启动控制

启动控制（精选11篇）

启动控制 篇1

1 引言

目前,在工程上的众多领域普遍采用高压大容量变频调速异步电机驱动多种负载,以满足生产工艺或节能需要。当电网发生故障跳闸时,变频器失去电源,控制系统将封锁变频器输出,电机失控而处于减速旋转状态。在一些生产过程中,若电机不能及时恢复正常运行,将产生严重安全事故或经济损失。为此,在变频器瞬时失电又恢复供电后,应及时重新启动电机,快速恢复变频调速系统的正常运行。电机失电后,转子中的电流很快衰减到零,电机处于减速旋转状态,减速的持续时间取决于初始转速和系统的机械惯性,减速过程中的转子转速是未知的。在变频器瞬时失电又恢复供电后,重新启动电机时,要求变频器输出频率所对应的定子同步转速应接近减速过程中的转子转速。否则,当所对应的定子同步转速高于转子转速且相差较大时,将产生不允许的冲击电流和冲击转矩。当定子同步转速低于转子转速时,电机处于发电状态,转子的机械能转变为电能回馈到定子侧,向变频器直流环节的电容器充电,使直流侧的电压升高而可能超过允许值。因此在变频器瞬时失电又恢复供电后,在重新启动电机时,要求搜索转子转速,使变频器输出频率所对应的定子同步转速接近转子转速。有另外一种工况,在待机状态下,即使变频器不供电,电机也可能在外力作用下自行转动,如有的风机。当用变频器启动电机时,也要求搜索转子转速。还有一种工况,当电机由工频切换到变频运行时,也同样要求搜索转子转速。已有许多文献提出了电机转速在线或离线的辨识方法[1,2,3]。这些方法利用电机的稳态或动态数学模型,在外加信号作用下测量出电机的稳态或动态响应,再利用适当的数学方法,估算出电机转速。这些方法在原理、方法和测量精度上各有千秋。例如,已有下述一些估算转子转速的方法:1)在变频器瞬时失电后,控制系统封锁变频器触发脉冲。转子电流产生的旋转磁场将在定子中感应反电势,检测定子反电势的频率就可测到转子的转速。由于转子电流衰减很快,当转子电流衰减到零时,定子反电势也衰减到零。所以这种方法不适用于转子电流衰减到零以后的工况,即不适用转子无电流的工况;2)最小电流法。在搜索转子转速过程中,如果检测到变频器直流侧的母线电流最小,则此刻定子的同步转速就接近等于转子转速。由于通用变频器的直流环节没有电流传感器,此方法在实际工况中难以实现;3)直接测量法。在电机轴上安装转速传感器,直接测量转子转速。由于在高压大容量电机轴上不便于安装转速传感器,该方法在工程应用上意义不大。还有些测量方法理论繁琐,测量数据多,计算复杂,准确度低,难以在工业现场应用。因此,有必要克服现有技术的不足,提供一种高压大容量异步电机转速在线辨识的实用方法,使其具有工程上的可操作性和通用性。本文的目的在于提出一种高压大容量变频调速异步电机失电后重启动的控制方法,该方法基于异步电机数学模型,利用瞬时无功功率理论及计算技巧,在高压变频器失电后重新上电时,只需要检测电机的相电流,就可方便地判断电机的运行状态,进一步就可判断变频器输出频率所对应的定子同步转速是否接近转子转速,即可判断出转子的近似转速。从而快速恢复变频调速系统的正常运行,消除了长时间停机形成的安全隐患,避免了可能出现的经济损失。

2 电流为正弦波时的电机运行状态辨识

变频器供电时,电机的运行状态是指电机处于电动状态还是发电状态。在变频器瞬时失电又恢复供电后,重新启动电机时,设变频器输出的起始搜索频率f0为额定频率fN,输出的起始电压为u0=(0.1~0.2)f0uN/fN,其中uN为电机的额定电压。以a相电压由负变正的过零时刻作为起始时刻,则电机的三相相电压可表示为

式中:U为相电压有效值;ω为基波角频率。

若电机电流为正弦波,其三相相电流基波分量可表示为

式中:I为基波电流有效值;φ为功率因数角。

将三相静止坐标系(a-b-c)中的电压变换为两相静止坐标系(α-β)中的电压,有

其中:C32为坐标变换矩阵,

从式(3)可看出,有uα=0,即电压无α轴分量,且uβ为负值,即

将三相静止坐标系(a-b-c)中的电流变换为两相静止坐标系(α-β)中的电流,考虑到电机三相绕组在结构上的对称性,有ic=-(ia+ib),且电流中无零序分量,有

在两相静止坐标系(α-β)中,电机的瞬时有功功率可表示为

根据式(4),由于uα=0,且uβ为负值,有

由式(7)可看出:若iβ>0,则P=(-|uβ|)iβ<0,电机输出有功功率,电机处于发电状态,其转速高于同步转速,应增加变频器输出的搜索频率。此时发电状态电流、电压矢量图如图1所示。

若iβ<0,则P=(-|uβ|)iβ>0,电机吸收有功功率,电机处于电动状态,其转速低于同步转速,应降低变频器输出的搜索频率。此时电动状态电流、电压矢量图如图2所示。

如上分析,只需从三相静止坐标系到两相静止坐标系的电流变换,根据电流iβ的正负就可判断出电机的运行状态。

3 电流为非正弦波时的电机运行状态辨识

若变频调速电机中的电流为三相对称的非正弦波,含有基波及一系列的奇次高次谐波,则一般可表达为∞[4]

式中:n为谐波次数,n=3k±1,k为整数,当k=0时,只取+号,表示基波电流中无负序分量;ω为基波角频率;In,φn分别为各次谐波电流的有效值和初始相位角。

已知电机的电压如式(1)所示,经坐标变换可得

电机的电流如式(8)所示,经坐标变换可得

式中:n=3k+1时取“-”,n=3k-1时取“+”。

由式(9)、式(10)可得到电机的瞬时有功功率和瞬时无功功率为

式(11)表明,P和Q中包含有直流分量和交变分量,其中直流分量分别是基波电压和基波电流产生的有功功率和无功功率。经低通滤波器滤波后,可得到有功功率P1和无功功率Q1为

若P1>0,说明电机吸收有功功率,电机处于电动状态,其转速低于同步转速。否则,若P1<0,说明电机输出有功功率,电机处于发电状态,其转速高于同步转速。式(12)说明,采用上述变换方法,当电机电流为非正弦波时,可从瞬时功率中提取直流分量,根据直流分量的正负,就能判断出电机的运行状态。

4 现场应用中的一些问题及解决办法

由上所述,本文根据两相静止坐标系中的电流iβ的正负或基波功率P1的正负来判断电机的运行状态,从而可判断电机的转速是高于还是低于同步转速,进一步可确定变频器输出的搜索频率是要降低还是要增加。

在搜索电机转速过程中,考虑到电机转速的所有可能性,变频器输出搜索频率应自50 Hz开始向下搜索,频率增、减量为

式中:fN为额定频率;sN为额定转差率。输出电压为

式中:f为变频器当前输出的搜索频率。

这样处理的目的是限制搜索过程中的频率增、减量,同时降低电压/频率比,避免搜索过程中可能产生的电流和转矩冲击。

在搜索电机转速过程中,若检测到P1或iβ接近为零,说明电机既不吸收有功功率,也不输出有功功率,电机的转速就近似等于变频器搜索频率所对应的同步转速,转速搜索过程结束。变频器以当前的搜索频率、原有的电压/频率比及原有的启动曲线启动电机。

在坐标变换中需要采集电机电压的瞬时值。由于高压变频器输出电压通常为PWM波,不便于提取其基波。为此,采用等效的方法,将生成PWM波时所用到的参考正弦波作为电机电压的基波。

需要用低通滤波器从式(11)中提取直流分量。本文采用2阶Butterworth滤波器,低通滤波器特性如图3所示。通带截止频率fp=15 Hz,带内最大衰减2 d B。阻带截止频率fs=15 Hz,带内最大衰减14 d B,离散系统的传递函数为

5 结论

为了解决高压大容量变频器调速异步电机失电后的重启动问题,本文作者曾经采用过直流侧最小电流法、交流侧最小电流法等多种控制方法检测转子转速。在现场应用中,发现这些方法存在提取信号困难、数据量大以及稳定性差等缺点。本文提出的方法物理概念清楚,运算简单,操作方便,只需要检测电机的相电流,就可方便地判断电机的运行状态,进一步就可判断变频器输出频率所对应的定子同步转速是否接近转子转速,即可判断出转子的近似转速,从而快速恢复变频调速系统的正常运行。该方法已在某企业生产的高压变频器6~10 k V电压等级的产品中得到实际应用,验证了其有效性和工程上的实用性。

参考文献

[1]陈伯时.无速度传感器高性能交流调速控制的3条思路及其发展建议[J].电气传动,2006,36(1):3-8.

[2]刘述喜,王明渝,陈新岗,等.基于数字信号处理器的异步电机参数辨识实现[J].电机与控制应用,2006,33(10):21-25.

