高壓同步電機的變頻控制

摘 要：通過介紹高壓同步電動機的變頻控制，并比較它與異步電機變頻控制的區(qū)別，為今后同步電機的變頻改造提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：同步電機；變頻控制；勵磁；轉(zhuǎn)子

中圖分類號：TM341 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0016-02

1 工廠現(xiàn)狀

如何采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境和社會可接受的一切措施來提高能源和資源的利用效率，是每個企業(yè)面臨的實際問題，因為只有提高能源的利用效率，才能在市場競爭中處于有利地位。

變頻作為一種常用的、高效的節(jié)能手段已被大家所熟知，但在企業(yè)的原有建設(shè)中，變頻并不能在所有的項目中得到運用，因此，我們還需要對多種設(shè)備進行改造，讓它們在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用的同時有效地節(jié)約能源。在本設(shè)計項目中，有2臺燒結(jié)主抽風(fēng)機為舊有的風(fēng)機，主抽風(fēng)機電機為同步電動機，計劃對其進行變頻改造。

2 同步電機原理

同步電機是交流旋轉(zhuǎn)電機的一種，因轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速而得名，它與異步電動機的不同之處在于其轉(zhuǎn)速與頻率之間有著嚴格的對應(yīng)關(guān)系。同步電機是由其極數(shù)與交流電頻率決定的按一定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的電機，稱此轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。

同步電動機還有一個很大的優(yōu)點，就是可以通過控制勵磁來調(diào)節(jié)它的功率因素，可使功率因素高達1.0，甚至更高。但同步電機啟動費事，且重載時有振蕩以致失步的危險。自變頻技術(shù)得到很大的發(fā)展后，同步電機運行的問題得到了根本解決。

現(xiàn)有同步電動機的啟動基本上為異步啟動方式，分為異步啟動和牽入同步兩個階段，啟動的步驟是：①先接入定子電源。為了限制啟動電流，可采取固態(tài)或液態(tài)軟啟動。②開始啟動，同時在轉(zhuǎn)子電路中加入放電電阻。③當(dāng)勵磁柜中的檢測設(shè)備檢測到電機的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的90%時，發(fā)出投全壓信號，并切除軟啟動裝置。定子繞組星點端接，電機繼續(xù)升速。④當(dāng)電機達到亞同步轉(zhuǎn)速時，切除放電電阻，投入直流勵磁。異步啟動完成后，牽入同步。

3 變頻控制

同步電機與普通異步電機的主要區(qū)別是：同步電機在運行時，定子電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間的功角必須保持在某一范圍內(nèi)，否則將會導(dǎo)致系統(tǒng)失步。在電機啟動之初，功角是任意的，但必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)摹罢健边^程將功角控制在一定范圍內(nèi)，然后電機才能進入穩(wěn)定的同步運行狀態(tài)。因此，啟動整步問題是變頻器驅(qū)動同步電動機運行的關(guān)鍵。

變頻器驅(qū)動同步電機時采用的是帶勵啟動方式，即在啟動前，先由勵磁裝置向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流。勵磁電勢的轉(zhuǎn)子磁勢在開始運行時為一定值，然后變頻器內(nèi)部通過矢量控制方式向同步電機的定子繞組輸出適當(dāng)頻率的電壓，使電機的頻率從0緩慢上升，那么旋轉(zhuǎn)磁場的頻率也會逐漸上升。由同步電動機的轉(zhuǎn)速公式，即公式（1）可知，f發(fā)生變化時，n也在變，即旋轉(zhuǎn)磁場牽引轉(zhuǎn)子緩慢地同步加速，直到設(shè)定轉(zhuǎn)速。

