專利名稱：同步電機掃描控磁技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種同步電機掃描控磁技術，屬于同步電機控制技術領域。
在目前的同步電機運行故障中，勵磁故障約占60-65％，失步故障占30-35％，我國主要采用的勵磁系統為KGLF11.12，近年來發展起來的BKL型勵磁系統解決了失步保護上的某些問題，正逐漸取代KGLF11.12型勵磁系統，它們的控制方法都為模擬電路，調節精確度較低，運行穩定性差，投磁時有暫態電流和機械沖擊的影響，一次投磁成功率低。
針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種更精確、迅速且無超調的掃描控磁技術，它在掃描調磁時能把一個快速變化的勵磁電勢準確、快速地調至指定點而無超調，掃描投磁能抑制暫態電流，消除投磁引起的機械沖擊，用微機控制磁場來促使一次投磁成功。
本發明目的是這樣實現的對電機起動進行投磁，本發明用逐漸增加勵磁電勢的投磁法，它是將需投入的勵磁電勢E的額定值分為若干等分，每一工頻周波增加一定百分比的E值投磁，這樣逐漸投入勵磁電勢，就可抑制暫態電流，也可抑制沖擊電流形成的機械沖擊；投磁同時，監視電機的轉速變化，并調磁以迫使轉速按預期的加速度上升，開始監視磁場強度、電壓U、V的偏移狀態并予以及時補償，對偶然有的負荷增加，以快速增磁去克服，當電機δ角不變時，電機便進入了同步運行。
電機進入同步運行后，便可針對具體情況進行調磁，本發明提出了一種可用于許多調節過程中的基本方法，它令正在運行中的勵磁電勢EV1，對于增磁所需達到的勵磁電勢目標值EV2，我們以擴大量的EV3為起調電勢，其中使EV3-EV1大干EV2-EV1若干倍，同時通過計算機掃描監視瞬間電勢EV1的變化，當EV1＝EV2時，立即用EV2以時鐘脈沖計的觸發角En2置換En3，勵磁電勢便穩定于目標值EV2。這種調節法用于同步電機調節功率因數cosφ，功角δ、無功功率Q和效率η的過程中。
為配合調磁過程，本發明在有目的的調磁之前，根據同步電機的各主要參數在運行時的關系，歸納于一個《同步電機運行參數關系表》
P——同步電機輸入功率E——勵磁電勢Q——無功功率Ev——勵磁電勢穩定值cosφ——功率因數En——觸發角(以時鐘脈沖計量)δ——功角利用此表可簡化調節中關于參數的計算，并且對測、算、調導向。
由于同步電機定子電源電壓U和勵磁電源電壓V有可能產生偏移，本發明在調磁過程中查取相關參數時還要對這些偏移進行補償，其做法是先按勵磁裝置在額定勵磁電源電壓Vo的輸出電壓V(為便于以后的敘述把V改為這個V值最后在同步電機定子內產生的感應電勢Ev)，和相應的可控硅觸發角En間的關系作成對照表
表中Ev為等差級數增漲，En為各Ev值的對應值。令勵磁電源電壓額定值為Vo，實際值為Vt，定子電源電壓額定值為Uo，實際值為Ut，Uo/Ul＝a，Ve/Vt＝b，運行時將U、V的補償系數a、b的乘積ab去乘上述對照表中的V值，abv的值在表中對應的En便是補償后的En值，以之置換前述運行參數表中的En值，供查取用。
本發明還提出了對最高效率點進行調定的做法每一個電流半波內測一次電機的功率P，要納入勵磁裝置的電力消耗，每次測定后將Ev值增加或減少ΔEV1，每相鄰兩次的P值差相比較后，向能取得較小的P值方向增加或減少ΔEV1調節，當出現P值上升時，則取小于ΔEV1的值ΔEV2，并向使P減少的方向測定，如此反復調節，便可調得最高效率點。
由于測量的精度要求高，計算又十分繁碩，且計算又略去了定子回路的電阻，參數表格也不能無限廣大，故本發明還考慮到對調節精度進行校正，它是將已調得的勵磁電勢值視為EV1，針對預定目標值EV2，再用前述的基本方法置換法調一次，便得到更精確的EV2值。
本發明的掃描控磁技術，它可用全數字式微機來實現自動掃描、控制，從局部到整體統一作測、算、調工作。
掃描調磁的基本方法置換法還可用于交流電磁調速電機和直流電機的調磁。由于交流電磁調速電機和直流電機都是異步電機，所以對同步電機運行的參數關系表需做改動，表格仍用E(Ev、En)和P為主軸，各小格則填入轉速n，以供查取用；再者，這種設備因有調速而必包括兩個慣性環節，用置換法需分兩步進行，先對于需達到的勵磁電勢目標值EV2，用擴大量的EV3為起調電勢，待電機轉速n達到略低于EV2對應的轉速n2時，把磁場調至略高于EV2處，直到電機轉速達到n2時，立即把磁場置換為要求的EV2值。
本發明涉及的掃描控磁技術，掃描調磁采用了提高起調電壓，并在起調值達到目標值的瞬間轉換勵磁電壓，利用自制的參數關系表并結合對同步電機定子線電壓和勵磁裝置電源電壓偏移進行補償和對調節精度的校正，使調磁過程迅速、簡化，且結果準確、穩定，掃描投磁的逐漸投磁法，負荷增減等及時處理，能有效地抑制暫態電流，消除投磁引起的機械沖擊，促使電機順利進入同步。