[3]Shuo Chen,Izumi K,Yamada E.A Sensorless Vector Con-trol System for Induction Motors Using Q-axis Flux with Stator Resistance Identification[J].Industrial Electronics,IEEE Transaction,2001,48(1):185-194.

[4]王兆安,杨君,刘进军,等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2006.

启动控制 篇2

新系统将为油田信息系统安全加锁

中国石油网消息：（记者 杜中闻）10月30日，新疆油田公司端点准入控制系统项目启动会召开。明年1月，端点准入控制系统将投入使用，如何确保网络正常高效地运行，成为网络信息安全管理人员最头疼的问题。端点准入控制技术从网络接入端点的安全控制入手，结合认证服务器、安全策略服务器和网络设备及第三方软件系统（病毒和系统补丁服务器），完成对接入终端用户的强制认证和安全策略应用，充当“守门员”角色。用户在接入网络之前，必先接受其检查，只有达到安全标准才能被准予放行，享受网络服务。同时它还可以主动侦测用户和系统的网络安全状态，一旦发现用户出现了对网络影响的问题时，主动应对，采取各种措施切断用户的接入，从而实现从源头保证网络安全。端点准入技术应用是2007年集团公司信息管理的一项重点工作。新疆油田公司通过项目前期调研，对实施工作进行了详细的部署和安排。有关部门介绍说，端点准入系统的应用，可以从根本上改变网络安全被动防守的局面，有效地降低网络安全风险，保障公司整个网络的安全运行和客户端的数据安全。

新疆油田GPS基站网建设项目启动

中国石油网消息：（记者杜中闻 通讯员支志英）近日，新疆油田GPS基站网建设项目实施组开始基准站的选址工作。

这一项目将依托油气储运站库，在准噶尔盆地布设17个基准站，建成以GNSS观测技术为主的油田连续运行卫星定位导航系统，提供均匀覆盖准噶尔盆地的高精度定位服务。

油田GPS基站网的建成，将有效解决油田测量设备短缺、测量标志不足、维护费大等问题，大幅度提高油田基础测绘的工作效率，满足油田井位测量、产能建设、地面工程、勘探工程、地面沉降监测、精确导航等多种现代信息化管理的需求，同时也可为市政规划、国土普查、公共安全预警等提供可靠的定位服务。

集团公司离退休系统加快推进信息化建设

中国石油网消息：（记者 韩辛）11月5日，在广西北海市闭幕的集团公司离退休系统信息化建设暨统计工作会议上，信息技术服务中心的技术人员向与会的100余名各企事业单位的代表，详细讲解了系统管理软件知识和模板演示。这标志着离退休系统将融入集团公司“信息快车道”，服务和管理将上一个新台阶。

启动控制 篇3

【关键词】核电厂；小汽轮机；水压试验泵；安全

引言

小汽轮发电机组和水压试验泵就是众多核电厂安全保护措施中的一项。在全厂失电等应急情况下，小汽轮发电机组应急启动，对全厂的部分重要常用负荷供电实现安全停堆。在本文中，着重讲述水压试验泵运行方式以及流量元件的工作原理。

一、水压试验泵的驱动机构--主油泵

水压试验泵接受主油泵输出的工作油，而水压试验泵的驱动力为主油泵输出的油压。主油泵是一种将机械能转换为液压能的设备，提供的动力驱使系统工作。作为工作介质的液压油是闭式循环的。主油泵输出的液体分为两部分，一部分回到油箱，这部分的油是经过冷却和过滤过的，而另一部分的液体油是进入011PO的。在经过011PO之前，要由方向控制原件DR1和DR2来控制的。

闭式循环的优点是可以采用相对较小的油箱，提高液压系统的性能，减少空气和油的混合。除此之外，闭环可以促使平稳性有很大程度的提升，这样的工作方式有益于高压缸的运行，也能降低泵对自吸性的要求。112PO吸入口安装有压力平衡罐11AQ，当驱动千斤顶行程末尾油压力供给方向变化时会发生临时性的压力剧变，此压力波动由11AQ来平衡.

主油泵为轴向柱塞泵，其结构是在一个共同缸体的圆周上有多个柱塞装置，内部的柱塞中心线和缸体中心线平行。轴向柱塞泵有两种形式，直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）。主油泵为直轴式（斜盘式）柱塞泵，泵主体共由四部分组成缸体，配油盘，柱塞，和斜盘。缸体内有均匀分布的柱塞，而柱塞在内部均匀分布于内部的四周。斜盘轴线与缸体轴线倾斜角度相同，柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上。配油盘2和斜盘4固定不转，当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。缸体在180度-360度之间运动时，这是一个缸孔人工作容积增大的过程，而缸孔处于柱塞底部，吸油窗口为配油盘的洗油部件。在0-180度运转时，工作原理基本相似，只是过程相反。改变液压泵的排量是通过噶边柱塞的行程长度来完成的，而修改柱塞的行程长度是由斜盘倾角来决定的。斜盘倾角改变了。就会让排量也跟着改变，同时吸、压油的方向也跟着改变，此泵也就成了双向泵。

二、油泵的流量控制元件DR003和压力控制元件DR004的作用

根据系统设计，水压的控制主要是由液压系统根据不同的动力油压来进行的。动力油压的改变是通过液压回路上的两组压力限制阀DR3和DR4来实现的。DR003是主油泵的流量调节元件（实际上是用来控制主油泵出口油压的），DR004是主油泵的压力控制元件（实际上起到安全阀的作用，用来控制压力不会超出限值）。

设备启动时，水压试验泵的启动信号来源和相关系统的阀门状态自动确定了该泵的运行模式，这些信号控制了DR3和DR4電磁阀的通断，从而选定与运行模式相对应的先导阀控制油回路压力。DR3与DR4工作模式类似。

以DR3为例：油压控制阀组DR3由先导阀组355/356/367VH和电磁阀003/004EL组成。虽然355VH，356VH，357VH有着相同的结构，但决定其状态的工作压力不同，因此也就设置了三种不同的工作压力。当液压系统的动力油压超过水压试验或轴封注模式下的压力设定值时，先导阀阀芯开启，液压油将在主油泵的液压控制系统内产生流动，从而改变主油泵的输出流量，达到稳定动力油的油压的目的。三种工作方式下，DR3的工作模式如下：

1）水压试验工况，油压定值为12.2MPa，此时003，004EL断开状态。356VH处于待工作状态，如果油系统超压，356VH开启，112PO出口油流部分卸压返回油泵入口。以控制泵的出口压力和流量的稳定。

2）轴封注入工况，油压定值为9.7MPa，此时003EL断开，004EL接通。355VH处于待工作状态，如果油系统超压，355VH开启，112PO出口油流部分卸压返回油泵入口。以控制泵的出口压力和流量的稳定。

3）安注箱补水工况，此时003EL接通，004EL断开。357VH处于待工作状态，如果油系统超压，357VH开启，112PO出口油流部分卸压返回油泵入口。以控制泵的出口压力和流量的稳定。主油泵可以在0～290L/min之间实现无级调节，油压高于水压时，主油泵出口被堵住，流量为0，而油压低于水压时，主油泵出口流量正常，为全流量。

DR4工作模式定值：补水模式，352VH待工作，压力3.2MPa。水压试验模式，353VH待工作，压力15MPa.轴封注水模式，354VH待工作，压力12.8MPa。

三、水压试验泵及油流方向控制元件的工作过程

液压油方向控制元件DR1和DR2中，DR1的电磁阀001EL和002EL来控制油路的接通方式。001EL和002EL分别由503SM和504SM控制的，503SM控制002EL带电，504SM控制001EL带电。001EL带电时，DR1的a接通，此时DR2的b有油压。当b处有液压油压力时，P-A，T-B通，此时油正向流动.002EL带电时，DR1的b接通，此时DR2的a有油压，当a处有液压油压力时，P-B，T-A接通，此时油反向流动。

整个工作过程为，001EL带电，DR1的a接通，导致DR2的b有油压，此时DR2 P-A，T-B通，工作油由左管进入A腔室，推动活塞向右运动，B腔室内工作油从右管回油。活塞向右移动到最后，触动503SM，导致DR1的002EL带电，DR1的b接通，导致DR2的a有油压，此时DR2 P-B T-A通， 工作油由左管进入B腔室，推动活塞向左运动，A腔室内工作油从左管回油。活塞向左边移动到最后，触动504SM，导致DR1的001EL带电，这样就完成了活塞的一个完整的工作过程.活塞左右移动，导致了水压试验泵的连续工作。

四、结论和建议

电厂的运行是一个长期的过程，一般都会持续几十年。在这个漫长的过程中，设备的机械部件由于人为或者正常的设备老化，都会产生这样或者那样的缺陷。在电厂中，管道和阀门的跑冒滴漏尤其重要。以及阀门和设备部件不能正常动作，这些都时刻影响着设备的可用性。尤其是那些重要的厂用应急设备。当事故发生时，这些厂用应急设备不能正常的启动，会造成比一般常规设备故障产生的更大的影响和隐患。因此，我们在正常的机组运行中，应进一步加强对应急设备的巡检和定期功能性实验，定期检修的关注，只有这样才能在事故应急工况使应急设备能够正常启动，控制核电厂的状态，以达到安全可靠的目的。

参考文献

[1]水压试验泵系统手册.秦山第二核电厂.2005.5.