4 解決方案

燒結(jié)主抽系統(tǒng)目前設(shè)置了2臺風(fēng)機，風(fēng)機的電機功率為7 800 kW。目前運行的兩臺風(fēng)機采用的是一套軟啟動器，啟動一臺成功后先并網(wǎng)運行，然后軟啟動器退出運行；而后軟啟動器再啟動另一臺風(fēng)機，啟動成功后并網(wǎng)運行，然后軟啟動器退出運行，風(fēng)機正常運行。由于風(fēng)機電機不能調(diào)速運行，只能靠調(diào)節(jié)風(fēng)機擋板的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，因此浪費大量電能。本次將對2臺風(fēng)機進行變頻改造，來調(diào)節(jié)電機的速度，進而滿足生產(chǎn)的需要和節(jié)約電能。

對2臺風(fēng)機進行改造后，整個系統(tǒng)由高、低壓配電系統(tǒng)，高壓變頻器，自控系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)，電機，主抽風(fēng)機及其輔助控制系統(tǒng)（包括油泵系統(tǒng)（OS）、冷卻系統(tǒng)（CS）等）等組成。改造后的系統(tǒng)圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)任意一臺電機能由任意一臺變頻器啟動并調(diào)速，這樣，即使一臺變頻器出現(xiàn)故障，也還有一臺電機在工頻運行，一臺變頻器也在運行中。在切換變頻器時，通過開關(guān)切換變頻器電源即可控制電機調(diào)速運行，但一段母線不允許同時帶動兩臺電機運行。本次改造工程的高壓配電系統(tǒng)開關(guān)比較多（QF11～QF19、QF21～QF29），為了保證系統(tǒng)運行的安全，必須有可靠的聯(lián)鎖邏輯和切換邏輯。聯(lián)鎖邏輯能夠保證一段母線不同時帶動兩臺電機運行、兩段母線不同時為一臺變頻器供電、一臺變頻器不同時控制兩臺電機；切換邏輯能夠保證同一臺電機可以在工頻運行和變頻運行之間進行可靠的切換，避免切換過程中出現(xiàn)跳閘等故障。

針對以上高壓電氣主接線圖，電氣聯(lián)鎖邏輯如下：①同一段母線不同時帶動兩臺電機運行（QF13、QF14、QF24互鎖；QF23、QF24、QF14互鎖）；②兩段母線不同時為一臺變頻器供電（QF13、QF24互鎖；QF23、QF14互鎖）；③同一臺變頻器不同時控制兩臺電機（QF18、QF19互鎖；QF28、QF29互鎖）；④同一臺電機不同時受兩臺變頻控制（QF18、QF28互鎖；QF19、QF29互鎖）；⑤同一臺電機不同時在工頻和變頻模式之間運行（QF12和QF18、QF28聯(lián)鎖；QF22和QF22、QF29聯(lián)鎖）。

自控系統(tǒng)由主抽風(fēng)機監(jiān)控柜（AC01、AC02）、高壓開關(guān)監(jiān)控柜（AC03）和PLC等組成。PLC程序監(jiān)控系統(tǒng)具有多參量（溫度、液位、流量、壓力等）、多任務(wù)（油泵啟停、閥門開啟、聯(lián)鎖保護等）、多設(shè)備（電機、開關(guān)、閥門等）的特點。系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（DAS）、過程邏輯處理子系統(tǒng)（SCS）、信息處理子系統(tǒng)和軟件功能塊四大部分組成。

5 同步電動機變頻裝置的優(yōu)點

使用同步電動機變頻裝置有以下一些優(yōu)點：①先投勵磁，然后變頻器輸出電壓。電機軟啟動無沖擊，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動過程簡單。②變頻器會自動跟蹤轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和變頻器的輸出頻率同步，而不會引起過流跳閘，這延長了電機的使用壽命。③諧波小于3%，變頻器整流橋脈沖數(shù)不低于48脈沖。對電流和電壓進行矢量控制，可精確地控制轉(zhuǎn)速和輸出電壓。④變頻器會在電網(wǎng)掉電時停止輸出，并在電網(wǎng)恢復(fù)后自動跟蹤電機轉(zhuǎn)速重新啟動，而不會引起過流跳閘，這減少了用戶的停機次數(shù)，進而提高了生產(chǎn)效率。⑤變頻器輸出的電壓波形和轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%，有效降低了電機的磨損和溫升，提高了系統(tǒng)的使用壽命，節(jié)省了維護費用。⑥變頻器在整個調(diào)速范圍內(nèi)的整機效率達到了96%以上。⑦轉(zhuǎn)子的勵磁電流為定值，變頻器自動調(diào)整輸出定子轉(zhuǎn)矩電流達到指令值，以適應(yīng)負載波動，而不會過勵磁。