本發明涉及的掃描控磁技術，對投磁時為保證一次成功而對電機轉速變化，負荷增減、磁場強度是否正常等的處理，調磁中對電機定子電源電壓U和勵磁電源電壓V偏移的補償，調最高效率點，以及精度校正這些技術是根據電機的運行狀況和調磁的目的來選擇使用的，從以下的實施例可對本發明技術作進一步了解。
實施例1起動同步電機(用籠形異步電機特征)，當電機轉速升至同步轉速的95％時，用逐漸投磁法投磁，把需投入的勵磁電勢E的額定值Eo分為100等分，每一工頻周波投入Eo的1％的勵磁電勢。同時用微機技術掃描監視電機的負荷是否與預期基本相符，如有差距，則用增減磁來補償，同時監視電機轉速，磁場強度等的狀況，并用微機技術即時處理，當電機δ角不變時，表示電機進入了同步運行，便可進入調磁過程。
現在我們選擇調E取得最大效率點，在每一個電流正半波內測一次電機的功率P的值，每次測定后，將Ev值增加ΔEV1，用勵磁電勢置換技術來調，令增加ΔEV1后的值為EV2從《同步電機運行參數關系表》中查出EV2以時鐘脈沖計的觸發角En2；我們用EV3為起調電勢，使EV3-EV大于EV2-EV若干倍，待E的瞬間值Evt＝EV2時，用EV2以時鐘脈沖計的觸發角En2取代EV3的觸發角EV3，之后，再測功率P的變化，每相鄰兩次的P值差相比較后，向較小的P值方向增加ΔEV1調節，當出現P值上升時，則減少小于ΔEV1為ΔEV2，并向P減少的方向調節，如此反復，便可調得最大效率點。
實施例2在同步電機進入同同步轉速后，我們選擇調δ角，當轉子旋轉一周時都能得到一次測δ角(U與E間的電角差)的機會，然后取任一次測得的δ值與同工頻周波內測得的電機P值，查《同步電機運行參數關系表》，在這個P所在的橫行內找這個δ值所在的直行的E值，令其為EV1，δ值為δ1，再定要求調的δ值為δ2，則δ2所在的直行的E值為EV2，以此可查得En2，計算EV3，然后查得EV3相應的En3值。于是我們以EV3為起調電勢起調，監視EV1的變化，待E的瞬間值EV1＝EV2時，用EV2以時鐘脈沖計的觸發角En2取代EV3的觸發角En3，即得穩定的EV2。接下來繼續測δ，若與要求的δ2值有誤差，則以新測得的δ為δ1，原要求的δ2仍為δ2，再用以上方法調一次，以提高調節精度。
權利要求
1.一種同步電機掃描控磁技術，它把同步電機起動的掃描投磁和運行中的掃描調磁過程統一處理，其特征在于A、掃描投磁a.用逐漸投磁法，作法是把需投入的勵磁電勢E的額定值Ee分為若干等分，每一工頻周波增加一定百分比的Ee值投磁，逐步投入以抑制暫態電流和機械沖擊；b.投磁的同時，開始用微機掃描監視電機轉速變化，負荷增減情況，以及磁場強度、勵磁裝置和電機定子的電源電壓等是否正常，并利用微機及時處理，以保證電機順利進入同步；B、掃描調磁，其基本方法是置換法，令正在運行中的勵磁電勢為EV1，增磁所需達到的勵磁電勢目標值為EV2，用EV3為起調電勢，使EV3-EV1大于EV2-EV1若干倍，待E的瞬間值Evt＝EV2時，用EV2以時鐘脈沖計的觸發角En2取代EV3的觸發角En3，勵磁電勢便穩定于EV2；此法用在同步電機調節功率因數cosφ、功角δ、無功功率Q和效率n的任一過程中。
2.根據權利要求1所述的掃描控磁技術，其特征在于掃描調磁有一個用計算機計算成的運行參數表，它表示勵磁電勢E、功率P、功率因數cosφ、無功功率Q和功角δ在運行中的關系，用來簡化運行中的計算和對測、算、調導向。
3.根據權利要求1所述的掃描控磁技術，掃描調磁在調節中還有A、對同步電機定子線電壓U和勵磁裝置電源電壓V偏移進行補償，先按勵磁裝置在額定電源電壓Ve下的輸出電壓V，和相應的以時鐘脈沖計的可控硅觸發角En間的關系作成對照表，運行時將U、V的補償系數a、b的乘積ab去乘上述對照表中的V值，abV值在表中對應的En值便是補償后的En值，以之置換前述運行參數表中需查的En值；B、對最高效率點進行調定每一個電流正半波內測一次電機的功率P，每次測定后將Ev值增或減ΔEV1，每相鄰兩次的P值差相比較后，向能取得較小的P值方向增或減ΔEV1，當出現P值上升時，則取小于ΔEV1的值ΔEV2，向使P減少的方向繼續測定，如此反復調節便可得最佳效率點；C、對調節精度進行校正將已調得的勵磁電勢值視為EV1，針對預定目標值EV2，再用置換法調一次，便得更精確的EV2值。
4.根據權利要求1所述的掃描控磁技術，掃描調磁的基本方法置換法可用于交流電磁調速電機和直流電機的調磁。
全文摘要
本發明涉及一種同步電機掃描控磁技術，包括掃描調磁和掃描投磁，掃描投磁時逐漸增加勵磁電勢投磁，以抑制暫態電流，避開機械沖擊，同時監視主機運行狀況并以微機控制其按要求條件進入同步；掃描調磁采用提高起調電壓，并在起調值達到目標值時轉換勵磁電壓，利用自制的參數關系表，并結合對電機定子線電壓和勵磁裝置電源電壓偏移進行補償和精度調節，使調磁準確、快速、無超調。
文檔編號H02P6/00GK1159097SQ9610148
公開日1997年9月10日 申請日期1996年3月5日 優先權日1996年3月5日
發明者涂鉅達, 徐洪峰, 黃河清, 呂少偉, 董林, 楊智 申請人:重慶鋼鐵集團設計院