[2]小汽轮发电机系统手册.秦山第二和电厂.2005.5.

[3]LLS 水压试验泵检修培训报告.

DSP启动过程控制分析 篇4

DSP (digital signal processor, 数字信号处理器) , 是一种独特的微处理器, 是以数字信号来处理大量信息的器件。所谓数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术, 将事物的运动变化转变为一串数字, 并用计算的方法从中提取有用的信息, 以满足我们实际应用的需求[1]。它的强大数据处理能力和高运行速度, 是最值得称道的两大特色。DSP应用的快速发展为多个领域的产品进行数字化与信息化升级换代提供了有力的支持。针对嵌入式数字控制应用, DSP极大地满足了工业界的需求, 如数字变频电力电源设备、工业缝纫机等。

我国DSP市场增长迅速, 在应用方面一直保持着与国际上技术同步的态势。随着我国社会数字化与信息化的进展和经济的持续稳定增长, 更进一步刺激了电子信息产业和市场的快速发展, 从而推动了DSP的广泛应用[2]。同时在工业应用中, 各种设备的控制器对精度、效率和可靠性也有了更高的要求, 采用DSP的控制器也将越来越多。

目前市场上的主要DSP生产商包括TI, ADI, Motorola, Lucen和Zilog等, 其中TI占有最大市场份额。当前, 根据不同的应用领域, TI公司推出了3个不同的平台[3]。

(1) 最佳控制:TMS320C2000平台, 主要应用在家电、系统控制等领域, 例如空调压缩机的变频控制等。

(2) 最低功耗:TMS320C5000平台, 主要应用在语音采集与压缩、数据转换与传输、数据获取与恢复等领域, 例如MP3/MP4播放机, 高保真音响设备等。

(3) 最佳处理能力:TMS320C6000平台, 主要应用在通讯领域中的通讯基站、网络服务器等高端产品。

TMS320C2000平台将各种高级数字控制功能集成在一片芯片上, 具有强大的数据处理和控制能力, 是目前控制领域最高性能的处理器之一[4]。该类芯片在不同的控制领域的应用中, 具有精度高、速度快、集成度高等特点, 从而在实现控制要求的同时, 大幅提高应用效率和降低功耗。这里主要研究其中TMS320F2812芯片的启动过程。

1 DSP启动过程

所谓启动过程就是DSP芯片在上电后, 首先对本身内部存储器进行初始化, 然后通过一个固化在内部只读存储器 (ROM) 中的引导程序, 转入到存储空间中用户自定义的程序中, 使得控制器依照用户的需求开始工作。所有的操作过程都必须在DSP的存储空间内完成。

因此, 首先介绍一下TMS320F2812的储存空间, 该芯片采用的是哈佛结构, 在逻辑上有4 M×16位的程序空间和4 M×16位的数据空间。程序空间是存放可执行的代码, 数据空间是存放代码执行时所需要的数据。但在实际DSP的物理结构上, 将程序空间和数据空间统一为一个4 M×16位的存储空间, 如图1所示。在DSP实际运行中, 这些存储器既可作为程序空间, 也可以作为数据空间, 是根据设计需要, 在链接器配置文件 (CMD) 中由用户自己来进行指定。该文件存放链接器的配置信息, 简称命令文件, 告诉链接程序怎样计算地址和分配存储空间。这样可以帮助用户在应用开发中, 根据实际需求的不同, 合理地分配程序空间与数据空间的大小, 增强了设计的灵活度, 从而扩展了开发产品的应用范围。

在存储空间中, 启动过程主要会使用其中4个部分, 如图1所示:

(1) 为放中断向量表的随机读写存储器 (RAM) , 中断向量表在初始化中由用户完成设置;

(2) 为存放用户程序的闪存 (Flash) , 其中最底的128Bits (共8个字) 存放Password用;

(3) 为存放用户程序的H0 RAM;

(4) 为Boot Rom, 即专门为DSP启动所设立的一块ROM, 其中内容为厂家固化。

BootRom的详细内容如图2所示。其中0x3F F000~0x3F FC00放置的是IQmath库中用到的函数表;0x3F FC00~0x3F FFC0放置的是启动引导函数 (Bootloader functions) , 图2中标示为A;最底部分放置的是复位向量表 (Reset Vector Table) , 图2中标示为B[5]。

DSP启动过程的简单流程如下:

(1) 首先执行图1的第 (4) 部分;

(2) 根据定义好的启动方式, 选择不同的执行流程。例如:如果用户程序保存在Flash中, 则跳转到图1的第 (2) 部分;如果用户程序保存在H0 RAM中, 则跳转到图1的第 (3) 部分;

(3) 根据用户的自定义, 更新终端向量表, 即图1的第 (1) 部分。

F2812中定义的启动方式总共有6种, 即DSP在执行完Init Boot function后, 下面的流程由4个GPIOF管脚的电平情况来决定, 如表1所示。F2812DSP为用户提供了56个通用的数字I/O (GPIO) 端口, 这些引脚基本上都是多功能复用引脚。复用的意思是这些引脚既可作为DSP片内外设, 例如EV、SCI、SPI、CAN等的功能引脚;也可以作为通用的数字I/O口[6]。DSP通过这些GPIO引脚实现与外围交换信息。

注:X表示该GPIO位的实际状态可以是0, 也可以是1

每种启动方式都针对了不同应用场合的需要, 开发人员可以根据自己的需要选择不同的启动方法。具体启动部分由DSP内部完成, 大大简化了开发人员的工作, 使其主要精力可以投入到产品具体功能的实现上。

2 常规应用的启动方式

对于一般的应用, 主要是以下两个模式:

(1) 模式1, 直接跳转到Flash地址0x3F 7FF6

(2) 模式4, 直接跳转到H0SARAM地址0x3F 8000

模式1是通过了开发人员的测试, 准备成批量制造产品时使用;模式4是在程序测试及仿真时使用, 是广大技术开发人员日常使用最多的一种方式。这里通过模式4直接跳转H0 SARAM, 来详细介绍常规应用的具体启动流程。如图3所示。

3 DSP启动过程控制方法

在开发人员进行DSP软件设计开发时, 主要精力集中在3个方面:

(1) 控制算法, 具体是在包含main () 主函数的c文件中实现, 根据不同应用的需求, 会有不同的算法策略。在CCS (Code Composer Studio, DSP软件集成开发工具) 中, 如果采用C语言编写用户程序, 对工程文件进行编译后, 会自动生成一个入口点符号“_c_int00”, 这个是c_int00函数的入口点。该函数完成C环境和全局变量的初始化。在c_int00函数执行完成后, 系统会自动调用用户主函数Main () 。

(2) 地址分配, 在连接命令文件 (Linker Command Files) 中实现, 简称为CMD文件。用来指示存储空间和分配段到存储空间。

(3) 启动代码, 一般是用汇编来编写, 存储空间的首地址就是DSP运行完Init Boot function后, 跳转到的地址。

下面就是一个启动代码的实例。

由于F2812上电后, 看门狗自动处于使能状态。DSP启动过程中, 由该启动代码屏蔽看门狗功能, 从而使看门狗在启动过程中不产生误动作。等待启动过程结束, 在进入主程序后, 再将看门狗使能, 实现其监测软件和硬件的运行状态, 提高系统的可靠性。

汇编语句“.sect"codestart"”定义了一个段, 在其后面的代码生成的二进制文件将会保存在这个codestart段中。在CMD文件中, 下面的语句定义了codestart段的实际存储地址。

可以看出该codestart段被放置在起始地址0x3F8000处了, 这就和上面介绍的DSP启动第二种模式相对应了。当DSP上电, 运行完启动代码后, 就会自动跳转到0x3F8000, 即开始运行codestart段中的程序。

在codestart程序中, 指令“LB_c_int00”将最终放置在0x3F8000~0x3F 8001处, 即在codestart程序运行结束后, 程序指针将跳转到函数c_int00的入口点, 完成DSP的启动, 进入用户的控制过程, 实现对设备进行安全有效地使用和管理。

4 结束语

随着科技的不断发展, DSP发展的趋势是处理速度更高, 性能更多更全, 功耗更低, 存储器用量更少, 价格更低。从而在低成本实时控制领域也会有很好的应用前景。对DSP启动过程能够有很好的理解, 将对今后进行DSP开发及应用, 尤其在工作环境相对恶劣的工业生产场合, 设计出更好的系统容错、故障自恢复功能, 进而提高产品的可靠性有很大的帮助。

参考文献

[1]杨毅明.数字信号处理[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]李武银.数字信号处理技术及器件应用[J].有线电视技术, 2012, 19 (7) :100-102.