6 結(jié)束語

綜上所述，無論是異步電機還是同步電機，都可以進行變頻改造，尤其是同步電機，對其進行改造后既能夠節(jié)省能源，又能提高功率因素，進而給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

作者簡介：張文斌（1971—），男，山西太原人，畢業(yè)于北京機械工業(yè)學(xué)院自動化系，大學(xué)本科，工程師，目前主要從事冶金電氣設(shè)計方面的工作。

〔編輯：王霞〕

Abstract： This article mainly introduces frequency conversion control of high voltage synchronous motors， and compared with different asynchronous motors frequency conversion control， for the future of the synchronous motor frequency conversion transformation provides the reference basis.

Key words： synchronous motors； frequency conversion control； excitation； rotor

摘 要：通過介紹高壓同步電動機的變頻控制，并比較它與異步電機變頻控制的區(qū)別，為今后同步電機的變頻改造提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：同步電機；變頻控制；勵磁；轉(zhuǎn)子

中圖分類號：TM341 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0016-02

1 工廠現(xiàn)狀

如何采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境和社會可接受的一切措施來提高能源和資源的利用效率，是每個企業(yè)面臨的實際問題，因為只有提高能源的利用效率，才能在市場競爭中處于有利地位。

變頻作為一種常用的、高效的節(jié)能手段已被大家所熟知，但在企業(yè)的原有建設(shè)中，變頻并不能在所有的項目中得到運用，因此，我們還需要對多種設(shè)備進行改造，讓它們在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用的同時有效地節(jié)約能源。在本設(shè)計項目中，有2臺燒結(jié)主抽風(fēng)機為舊有的風(fēng)機，主抽風(fēng)機電機為同步電動機，計劃對其進行變頻改造。

2 同步電機原理

同步電機是交流旋轉(zhuǎn)電機的一種，因轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速而得名，它與異步電動機的不同之處在于其轉(zhuǎn)速與頻率之間有著嚴格的對應(yīng)關(guān)系。同步電機是由其極數(shù)與交流電頻率決定的按一定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的電機，稱此轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。

同步電動機還有一個很大的優(yōu)點，就是可以通過控制勵磁來調(diào)節(jié)它的功率因素，可使功率因素高達1.0，甚至更高。但同步電機啟動費事，且重載時有振蕩以致失步的危險。自變頻技術(shù)得到很大的發(fā)展后，同步電機運行的問題得到了根本解決。

現(xiàn)有同步電動機的啟動基本上為異步啟動方式，分為異步啟動和牽入同步兩個階段，啟動的步驟是：①先接入定子電源。為了限制啟動電流，可采取固態(tài)或液態(tài)軟啟動。②開始啟動，同時在轉(zhuǎn)子電路中加入放電電阻。③當(dāng)勵磁柜中的檢測設(shè)備檢測到電機的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的90%時，發(fā)出投全壓信號，并切除軟啟動裝置。定子繞組星點端接，電機繼續(xù)升速。④當(dāng)電機達到亞同步轉(zhuǎn)速時，切除放電電阻，投入直流勵磁。異步啟動完成后，牽入同步。

