然科学版, 2002, 21 (5) .

高压电机控制柜 篇8

通常,长输管道输油泵站都设有变电站或开闭所,因输油泵站属于爆炸危险区域,故两座建筑物间需保证一定的安全距离。随着长距离输油管道控制技术水平的提高,对管道的控制和管理通过以计算机为核心的全线监控和数据采集系统(SCADA)进行。

1 输油泵的一次接线

直接起动能够达到电机起动和控制要求的电机都采用直接起动方式,如图1所示。在工艺上有变频调速要求或电机起动压降达不到要求的,则需经变频或软起动装置起动,如图2所示。

2 直接起动电机的控制回路

直接起动电机控制回路如图3所示。

2.1 站控系统对电机回路的控制

变电站或开闭所的二次系统均采用变电站综合自动化系统,变电站或开闭所的信息通过远动终端以通信方式上传至DCS系统,再由DCS系统上传至调控中心。尽管DCS通过通信方式对电气系统进行全面监控,但在输油泵站,DCS的控制信号及开关柜的状态反馈信号应采用硬接线的方式传达,以保证控制的可靠性。

2.2 控制方式选择

直接起动的电机由变电站或开闭所的高压开关柜直接控制。控制方式有调度中心、DCS系统、输油泵机旁、开关柜就地手动以及变电站综合自动化系统监控后台遥控等。由于输油泵可以从不同地点进行控制,因此对于合闸,为避免混乱,设置控制方式选择开关1SA是非常必要的,以保证在确定由哪一级进行合闸操作后,仅这一级可以合闸;至于跳闸,由于故障的发生具有不可预见性,因此跳闸信号最好不经过选择开关,以确保任何控制方式下发现故障都可跳闸。

2.3 机旁允许合闸/检修状态转换

在机旁操作箱(柱)上设允许合闸/检修状态转换开关,检修状态时直接断开断路器合闸回路,避免输油泵在正常维护、检修时,有远程命令起动电机。

2.4 电机本体保护

电机本体保护信号可直接接入高压开关柜电机微机综合测控保护装置,作用于控制回路的跳闸或报警,也可通过DCS系统直接报警或发出跳闸命令。由于直接起动电机的控制回路中,无论DCS发出的是正常停机、故障停机或是紧急停机(ESD)命令,对于高压开关柜都是跳闸命令,因此可将上述命令合并成1个出口输出,由DCS系统区分命令性质,如图3所示。

2.5 仪表信号接点容量

若将DCS系统的无源接点直接接于220V直流跳合闸回路,则要求触点容量在5A以上,电压为220V,以免分合闸冲击损坏设备。如果没有大容量触点,那么应加中间继电器予以转换后再接入控制回路。

3 电机经变频/软起动装置起动的控制回路

3.1 高压开关柜控制回路

经变频/软起动装置起动的输油泵电机,不再由高压开关柜断路器直接控制,因此其开关柜控制回路无1SA“机旁”选项。电机本体保护信号可直接接入高压开关柜或通过DCS系统直接报警或发出指令断开变频/软起动装置。

3.2 变频/软起动装置的二次回路

变频/软起动装置二次回路尽管因生产厂家不同而有所不同,但都有起动、停机、急停等控制方式选择开关,以及变频/软起动装置待机、运行、停止、故障、变频调速装置频率(转速)等状态输出。DCS至变频/软起动装置的控制信号及变频/软起动装置的状态反馈信号采用硬接线的方式传送。机旁操作箱(柱)控制信号改接入变频/软起动装置二次回路。

3.3 DCS控制顺序

由于DCS可同时控制开关柜和变频/软起动装置,因此对控制的顺序有一定要求。正常情况下,应先合上开关柜,状态信号反馈回DCS系统确认后,再起动变频/软起动装置。停泵时,先停变频/软起动装置,再分闸开关柜。

3.4 急停和正常停机

变频/软起动装置一般具有软停功能,可减少和防止“水锤”效应的发生。正常停机为软停;急停则是由事故状态引发出的故障停机或是紧急停机(ESD)命令,要求瞬间停电,故从DCS发出的指令在这里不能合并,机旁操作箱内也应设急停按钮。

摘要：介绍在DCS系统控制下,长输管道高压输油泵电机直接起动和经变频/软起动装置起动的控制回路设计要点。

关键词：长输管道,DCS,高压电机,控制

参考文献

[1]GB 50253—2003输油管道工程设计规范[S]

高压电机振动问题 篇9

经分析, 因电机基础尺寸不符合电机的安装尺寸, 安装单位没有进行纠正, 没有按照齿轮联轴器的技术要求安装。因电机重达27t, 现场没有吊装工具, 为了不影响生产, 决定分两步进行调整。

(1) 在联轴器两侧端盖加垫, 调整齿轮联轴器两端的接触面积, 使两端内外齿的接触面积平均, 待其他准备工作充分后, 再进行修复, 同时在电机两侧轴承上加装振动监测仪, 随时掌握振动情况, 如果振动加剧, 立即停机处理。加强对该设备的巡检, 组成生产技术部、车间、电工、维修工、岗位工、中控员6级巡检。

经过调整后, 主电机振动由原来的200μm, 减小到60μm。从振动数据和现场检查看, 已能够保证设备正常运转, 此时可进一步调整。

(2) 移开辅助传动机构, 改变辅助传动联轴器尺寸, 满足主电机移动后的要求;扩大主电机地脚螺栓孔, 以便移动电机后, 能穿过地脚螺栓;由于无法使用吊装设备, 使用4台50t千斤顶将电机连同齿形联轴器移至准确位置;找正主电机和辅助传动机构, 使其达到安装精度要求。