[3]苏奎峰, 吕强.TMS320F2812原理与开发[M].北京:电子工业出版社, 2005.

[4]苏奎峰, 吕强.TMS320X281x DSP原理及C程序开发[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2008.

[5]合众达电子SEED-DPS2812M用户指南[R].北京:北京合众达电子技术有限责任公司, 2006.

启动控制 篇5

[摘要]本文首先分析牵引机的功能及动作循环过程，采用plc和伺服电动机作为控制方案;然后做出部件的电气原理图，分析需要控制的部件，根据需要控制的部件具体分析控制的相关部位，并确定出控制所需的输入、输出点数，由输入、输出点数选择plc的型号，分配输入、输出通道;接着设计系统的控制方式，由系统的控制方案设计出控制流程图;最后，完成程序设计的硬件连接和程序设计。

[关键词]控制水平连铸机 牵引机 变频器 伺服电动机 压轮 选型 预置

正文

在铸铜水平连铸生产线中，牵引机是水平连铸驱动系统的被控对象，其性能的好坏直接关系到整个连铸系统能否正常运转。本文将pcl应用于控制水平连铸机牵引机系统，以完成铸铜棒生产中最关键的一环――拉坯。

一、牵引机控制系统概述

牵引机是水平连铸技术的关键设备之一，必须实现精确并 可重复的运动，而且将这些运动丝毫不走样地传递给铸坯，因此它的工作特性直接影响着连铸的工艺水平，并影响着连铸坯的产品质量。

水平连铸牵引机控制系统由系统的控制装置、电动机、减速机、压轮、牵引轮和机座等组成。

水平连铸对牵引系统有两个方面的要求：工艺要求和设备要求。

二、牵引机控制系统功能说明

水平连铸牵引机控制系统的工作原理是：在开始时牵引机引锭杆堵住结晶器的出口，使铜水在结晶器内与引锭杆前端的引锭头凝结在一起。上牵引轮是被动轮，也叫压轮，起到压紧作用;下牵引轮作为主动轮与联轴器相连接，起到牵引作用。在保温炉结晶器中凝固成形的铸铜帮材，通过牵引轮的转动，靠摩擦力拉拔出来，铸坯向前运行。然后通过对下牵引轮的反推和牵引，以及反推牵引停顿凝固，制造出表面光滑、直径均匀的金属棒。根据水平连铸拉坯理论，牵引系统采用非连续的拉坯方式，具体的拉坯方式动作为推―停―拉―停。其中，设定每次反推时间为t1，推停时间为t2，引拉时间为t3，引停时间为t4。

根据铸铜凝固的特点及连铸生产的过程要求，牵引机拖动控制系统的功能可以归纳为以下两个方面。

1.速度给定控制

2.拉停比及周期控制

三、omron plc控制变频器控制系统的设计

水平连铸牵引机驱动控制系统采用的是开环控制方案。水平连铸牵引机伺服驱动控制系统的设备主要包括：plc、变频器、电动机、减速机和牵引辊等。

1.plc控制部分的设计

(1)plc型号的选择

plc、信号输入元件、输出执行器件和显示器件构成一个plc控制系统，其中输入/输出接口电路依据其电气性质的`不同又分为开关量、模拟量和数字量。plc控制系统的设计包括这些器件的选取和连接等。一个输入信号进入plc后在plc内部可以被多处使用，而且还可以获得其常开、常闭和延时等各种形式的触点，因此，信号输入器件只要有一个触点即可。对于输出器件而言，应尽量选取相同电源电压且工作电流较小的器件。

因此，该系统共有9个输入点，7个输出点，逻辑关系较为清楚，且输入/输出信号只有正转频率和反转频率输出为模拟量。应选用plc中的小型机，同时考虑留有一定的裕量。选用ormon cp1h型小型plc，它可以通过usb接口与上位机通信，采用梯形图配功能块的结构文本语言编程，多任务的编程模式，易于连网，拥有多路高速计数与多轴脉冲输出。选用cp1h-xa40dr-a。此plc输入/输出单元的具体规格是：输入点包括0通道0.00-0.11位共12点，1通道1.00-1.11位共12点;输出点包括100通道100.00-100.07位共8点，101通道101.00-101.07位共8点。此外，对于xa型的cp1h类型plc，其模拟量输出单元的主要功能是将指定的数字量转化为标准的电压信号或电流信号。

(2)plc编程软件

本设计使用7.3版本的cx-p作为开发软件，在离线状态下进行编程。

(3)plc的程序设计

铸铜水平连铸是一个典型的顺序控制系统，牵引机的两对相互平行的辊筒将型材以一定的牵引周期从保温炉中拉出，然后按照设定的牵引力方式进行循环牵引。

首先将自动/手动转换开关切换到自动运行状态，接着按下启动按钮置输入节点0.01为on，反转继电器w1.01动作，电动机启动，开始反推牵引，持续时间为t1，当达到设定的反推

间后，反推停止，继电器w3.01动作，电动机停止且持续时间t2;反推停止时间满足要求后，正转继电器w4.00动作，电动机开始正转牵引，时间为t3，当达到t3时，正转停止，继电器w4.01动作，电动机停止t4。引停阶段结束后，下一个循环继电器w2.05动作，进入新的牵引周期。如果牵引过程中按下暂停按钮，则牵引机直接停止工作;如果牵引过程中出现事故报警，则声光报警器报警，牵引机亦停止工作。

2.变频器的设计

(1)变频器的选型和预置

所选变频器为艾默生td3000系列变频器，输入端的标志为r、s、t,接电源进线;输出端的标志为u、v、w，接电动机;外接频率给定端ai1、ai3为0-+10伏的电压信号给定端;ai2为0-10v电压信号或0-20ma电流信号给定端;fwd为正转控制端，rev为反转控制端。

为了使变频器按照预先设计的方式进行工作，要对其进行控制方式预置，升降速功能预置，电动机铭牌数据输入及电动机自动测试功能预置。

(2)plc与变频器的连线

因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证plc不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，将变频器与plc相连接时应该注意以下几个方面。

①同一操作柜中同时安装有变频器和plc时，应尽可能隔离开与变频器有关的电线和与plc有关的电线。

②当提供的电源稳定性不佳时，在plc的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声的专用变压器等，以保证plc获得可靠、稳定的供电电源。另外，为确保系统的稳健性，在变频器一侧有必要采取相应的措施。

③按规定的接线标准和接地条件对plc进行接地屏蔽处理，同时应注意避免使用使plc和变频器使用共同的接地线，且接地时对二者进行隔离处理。

④对提高抗噪声干扰的水平，建议在电气连接复杂的环境中使用屏蔽线和双绞线。

启动控制 篇6

【关键词】汽轮机；汽缸；胀差；温度

0.引言

汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀压。通常规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀的胀差值为负胀差。根据汽缸分类又可分为高压胀差、中压胀差、低压胀差，胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限造成机组动态部分摩擦，严重影响机组的安全经济运行，为保证机组在最佳工况下运行，胀差正值增大是我们应解决的问题。

1.转子与汽缸的相对膨胀的关系及分析

（1）机组在冷态启动时，汽轮机的启动过程属于不稳定导热过程。在汽轮机冷态启动之前，汽缸壁温与保温层的温度都接近于室温。当蒸汽进入汽轮机后，汽缸和转子的受热基本是单向进行的。蒸汽进入汽轮机后，汽缸和转子的受热基本是单向进行的。蒸汽与汽缸内壁及转子外表面接触，将热量首先传给这些部件。汽缸的外壁与转子中心的热量是通过热传导而获得的，由于转子与汽缸的热交换条件不同，使得它们在膨胀或收缩时出现差别。为了更好的分析转子与汽缸的膨胀或收缩时出现差别。为了更好的分析转子与汽缸的膨胀情况如下图所示：

1—高压缸 2—推力轴承 3—中压缸 4—低压缸

5—高压胀差 6—中压胀差 7—低压胀差

汽缸与转子膨胀示意图

综合分析可知，胀差的大小，表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况，如果转子与汽缸的膨胀相等，胀差指示为零，表明轴向间隙正常。当转子的膨胀大于汽缸时，胀差为正值。表明轴向间隙正常。当汽缸膨胀大于转子膨胀（或转子的收缩快于汽缸）时，胀差为负值。

汽轮机冷态启动条件：

（1）主蒸汽压力在1.4-1.6Mpa，汽温在250-260℃再热温度不低于130℃，主再过热度不低于50℃，机、炉两侧主蒸汽温差不大于40℃。

（2）凝汽器真空在60-65Kpa。

（3）大轴晃动不大于原始值的0.02mm。

（4）盘车连续运行2-4h。

2.胀差增大的原因分析

根据大庆油田热电厂DQ/CNPC-DQ0877-2003《200MW汽轮机设备运行规程》造成冷态启动胀差正值增大的主要原因有：

（1）轴封供汽。

（2）汽轮机冲动到定速。

（3）汽轮机组并列带负荷。

（4）汽缸夹层、法兰加热装置。

（5）汽轮机滑销系统。

（6）凝汽器真空变化影响。

2.1轴封原因

机组处于冷态工况时，轴封供汽温度影响差胀差。因为从轴封供汽到冲转前，胀差向正值方向变化，轴封供汽后，转子轴封段首先被加热，使转子伸长，所以，轴封供汽后转子伸长值是由供汽温度决定，但是，轴封供汽的时间长，轴封段主轴被加热的越充分，胀差正值增加的就较多。从汽封供汽到冲转前，高压胀差约增加0.4-0.5mm，中压胀差约增加0.5-0.6mm，低压胀差约增加0.8-1.0mm。