3 變頻控制

同步電機與普通異步電機的主要區(qū)別是：同步電機在運行時，定子電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間的功角必須保持在某一范圍內(nèi)，否則將會導(dǎo)致系統(tǒng)失步。在電機啟動之初，功角是任意的，但必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)摹罢健边^程將功角控制在一定范圍內(nèi)，然后電機才能進入穩(wěn)定的同步運行狀態(tài)。因此，啟動整步問題是變頻器驅(qū)動同步電動機運行的關(guān)鍵。

變頻器驅(qū)動同步電機時采用的是帶勵啟動方式，即在啟動前，先由勵磁裝置向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流。勵磁電勢的轉(zhuǎn)子磁勢在開始運行時為一定值，然后變頻器內(nèi)部通過矢量控制方式向同步電機的定子繞組輸出適當(dāng)頻率的電壓，使電機的頻率從0緩慢上升，那么旋轉(zhuǎn)磁場的頻率也會逐漸上升。由同步電動機的轉(zhuǎn)速公式，即公式（1）可知，f發(fā)生變化時，n也在變，即旋轉(zhuǎn)磁場牽引轉(zhuǎn)子緩慢地同步加速，直到設(shè)定轉(zhuǎn)速。

4 解決方案

燒結(jié)主抽系統(tǒng)目前設(shè)置了2臺風(fēng)機，風(fēng)機的電機功率為7 800 kW。目前運行的兩臺風(fēng)機采用的是一套軟啟動器，啟動一臺成功后先并網(wǎng)運行，然后軟啟動器退出運行；而后軟啟動器再啟動另一臺風(fēng)機，啟動成功后并網(wǎng)運行，然后軟啟動器退出運行，風(fēng)機正常運行。由于風(fēng)機電機不能調(diào)速運行，只能靠調(diào)節(jié)風(fēng)機擋板的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，因此浪費大量電能。本次將對2臺風(fēng)機進行變頻改造，來調(diào)節(jié)電機的速度，進而滿足生產(chǎn)的需要和節(jié)約電能。

對2臺風(fēng)機進行改造后，整個系統(tǒng)由高、低壓配電系統(tǒng)，高壓變頻器，自控系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)，電機，主抽風(fēng)機及其輔助控制系統(tǒng)（包括油泵系統(tǒng)（OS）、冷卻系統(tǒng)（CS）等）等組成。改造后的系統(tǒng)圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)任意一臺電機能由任意一臺變頻器啟動并調(diào)速，這樣，即使一臺變頻器出現(xiàn)故障，也還有一臺電機在工頻運行，一臺變頻器也在運行中。在切換變頻器時，通過開關(guān)切換變頻器電源即可控制電機調(diào)速運行，但一段母線不允許同時帶動兩臺電機運行。本次改造工程的高壓配電系統(tǒng)開關(guān)比較多（QF11～QF19、QF21～QF29），為了保證系統(tǒng)運行的安全，必須有可靠的聯(lián)鎖邏輯和切換邏輯。聯(lián)鎖邏輯能夠保證一段母線不同時帶動兩臺電機運行、兩段母線不同時為一臺變頻器供電、一臺變頻器不同時控制兩臺電機；切換邏輯能夠保證同一臺電機可以在工頻運行和變頻運行之間進行可靠的切換，避免切換過程中出現(xiàn)跳閘等故障。

針對以上高壓電氣主接線圖，電氣聯(lián)鎖邏輯如下：①同一段母線不同時帶動兩臺電機運行（QF13、QF14、QF24互鎖；QF23、QF24、QF14互鎖）；②兩段母線不同時為一臺變頻器供電（QF13、QF24互鎖；QF23、QF14互鎖）；③同一臺變頻器不同時控制兩臺電機（QF18、QF19互鎖；QF28、QF29互鎖）；④同一臺電機不同時受兩臺變頻控制（QF18、QF28互鎖；QF19、QF29互鎖）；⑤同一臺電機不同時在工頻和變頻模式之間運行（QF12和QF18、QF28聯(lián)鎖；QF22和QF22、QF29聯(lián)鎖）。