2.2汽轮机冲动到定速

在冲转到定速期间，高压胀差基本上增大的，约增加0.8-1.2mm，在低速暖机时，中、低压胀差均是增加的，这时中压缸中压部分转子膨胀量不大，中压部分汽缸基本上没有变化；而低压部分转子和低压缸转子都有明显伸长，所以低压胀差就比较大，自低速暖机后至中速暖机结束，中压转子的膨胀速度有所增加，因为冲动时再热汽温上升较快，中压转子的膨胀值大于汽缸故中压胀差增加。

2.3汽轮机组并列带负荷

冷态启动加负荷时，高压胀差增加的幅度较大，中低压胀差增加的幅度小些。高压胀压的变化，主要取决主蒸汽温度的变化，并且汽缸膨胀也影响着高压差，高压胀太增加的快慢，又取决于主蒸汽的温升速度。

2.4汽缸夹层、法兰加热装置

夹层、法兰螺栓加热装置，对改善高压胀差有着重要作用。因为法兰内外壁温差的减小，有且于汽缸的膨胀。高压外缸法兰宽度为230mm，厚度为400mm，而汽缸壁厚度有70mm，设法提高高压外缸金属温度使其尽快膨胀出来，是控制胀差的有效途径。如果厚重的法兰膨胀不出来，必然限制汽缸的膨胀。

2.5汽轮机滑销系统

汽轮机启动中对滑销系统是否畅通加强监视，当汽缸的滑销系统卡涩时，将严重的影响汽缸的自由膨胀，使胀差发生异常的变化，并威胁机组的安全运行。我厂在三台机组投产时期，#1机组因滑销系统卡涩，造成高压胀差经常达5.0-5.8mm之间，延长启机时间，机组带不满负荷，高压缸膨胀指达到20-22mm。影响机组安全经济运行。

2.6凝汽器真空的影响

当真空降低时，欲保持机组转速或负荷不变，必须增加进汽量，使高压转子受热加快，其高压缸正胀差随之增大。由于进汽量的增大，中低压缸摩擦鼓风的热量容量被蒸汽带走，因而转子被加热的程度减少，正胀差减小。当凝汽器真空升高时，过程正好相反。

3.控制措施

3.1对轴封供汽采取的措施

我厂在机组冲动前，要对轴封供汽系统进行充分的暖管，控制好厂用低压联箱只轴封备用汽源的压力、温度。轴封供气温度取决于三抽减温器，低压联箱保持压力在0.3-0.4 Mpa，温度：300-330℃，缩短轴封供汽的时间，在机组冲动前20分钟投入运行。

3.2动到定速采取的措施

汽轮机冲动时，升速率设为100r/min，在转速达到500 r/min时及时投入汽缸，法兰螺栓加热装置。中速暖机要充分，中速暖机结束后，高压缸膨胀应4mm以上，中压缸应稍有膨胀，高压内缸上、下壁温度达150℃，中压缸内壁上、下温度达100℃，以上。

3.3列带负荷措施

冷态滑参数启动加负荷时，机炉要配合，主蒸汽温升速度1-1.5℃，再热蒸汽温升速度2-2.5℃，根据缸温膨胀情况控制胀差的增加的快慢。发电机并网后要缓慢开大调速汽门，要注意调节级温度的变化。严格执行滑行参数启动曲线的要求，如胀差增大，必要时可关小调速汽门或降低主蒸汽温度，延长暖机时间。

3.4缸法螺加热装置措施

加热装置调整及时，可以提高或降低汽缸法兰和螺栓的温度，加快汽缸膨胀或收缩，引起控制胀关的目的。随着主汽压力升高，控制汽缸夹层加热联箱压力≤4.0Mpa，法螺联箱压力≤0.7Mpa。高压加热器可在机组50MW后投入，使高压外缸充分膨胀。减小高压胀差。

3.5汽轮机滑销系统措施

机组在滑负荷时，应注意汽缸膨胀表的指示，如有突跳现象，根据胀差判断汽缸滑销系统是否卡涩。运行中应经常往滑动面之间注油，保证滑动面润滑及自由移动。如滑销卡涩，胀差大，必须进行检修。

4.结论

综上所述，胀差正值增大与汽缸和转子的膨胀有着直接原因，只要采取有效措施，解决好转子与汽缸的膨胀关系，就可以保证汽轮机的安全经济运行。

【参考文献】

[1]山西省电力工业局编.汽轮机设备运行.

[2]华东电力局编.汽轮机运行.

[3]华东电力公司编.发电厂集控运行.

长距离电机的启动与控制 篇7

1 长距离电机启动及控制相关计算

下面分别从一次回路及控制回路对电机启动及运行过程进行分析计算。以某场站为例, 站内设一台500kVA变压器 (电源引自系统电, 高压侧短路容量按100MVA考虑) , 有一台37kW的电机距离配电室400m, 37kW电机额定电流为69.8A, 启动电流为488.6A。接触器采用CJ20-100, 线圈启动功率175W, 吸持功率21.5W。接触器内阻按300Ω考虑。控制电缆采用KVV22-5004×1.5, 动力电缆采用YJV22-1K4×16。

1.1 一次回路电机端子压降的计算

根据《手册》表6-19, 允许启动电机最大功率=100kW>37kW, 可以直接启动。根据《手册》表6-16, 计算电机端子电压及母线电压相对值如下:母线电压相对值:uq m=0.9 8 7 2;电动机端子电压相对值:uQm=0.644而一般电机制造厂家要求直起的端电压要求不得小于0.65 (主要是满足启动转矩) , 所以不满足要求。若把电缆增加截面, 选用YJV22-1K4×25, 可得端电压相对值:uq M=.07196, 满足一次回路直接启动的要求。

1.2 二次控制回路临界长度的计算

相互靠近的两平行电线间存在着电容。当线路较短时, 电容值非常小, 可忽略不计;线路很长时, 电容值不能忽略。电缆线间的电容值C1与电缆长度成正比, 电缆越长, C1越大, 流过电容和接触器线圈的电容电流越大。当电容电流大到足以使接触器维持吸合状态 (即线圈两端电压大于接触器的释放电压, 一般在额定电压的20%~70%时能可靠释放) 时, 用停止按钮不能切断控制回路。如果线路更长, C1更大, 启动按钮处于断开状态时, 此电流足以使接触器吸合, 造成误动作。

如果采用两线制 (按钮为自锁按钮) 控制线路起停, 一般采用经验公式计算控制回路导线的临界长度Le (单位:km) , 公式如下:

hP为接触器线圈的保持功率W;Ue为控制回路的额定电压V。

如果采用三线制控制电机起停, 一般采用经验公式计算控制回路导线的临界长度Le (单位:km) , 公式如下:

如果控制导线实际长度超过临界长度, 按钮就不能有效的对电机实施起停控制。

例子中的控制回路采用交流220V的控制电压, CJ20-100的线圈保持功率为2 1.5 W, 三线制控制, 根据式 (2) 计算:C J2 0-1 00的临界控制距离为:Le=5 0 0×2 1.5/ (0.6×2 2 0 2) =0.37km<0.4k m, 即电容电流足以维持接触器触点吸合, 按钮发出停泵信号时, 将不能有效停泵。若电机采用带自锁功能的按钮控制, 控制电缆改成两芯, 根据式 (1) 计算, 控制范围为:Le=500×21.5/ (0.3×2202) =0.74km, 控制范围扩大了一备。

1.3 控制线路电压的计算

若控制线路压降过大.当发出发动命令时, 接触器无法吸合 (额定电压的80%~110%能可靠吸合) , 会造成设备无法启动的故障。根据控制原理图可以看出, 线路的压降主要是接触器线圈的电阻及控制线路的电阻形成的压降, (接触器线圈的电阻按300Ω计算) 计算过程如下:

接触器线圈两侧电压下降了, 接触器能可靠吸合。

2 分析与解决措施

根据计算电动机端子的电压的计算得知, 对于长距离电机的一次回路启动的关键是能否满足电动机端子的电压, 即获得必要的启动转矩。而一般近距离电机启动的关键是对配网母线的冲击而引起的压降系统是否能够承受。要提升电动机端子的电压, 既要降低电缆引起的压降, 在启动方式已定的情况下, 就是要减小电缆的电阻。根据R=ρL/S (ρ为电导率, 只与材料有关, L为电缆的长度, S为电缆的截面) , 在长度已定的情况下, 选电导率低, 截面大的电缆, 能有效的减少电缆引起的压降, 提升电机的端电压。

控制电缆过长引起的电容效应, 造成线圈分不开的原因, 主要由以下几个因素造成: (1) 控制电压过高; (2) 线圈吸合保持容量过低; (3) 过低的线圈释放电压。可见要解决这种情况, 可以从减少电容电流及扩大控制范围入手。为了降低电容电流, 最简单的方法就是减小控制回路中的电容。根据电路知识可知, 电容值的大小与电容两极之间的距离成反比, 所以加大控制电缆芯线之间的距离能有效的减小线路的电容。最简单的方法, 就是采用两根控制电缆, 一根里面取一根芯, 组成控制回路, 并适当加大电缆之间的距离。根据电路知识, 在直流电路里, 线路的电容可按开路考虑, 即直流回路里没有电容。这样, 能有效的回避电缆的电容问题。根据式 (1) 及 (2) 可知, 要扩大控制的范围, 可以采用增加接触器线圈的保持功率, 即选载流量大一点的接触器。

由于线路压降过大, 造成接触器线圈吸合不上的原因, 主要与控制电缆长度及截面、线圈吸合容量、控制电压大小等有关系。

3 结语

为了对长距离的电机实施有效的起停控制, 采取以下措施最为简单有: (1) 在满足电机额定载流量的基础上, 动力电缆再放大一级; (2) 采用自锁控制转换开关控制电机起停, 控制回路采用两线制; (3) 控制电缆的截面应适当的加大; (4) 接触器适当的放大一级。

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究院等.工业与民用配电设计手册[M].3版, 中国电力出版社, 2005 (7) .

叉车启动控制器电路的优化设计 篇8

这台叉车的启动电路包括点火开关、启动继电器和控制器3个部分,如图1所示。正常情况下,只有将点火开关旋到Start位置时,启动继电器才得电控制启动机工作。

分别对点火开关及启动继电器进行测试,均未发现异常,初步分析问题最有可能出现在控制器上。经对控制器拆解检查,发现其内部的三极管T已经损坏,一直处于导通状态。正是因为该三级管损坏,使该叉车在已经停止启动的情况下使启动机再次旋转,将控制器中的三级管更换后,再旋转点火开关检查,启动机工作恢复正常。

叉车控制器电路由单片机控制,通过挡位识别电路实现叉车只能在空挡位置才能启动。其控制过程如下:点火开关置于Start位置时,如叉车处于空挡,单片机便输出控制信号控制三级管T导通。三级管T导通后,继电器K线圈吸合工作,随后启动继电器和启动机相继通电工作。

此控制电路存在以下缺陷:一是继电器K的线圈及触点全部接到点火开关ON位置,如继电器发生触点粘连现象,则点火开关只要置于ON位置,启动机便可运转。二是三级管T损坏导通后,只要点火开关置于ON位置,启动机便旋转。三是如果单片机与三极管T和继电器K之间电路接触不良,或存在较大电磁干扰导致单片机误判断,都可造成点火开关在ON位置启动机旋转。

经对原启动电路进行分析后,决定对其进行改进。具体方法如下:将继电器K的线圈和触点的电源端全部接到点火开关Start位置,如图2所示。电路经改进后,即便发生三级管、继电器K损坏以及单片机因干扰出现误判断现象,只要点火开关没有旋到Start位置,启动继电器和启动机便不会工作。

启动控制 篇9

山钢股份济南分公司气体厂4#20000m3/h制氧机的配套空压机主电机为YK3800-2型直流无刷励磁同步电机 (加拿大GE公司生产) , 额定电压10kV, 额定电流621A, 额定功率9500kW, 励磁电压106VDC, 励磁电流3.8ADC。该同步电机的正常启动操作在管控中心DCS进行, 采用开关变压器降压软启动, 异步启动投全压后, 由励磁迁入同步。GE励磁控制系统由GE 90-30系列PLC构成, 当GE励磁控制柜PLC接收到来自DCS的启动命令后, 如果帕特尔开关变压器软启动装置 (以下简称软启动装置) 正常, 发出启动断路器合闸命令, 同步电机在软启动装置控制下限流异步启动。当电机转速达到1350r/min (90%额定转速) 后, 励磁控制系统发出运行断路器合闸命令, 同步电机投全压异步启动加速;当电机转速达到1470r/min (98%额定转速) 后, 励磁控制系统发出励磁使能信号, 励磁电流建立, 电机被迁入同步。为提高迁入同步时的转矩, 投励时维持约2s的强励电流, 发出励磁使能信号7s后, 励磁控制系统向DCS发出允许加载信号, 启动过程结束。

K1———电机运行柜开关K2———电机隔离柜开关M———电机

软启动装置 (图1) 是利用开关变压器隔离高压和低压, 开关变压器的低压绕组连接可控硅和启动装置的控制系统, 通过低压绕组电压变化改变高压绕组的电压, 从而改变电机端电压, 实现电机软启动。启动过程中, 开关变压器始终处于开和关两种工作状态, 开关变压器损耗很小。电机启动时, 首先合上K2使开关变压器与电机串联接在电源上, PLC控制可控硅的导通与截止, 使电机端电压由小到大变化, 电机转速逐渐上升, 当接近额定转速时, 合上K1, 断开K2, 软启动完毕, 电机以额定转速运转。

二、存在的问题

4#20000m3/h制氧机的配套空压机2006年投运以来, 平均每年出现3次启动失败 (启动3～5次后成功) 。故障现象及根据GE励磁控制系统提供的报警表分析可能原因如下。

(1) STALL TRIP (堵转跳闸) 。

电机加速太慢, 负载过重、系统电压太低或速度—时间保护曲线设定不合理。

(2) INCOMPLETE SEQ TRIP (不完全顺序跳闸) 。

电机没有准备好加载而INCS (不完全启动顺序时间设定) 时间继电器已释放。时间继电器的设定不正确。

(3) SLIPGUARD TRIP (滑差跳闸) 。

功率因数滞后的时间超过SGTTPS (滑差跳闸时间设定) 时间继电器预设的定值。

(4) 软启动装置过流跳闸。

负载重或控制程序中设定的过流跳闸保护定值不合适。

电机启动次数的增加, 不但增加电耗、延误生产, 还影响电机寿命。深入分析电机启动控制故障原因后, 分别从GE励磁控制柜的PLC控制和软启动装置控制两个方面, 优化电机启动控制, 降低启动成本, 提高软启动装置及电机寿命。

三、电机启动控制优化

1. GE励磁控制柜PLC控制的优化

针对堵转跳闸, 一般在启动前, 检查压缩机入口导叶开度及电网电压是否符合启动要求。针对不完全顺序跳闸, 在PLC控制程序调整INCS时间继电器的设定值, 由33s增加为38s。针对滑差跳闸, 首先分析其在程序中的跳闸逻辑 (图2) , 可知当PFL

2. 软启动装置控制优化

(1) 电流控制优化。

软启动装置的电流控制分为三步, 每一步使电机达到一个设定电流值, 电机电流在每一步稳定一小段时间, 然后进入下一步电流控制, 电机启动过程中, 电机电流是从0到3.5倍额定电流阶段上升。这三步电流控制采用3个变量, 各自设定每一阶段电机需达到的电流值, 且电流设定值逐步增大。厂家技术人员分析程序, 发现电流控制第一步的变量在完成控制任务后未复位, 这就使得第二步的电流设定值可能仍采用第一步的设定值, 即同一变量重复赋值, 使数据混乱, 电机电流无法正常上升, 导致启动失败。控制优化时, 在电流控制进行到第二步时, 对第一步电流控制进行复位, 程序见图3。

(2) 合闸控制优化。

为确保电机达到一定转速时能准确合闸, 在GE励磁控制合闸的同时, 增加1个软启动控制电机合闸的条件, 即电机启动时间达到20s时, 软启动装置也会发出1个电机合闸命令。为确保软启动控制电机合闸的准确性, 在软启动控制部分, 增加1个运行柜合闸超时的报警, 即软启动合闸命令信号发出后, 电机3s未合闸则发出运行柜合闸超时报警信号, 中断启动过程。

(3) 软启动控制程序内定值优化。

针对软启动装置过流问题, 一方面给可控硅触发控制设定极限值, 减少可控硅错误触发概率;另一方面, 根据启动最大电流的历史数据, 在程序内适当增大过流保护定值, 在确保电机安全前提下, 降低过流跳闸中断启动概率。

(4) 增加和人机界面相关的子程序。

为方便电气人员操作和记录查阅, 在软启动控制柜增加1个人机交互面板, 可查阅启动柜、隔离柜开关的状态, 软启动装置允许状态及变压器油温等启动准备条件。为实现上述功能, 在软启动控制PLC程序中, 增加1个人机界面调用数据的子程序。