自控系統(tǒng)由主抽風(fēng)機監(jiān)控柜（AC01、AC02）、高壓開關(guān)監(jiān)控柜（AC03）和PLC等組成。PLC程序監(jiān)控系統(tǒng)具有多參量（溫度、液位、流量、壓力等）、多任務(wù)（油泵啟停、閥門開啟、聯(lián)鎖保護等）、多設(shè)備（電機、開關(guān)、閥門等）的特點。系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（DAS）、過程邏輯處理子系統(tǒng)（SCS）、信息處理子系統(tǒng)和軟件功能塊四大部分組成。

5 同步電動機變頻裝置的優(yōu)點

使用同步電動機變頻裝置有以下一些優(yōu)點：①先投勵磁，然后變頻器輸出電壓。電機軟啟動無沖擊，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動過程簡單。②變頻器會自動跟蹤轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和變頻器的輸出頻率同步，而不會引起過流跳閘，這延長了電機的使用壽命。③諧波小于3%，變頻器整流橋脈沖數(shù)不低于48脈沖。對電流和電壓進行矢量控制，可精確地控制轉(zhuǎn)速和輸出電壓。④變頻器會在電網(wǎng)掉電時停止輸出，并在電網(wǎng)恢復(fù)后自動跟蹤電機轉(zhuǎn)速重新啟動，而不會引起過流跳閘，這減少了用戶的停機次數(shù)，進而提高了生產(chǎn)效率。⑤變頻器輸出的電壓波形和轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%，有效降低了電機的磨損和溫升，提高了系統(tǒng)的使用壽命，節(jié)省了維護費用。⑥變頻器在整個調(diào)速范圍內(nèi)的整機效率達到了96%以上。⑦轉(zhuǎn)子的勵磁電流為定值，變頻器自動調(diào)整輸出定子轉(zhuǎn)矩電流達到指令值，以適應(yīng)負載波動，而不會過勵磁。

6 結(jié)束語

綜上所述，無論是異步電機還是同步電機，都可以進行變頻改造，尤其是同步電機，對其進行改造后既能夠節(jié)省能源，又能提高功率因素，進而給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

作者簡介：張文斌（1971—），男，山西太原人，畢業(yè)于北京機械工業(yè)學(xué)院自動化系，大學(xué)本科，工程師，目前主要從事冶金電氣設(shè)計方面的工作。

〔編輯：王霞〕

Abstract： This article mainly introduces frequency conversion control of high voltage synchronous motors， and compared with different asynchronous motors frequency conversion control， for the future of the synchronous motor frequency conversion transformation provides the reference basis.

Key words： synchronous motors； frequency conversion control； excitation； rotor

摘 要：通過介紹高壓同步電動機的變頻控制，并比較它與異步電機變頻控制的區(qū)別，為今后同步電機的變頻改造提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：同步電機；變頻控制；勵磁；轉(zhuǎn)子

中圖分類號：TM341 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0016-02

1 工廠現(xiàn)狀

如何采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境和社會可接受的一切措施來提高能源和資源的利用效率，是每個企業(yè)面臨的實際問題，因為只有提高能源的利用效率，才能在市場競爭中處于有利地位。

變頻作為一種常用的、高效的節(jié)能手段已被大家所熟知，但在企業(yè)的原有建設(shè)中，變頻并不能在所有的項目中得到運用，因此，我們還需要對多種設(shè)備進行改造，讓它們在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用的同時有效地節(jié)約能源。在本設(shè)計項目中，有2臺燒結(jié)主抽風(fēng)機為舊有的風(fēng)機，主抽風(fēng)機電機為同步電動機，計劃對其進行變頻改造。

2 同步電機原理

同步電機是交流旋轉(zhuǎn)電機的一種，因轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速而得名，它與異步電動機的不同之處在于其轉(zhuǎn)速與頻率之間有著嚴格的對應(yīng)關(guān)系。同步電機是由其極數(shù)與交流電頻率決定的按一定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的電機，稱此轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。