启动控制 篇10

关键词：三相异步电动机,启动电流,启动转矩,启动方法

0 引言

三相异步电动机具有构造简单、价格合理、维修方便、运行可靠等特点, 但大的启动电流对电网和设备造成较大的冲击力。因而在实际应用中, 如何减小启动电流和选择启动方式的合理性对保障设备的安全运行尤为重要, 下面对几种常见启动方式逐一进行简单的分析。

1 直接启动 (全压启动)

直接启动即全压启动, 是将电动机定子绕组接额定电压, 其设备投资少、控制方式简单, 但启动性能较差, 且启动电流大, 启动转矩过小时有载时启动或启动速度很慢, 电机绕组发热越严重, 影响其使用寿命。小容量三相异步电动机, 启动速度快、惯性小, 可直接启动。

2 减压启动控制

电动机启动时采用合理手段适当减小定子绕组电压, 当转速升至稳定转速时, 将电压调到额定值。此方法限制启动电流[一般 (2~3) ]的同时造成启动转矩更小, 故大中型不能直接启动的或空载、轻载情况的电动机可采用此方法, 而机械负荷重的电动机不适用。

2.1 星形/三角形减压启动控制

启动控制电路如图1所示。其中KM1引入电源, KM3控制“Y”形减压启动, KM2控制“△”形全压运行, KT控制“Y”形减压启动和完成Y-△自动切换时间, SB1停止按钮, SB2启动按钮, FU1主回路短路保护, FU2控制回路短路保护, FR过载保护。启动时定子绕组“Y”联结, , 下降1/3, 下降1/3。启动完成后定子绕组恢复为“△”联接, 电动机全压正常运行。停止时, 按下SB1即可。

这种启动方式的特点:操作方便, 设备简单, 成本低, 适用于定子绕组正常运行时为“△”联接的几十千瓦的三相异步电动机, 但因启动转矩下降很大, 多用于空载或轻载时启动。

2.2 自耦变压器减压启动自动控制

启动控制电路如图2所示。启动时主电路KM1、KM2闭合, KM3断开时, 电动机减压启动以减小启动电流。启动完成后, KM1、KM2断开, KM3闭合, 切除自耦变压器, 电动机全压正常运行。自耦变压器输出端一般有 (2~3) 组抽头 (为电源电压的80%、60%和40%) , 加在定子绕组相电压 (K﹥1) , 启动电流下降倍, 启动转矩降低1/K2倍 (自耦变压器变压比为K) 。停止时, 按动按钮SB1控制回路全部断电, 电动机停转。其中热继电器FR完成电动机的过载保护。

这种启动方式的特点:用户可按需求根据启动电流和启动转矩的大小选取自耦变压器的抽头。缺点:设备体积大, 投资较贵, 因线圈是按短时通电设计的, 所以不能频繁启动, 启动只允许连续两次。由于此电路的启动和运行转换过程是由KT时间继电器可靠地完成, 不会因启动时间的长短不一或时间长造成自耦变压器烧毁事故。

3 电动机软启动控制

上述几种降压启动方法虽然减小了启动电流, 但启动转矩固定不可调, 出现了二次冲击电流以及接触器、继电器的触点损坏而造成电动机启动困难甚至堵转, 机械冲击等缺点。软启动方式改进了上述缺点, 可根据负载及电网继电保护特性将启动电流自由无级调整至最佳的恒流状态 (为额定电流的1.5~2.5倍) 。且启动平滑, 消除启动过流跳闸, 提供软停车功能, 避免了自由停车对转矩的冲击。实现了过载、缺相、过流、过热等保护。

4 结束语

综上, 三相异步电动机的启动控制方式由直接启动控制、降压启动控制到软启动控制。在生产实践中, 要从经济实用, 可根据启动方式的优缺点, 启动过程的各种参数, 电动机的起动特性、负载特性和工艺要求等, 灵活调节、选择最佳的启动方式和设备。

参考文献

[1]王海霞.电动机启动方法的分析和比较[J].机电工程技术, 2014 (02) :32-34.

启动控制 篇11

1 黑启动指导原则

四川电网是西电东送的电源点,丰富的水电资源也为四川电网的黑启动提供了众多的黑启动电源。四川电网中的水电厂不仅数量多,而且分布广泛,但其中大部分是日调节和径流式电厂,这一特性使得四川电网在丰水期和枯水期呈现出不同的运行特点,因此必须基于上述电网特点,制定四川电网黑启动的指导原则。

1.1 化整为零、分片启动

在极其严重的系统事故下电网不可能在很短时间内恢复到正常方式,也不可能一下将所有负荷恢复。将电网解列成若干独立部分是处理大面积停电事故的第一步,也是保证成功快捷实现黑启动的前提。电力公司在制定电网解列成若干独立子网方案时,应将电网网架特点与重要厂站分布情况以及各地调报送的各地区电网的结构及重要负荷的分布情况综合考虑,以最快捷的路径、最短的时间、恢复最重要的负荷作为黑启动的目标,进行系统子网的划分。系统全停后,各子网分别按各自的黑启动方案独立进行启动,条件成熟时进行并列。同时,各子网启动后还可以相互提供黑启动备用电源。

基于以上思路,以具备黑启动能力的水电机组为中心,重要负荷的恢复为路径,将全停后的四川电网划分为11个子网,各子网内均有独立的黑启动电源点,分别进行黑启动后再视相邻子网恢复情况相互联网,最终恢复全网并列运行。这11个子网基本覆盖了四川电网的主网架,同时对省会城市及重要负荷有多个子网覆盖,多途径供电。各子网在重要区域的相互重叠保证了如果一条路径有问题可马上选另一路径,极大提高了黑启动的灵活性和可靠性。

1.2 先主后次、有序供电

站(厂)用电的恢复是黑启动的先决条件,因此在各子网黑启动电源建立后,首要任务就是恢复重要厂站的站(厂)用电,以及调度中心和电信部门的供电以保证通信畅通。

在黑启动初期,不适当的负荷恢复可能造成电网频率、电压的重新崩溃,也可能造成某些线路潮流过重引发低频振荡,使黑启动过程失败。另外,由于黑启动期间远动及通信的故障,省调可能无法监视各子网频率和电压,同时指挥各子网恢复的巨大工作量,也使得省调调度员难以直接指挥各地区的负荷恢复,因此指挥负荷恢复这一影响黑启动成败的重要环节交由地调来完成。为协调各地调负荷恢复问题,各地调应根据负荷的重要程度制定出负荷恢复轮次,严格按轮次恢复负荷,送完一轮后须待频率、电压恢复到一定程度后才能送下一轮,这样避免了负荷恢复时的一哄而上,协调了地调的行为。

因此,在制定和执行各子网的黑启动方案时,在确定系统到达黑启动状态后,省调负责子网的启动,各地调、县调配合省调负责本地区电网的恢复,相互支持协调,有序地对各自管辖范围内电网进行启动和负荷的恢复。

1.3 由下到上、按级恢复

在进行黑启动时,有2种思路:一是从500 k V电网开始启动,由高电压等级电网逐步向低电压等级电网恢复;二是从220 k V或110 k V电网开始启动,由低电压等级电网逐步向高电压等级电网恢复。经过比较分析发现第2种方式比较合理,原因在于:

a.线路电压等级越高,送电时过电压问题越突出(尤其是500 k V线路),在“黑启动”初期这会增加操作难度,延长恢复时间;

b.由于用电负荷一般都在低电压等级电网中,从高电压等级电网启动相对于从低电压等级电网启动而言,发电机组至用电负荷的供电路径长,中间环节多,供电可靠性差;

c.500 k V电网电源点一般较少,220 k V、110 k V电网则电源点众多,电源点越多,供电可靠性越强,电网承受机组甩负荷冲击的能力越强;

d.黑启动初期,电网抗干扰能力很弱,加之四川电网500 k V线路地理条件恶劣,这种情况下,网内的高电压等级线路(主要是指500 k V线路)越多,线路发生故障几率越大,稳定问题(包括暂态稳定、电压稳定)越突出,电网的稳定水平越低。

因此,黑启动时尽快先恢复220 k V电网(含部分110 k V电网),待其有一定规模和足够的抗扰动能力后,在此基础上再进行500 k V电网的恢复更具有可行及操作性。

1.4 快稳兼顾、可靠扩展

在电网初步形成,进行扩展时,有2种思路:一是迅速扩大电网网架,以增加电源点和供电半径,扩大电网规模;二是稳扎稳打,先按机组容量(预留一定裕度)恢复现有电网内的用电负荷,待本网壮大后再进行扩展。两者各有特点,前者电网承受机组和线路故障能力较强,但由于负荷量小,对有无功负荷波动的抗干扰能力弱;后者对有无功负荷波动的抗干扰能力强,但抵抗电网突发性事故的能力弱。结合实际情况看,电网事故毕竟是小概率的偶然事件,而电网有无功负荷波动则几乎是必然事件,在安全可靠性上,后者优于前者。由此,应“快稳兼顾、可靠扩展”,在两者中找出最佳平衡点,衡量指标就是“最优负荷容量供电半径比P/R”。具体的最优P/R值需要经过理论计算和实验模拟来论证确定。

2 试验背景

针对前述的黑启动指导原则及划分的黑启动子网,在系统仿真分析的基础上还对其中的自一里-江油子网进行了现场试验,并对试验中可能出现的问题进行了理论分析,在验证了方案的可行性及有效性的同时也增加了黑启动系统的可靠性。

自一里电站位于涪江上游,装有2台65 MW水轮发电机组。自一里-江油子网黑启动时,首先由自一里水电站完成一台65 MW水轮发电机组的自启动,然后通过220 k V里天线、江天线启动江油电厂一台330 MW火电机组,最后通过天明变电站与四川主网相连。黑启动系统见图1。

黑启动过程中,由于承担黑启动任务的水电机组一般位于远离负荷中心的偏远山区,单机容量较小且需经长距离的输电线路才能将电力送到位于负荷中心附近的火电厂启动火电机组,为保证黑启动机组和启动通道安全,需对下述关键问题进行分析研究:过电压控制;电压降落控制;频率控制;子网的抗干扰性;继电保护配置;并网控制。

3 过电压控制

黑启动一般由具有自启动能力的水电机组自启动成功后再远距离启动火电机组,在此过程中由于恢复线路或主变运行时线路或主变的电容效应及设备的非线性就可能导致出现工频过电压、操作过电压以及谐振过电压等过电压问题,此类电力系统中电压的非正常升高已经引起了人们的足够重视,对于此类电压问题目前已有比较丰富的研究成果[8,9,10,11,12,13,14,15],但对于由于发电机进相深度过大后低励限制动作可能导致的定子过电压问题,目前在黑启动的相关研究中还没有得到应有的重视。

3.1 低励限制导致的正反馈

并网运行发电机低励限制的控制目标是保证发电机带负荷运行的稳定性。为此,当带负荷发电机处于进相运行状态且进相无功大于低励限制值时,为防止因发电机内电势进一步降低而影响发电机运行稳定性及定子端部磁通过大导致的电机定子端部过热,励磁调节器进入定无功控制方式。在此方式下,当发电机进相深度趋于增大时,励磁调节器的调节作用是增大励磁电流,以使进相无功保持不变。在被调节发电机并网运行时,调节效果与期望目标一致。但是当发电机带长空线并使低励限制动作时,由于励磁调节器的调节作用是增加励磁电流,励磁电流增大将导致机端电压增高,机端电压升高使线路充电无功呈平方律增加,线路无功流入发电机,进一步增大了电机进相深度,并使励磁调节器做进一步增大励磁的调节,此过程是一个正反馈过程,该过程会迅速使发电机电压增高到危险数值。此正反馈如图2所示。

3.2 临界线路长度

由于空载线路的工频容抗一般情况下都大于工频感抗,在电源电势的作用下,线路中的容性电流对发电机气隙磁场的增磁作用造成发电机机端电压升高并迫使发电机励磁系统降低励磁电流运行,发电机表现为受控电压源特性。黑启动期间系统接线图如图3所示,线路处于发电机空充状态。

设线路参数沿线均匀分布,忽略线路电阻及电导,对于长距离输电线路,一般需要考虑它的分布参数特性。设黑启动初期对线路充电后线路始端电压、电流分别为U1、I1,末端电压、电流分别为U2、I2,线路长度为l,线路首、末端的电压、电流之间有如下关系式[16]:

其中,、C0分别为线路单位长度电感、电容;ω为系统角频率;l为线路长度。由于空载线路末端为开路状态,所以I2=0。

发电机机端电压Ut、电流It与线路始端电压、电流有如下关系:

其中,k为理想变压器变比,Xtl为折算至主变低压侧的变压器漏抗,联立解式(1)(2)可得:

当取发电机机端电压相量为参考相量时,发电机所发视在功率为

由式(4)可知,此时发电机所发有功为零,只吸收系统无功,运行于进相状态。

实际现场使用的发电机低励限制一般为直线型或圆周型,允许进相能力可表示为QVR=f(P,Ut),本文中由于发电机为空载,因此有功P=0,所以发电机的进相能力QVR只与发电机机端电压Ut相关。当发电机进相至低励限制值时,有QG=QVR,将式(4)代入并解之有

其中,Xth为折算至主变高压侧的变压器漏抗,以上各量均为有名值。

对于低励限制为直线型或圆周型的励磁调节系统,当P=0时其内部的低励限制边界能够表示为

其中,M为计算的比例系数。将式(6)代入式(5)可得此类励磁调节器使低励限制动作的临界线路长度为

由式(7)可见,在此类情况下使低励限制动作的临界线路长度将变为常数,与发电机机端电压Ut无关,低励限制的此特性将使试图用降低充电电压数值的方法避免低励限制动作的努力无效。

因此,基于运行在自动调压方式的励磁调节器进入低励限制方式后可能出现的过电压问题的严重性,在黑启动预案中需对同步发电机带空线时进入欠励限制方式的可能性进行分析。对存在低励限制动作可能性的机组,可以采取下述措施:

a.改变低励限制门槛值;

b.取消低励限制功能;

c.条件许可时,采用多机充空线的方案;

d.为保证黑启动过程的安全,水电机组带空线成功后,应尽快加带部分负荷,使发电机尽早脱离进相运行状态,此外,黑启动初期对于变电站内的无功补偿电容器也应谨慎使用。

3.3 仿真及试验

自一里电厂主变变比为242/38.5/10.5,归算至高压侧等值电抗为29.72Ω,220 k V里天线长124 km,导线型号为LGJ-400,自一里电厂黑启动试验发电机组励磁系统中与低励限制有关的传递函数框图如图4所示。

针对上述所列系统设备参数,当发电机低励限制定值为-20 Mvar时,利用式(7)可以算得使低励限制临界动作的线路长度为124.49 km。图5给出此系统参数下,发电机带124 km里天线时低励限制未动作,随后加带5 km空载线路时因低励限制动作使线路电压升高的情况。由图5可见,由于低励限制形成的正反馈过程,发电机励磁电流(Ifd)增大,导致220 k V线路电压(U220)升高到约300 k V。RTDS仿真结果也直接证明式(7)所表达的关系是正确的。

为防止黑启动期间发生因低励限制动作而导致的过电压,试验前将自一里电厂发电机空载情况下的无功限制值由20 Mvar提高至进相30 Mvar,同时将机组的过电压保护定值改为1.2UN/1.2 s。当自一里电厂对220 k V里天线充电成功后,电厂母线电压升高到237.79 k V,发电机进相无功为19.95 Mvar,2号机已经运行在低励限制边界附近,说明试验前采取的改变低励定值的安全措施是十分必要的。自一里2号机带里天线充江天线时自一里2号机试验录波见图6(试验中各量取值分别为:发电机无功出力Q-17.4 Mvar,机端电压UAB9 883 V,励磁电压ULD43 V,励磁电流Ifd262 A)。由图6可见,为保持机端电压不变,带江天线后励磁电流降低约15%,如果试验前不改变低励限制定值,将可能造成过电压。

RTDS仿真及现场试验结果均表明,本次现场试验前采取的提高自一里电厂2号机空载进相无功限制值的措施对防止自一里单机带里天线、江天线时出现过电压是有效的。

4 电压降落控制

黑启动恢复过程中的电压降落主要是由于大容量负荷的突然投入对小系统所造成的冲击,在此期间,由于对于系统容量可比的负荷尤其是电动机负荷的突然投入,使得电压将有一个快速跌落。由文献[17]可知对于黑启动过程中的对称三相负荷恢复,可得突然带负荷瞬间计算点电压幅值为

其中,XL和RL分别为等效负荷电抗、电阻;E为线路末端电压。

由式(8)可见,黑启动过程中电压幅值降落的程度与负荷距电源点电气距离关系密切。在负荷阻抗很小的情况下,距离电源点电气距离越大,负载及线路对于发电机所表现出的综合阻抗也越大,相应的系统电压降低越小,但实际工作中空充线路的距离也不可能无限大,从而导致线路电气距离也有一个极限值。同时,过大的负荷阻抗对系统的频率稳定也有一定伤害,因此对于黑启动过程中的负荷恢复,盲目地增加RL或XL都不可取,只有在电压U的变化对于RL或XL比较灵敏的区域上考虑频率的情况下增加综合负荷的阻抗,电压水平才能有比较明显的改善,系统的稳定才能得到有效的增强。在某些条件下提高负载的功率因数,也是减小电压降落的一个有效措施。此外,由于ZLD一般与系统电压相关,因此,适当提高系统初始电压,也可以减少负荷恢复时的电压降落比[17]。

5 结语

电力系统的黑启动恢复过程涉及电力系统研究的各个方面,是一个综合的系统工程,本文以四川电网的网架结构及电源点分布为例对黑启动的指导原则及黑启动过程中的电压控制问题进行了分析研究试验验证并得出有益的结论:

a.在省级电网的黑启动过程中应该遵循化整为零、分片启动,先主后次、有序供电,由下到上、按级恢复,快稳兼顾、可靠扩展的原则有序进行电力系统的重构;