同步電動機還有一個很大的優(yōu)點，就是可以通過控制勵磁來調(diào)節(jié)它的功率因素，可使功率因素高達1.0，甚至更高。但同步電機啟動費事，且重載時有振蕩以致失步的危險。自變頻技術(shù)得到很大的發(fā)展后，同步電機運行的問題得到了根本解決。

現(xiàn)有同步電動機的啟動基本上為異步啟動方式，分為異步啟動和牽入同步兩個階段，啟動的步驟是：①先接入定子電源。為了限制啟動電流，可采取固態(tài)或液態(tài)軟啟動。②開始啟動，同時在轉(zhuǎn)子電路中加入放電電阻。③當(dāng)勵磁柜中的檢測設(shè)備檢測到電機的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的90%時，發(fā)出投全壓信號，并切除軟啟動裝置。定子繞組星點端接，電機繼續(xù)升速。④當(dāng)電機達到亞同步轉(zhuǎn)速時，切除放電電阻，投入直流勵磁。異步啟動完成后，牽入同步。

3 變頻控制

同步電機與普通異步電機的主要區(qū)別是：同步電機在運行時，定子電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間的功角必須保持在某一范圍內(nèi)，否則將會導(dǎo)致系統(tǒng)失步。在電機啟動之初，功角是任意的，但必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)摹罢健边^程將功角控制在一定范圍內(nèi)，然后電機才能進入穩(wěn)定的同步運行狀態(tài)。因此，啟動整步問題是變頻器驅(qū)動同步電動機運行的關(guān)鍵。

變頻器驅(qū)動同步電機時采用的是帶勵啟動方式，即在啟動前，先由勵磁裝置向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流。勵磁電勢的轉(zhuǎn)子磁勢在開始運行時為一定值，然后變頻器內(nèi)部通過矢量控制方式向同步電機的定子繞組輸出適當(dāng)頻率的電壓，使電機的頻率從0緩慢上升，那么旋轉(zhuǎn)磁場的頻率也會逐漸上升。由同步電動機的轉(zhuǎn)速公式，即公式（1）可知，f發(fā)生變化時，n也在變，即旋轉(zhuǎn)磁場牽引轉(zhuǎn)子緩慢地同步加速，直到設(shè)定轉(zhuǎn)速。

4 解決方案

燒結(jié)主抽系統(tǒng)目前設(shè)置了2臺風(fēng)機，風(fēng)機的電機功率為7 800 kW。目前運行的兩臺風(fēng)機采用的是一套軟啟動器，啟動一臺成功后先并網(wǎng)運行，然后軟啟動器退出運行；而后軟啟動器再啟動另一臺風(fēng)機，啟動成功后并網(wǎng)運行，然后軟啟動器退出運行，風(fēng)機正常運行。由于風(fēng)機電機不能調(diào)速運行，只能靠調(diào)節(jié)風(fēng)機擋板的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量，因此浪費大量電能。本次將對2臺風(fēng)機進行變頻改造，來調(diào)節(jié)電機的速度，進而滿足生產(chǎn)的需要和節(jié)約電能。

對2臺風(fēng)機進行改造后，整個系統(tǒng)由高、低壓配電系統(tǒng)，高壓變頻器，自控系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)，電機，主抽風(fēng)機及其輔助控制系統(tǒng)（包括油泵系統(tǒng)（OS）、冷卻系統(tǒng)（CS）等）等組成。改造后的系統(tǒng)圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)任意一臺電機能由任意一臺變頻器啟動并調(diào)速，這樣，即使一臺變頻器出現(xiàn)故障，也還有一臺電機在工頻運行，一臺變頻器也在運行中。在切換變頻器時，通過開關(guān)切換變頻器電源即可控制電機調(diào)速運行，但一段母線不允許同時帶動兩臺電機運行。本次改造工程的高壓配電系統(tǒng)開關(guān)比較多（QF11～QF19、QF21～QF29），為了保證系統(tǒng)運行的安全，必須有可靠的聯(lián)鎖邏輯和切換邏輯。聯(lián)鎖邏輯能夠保證一段母線不同時帶動兩臺電機運行、兩段母線不同時為一臺變頻器供電、一臺變頻器不同時控制兩臺電機；切換邏輯能夠保證同一臺電機可以在工頻運行和變頻運行之間進行可靠的切換，避免切換過程中出現(xiàn)跳閘等故障。

針對以上高壓電氣主接線圖，電氣聯(lián)鎖邏輯如下：①同一段母線不同時帶動兩臺電機運行（QF13、QF14、QF24互鎖；QF23、QF24、QF14互鎖）；②兩段母線不同時為一臺變頻器供電（QF13、QF24互鎖；QF23、QF14互鎖）；③同一臺變頻器不同時控制兩臺電機（QF18、QF19互鎖；QF28、QF29互鎖）；④同一臺電機不同時受兩臺變頻控制（QF18、QF28互鎖；QF19、QF29互鎖）；⑤同一臺電機不同時在工頻和變頻模式之間運行（QF12和QF18、QF28聯(lián)鎖；QF22和QF22、QF29聯(lián)鎖）。

自控系統(tǒng)由主抽風(fēng)機監(jiān)控柜（AC01、AC02）、高壓開關(guān)監(jiān)控柜（AC03）和PLC等組成。PLC程序監(jiān)控系統(tǒng)具有多參量（溫度、液位、流量、壓力等）、多任務(wù)（油泵啟停、閥門開啟、聯(lián)鎖保護等）、多設(shè)備（電機、開關(guān)、閥門等）的特點。系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（DAS）、過程邏輯處理子系統(tǒng)（SCS）、信息處理子系統(tǒng)和軟件功能塊四大部分組成。

5 同步電動機變頻裝置的優(yōu)點

使用同步電動機變頻裝置有以下一些優(yōu)點：①先投勵磁，然后變頻器輸出電壓。電機軟啟動無沖擊，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動過程簡單。②變頻器會自動跟蹤轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和變頻器的輸出頻率同步，而不會引起過流跳閘，這延長了電機的使用壽命。③諧波小于3%，變頻器整流橋脈沖數(shù)不低于48脈沖。對電流和電壓進行矢量控制，可精確地控制轉(zhuǎn)速和輸出電壓。④變頻器會在電網(wǎng)掉電時停止輸出，并在電網(wǎng)恢復(fù)后自動跟蹤電機轉(zhuǎn)速重新啟動，而不會引起過流跳閘，這減少了用戶的停機次數(shù)，進而提高了生產(chǎn)效率。⑤變頻器輸出的電壓波形和轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%，有效降低了電機的磨損和溫升，提高了系統(tǒng)的使用壽命，節(jié)省了維護費用。⑥變頻器在整個調(diào)速范圍內(nèi)的整機效率達到了96%以上。⑦轉(zhuǎn)子的勵磁電流為定值，變頻器自動調(diào)整輸出定子轉(zhuǎn)矩電流達到指令值，以適應(yīng)負載波動，而不會過勵磁。

6 結(jié)束語

綜上所述，無論是異步電機還是同步電機，都可以進行變頻改造，尤其是同步電機，對其進行改造后既能夠節(jié)省能源，又能提高功率因素，進而給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

作者簡介：張文斌（1971—），男，山西太原人，畢業(yè)于北京機械工業(yè)學(xué)院自動化系，大學(xué)本科，工程師，目前主要從事冶金電氣設(shè)計方面的工作。

〔編輯：王霞〕

Abstract： This article mainly introduces frequency conversion control of high voltage synchronous motors， and compared with different asynchronous motors frequency conversion control， for the future of the synchronous motor frequency conversion transformation provides the reference basis.

Key words： synchronous motors； frequency conversion control； excitation； rotor