[发明专利]一种基于PLC控制的多功能同步电机励磁装置

权利要求书

1.一种基于PLC控制的多功能同步电机励磁装置，包括定子主电枢绕组、灭磁回路、双闭环负反馈调节系统，其特征在于：所述定子主电枢绕组的三相电压，经设在同步电机三相输入电源高压柜的综保装置取三相电流信号，此三个信号送来至励磁控制柜，以供分析；

所述灭磁回路的灭磁电阻以电阻串联组的形式连接构成，调整灭磁电阻阻值，根据当前需要重新选择电阻串联组阻值；

所述双闭环负反馈调节系统包括内环和外环，内环是由主电枢电流环PI调节器构成的电流环；外环是由电机速度环PI调节器构成的速度环；

所述励磁装置实现同步电机的转子励磁功能的具体包括以下步骤：

步骤S1：在同步电机工作过程中，当出现了定子合成磁势的负序与正序之比(F-/F+)20％，同步电机首先选择强励，克服三相定子绕组不对称状态的干扰影响；

步骤S2：灭磁电阻自动调整灭磁回路阻值；

步骤S3：励磁直流电压的自适应功能：自动检测同步电机的转子励磁绕组的电阻R2，根据电阻R2，励磁装置的控制PLC自动整定励磁回路的PID参数至最优。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的多功能同步电机励磁装置，其特征在于：设同步电机三相定子电流信号为：

i_A＝I_Asin(ωt) (1)

i_B＝I_Bsin(ωt-α) (2)

i_C＝I_Csin(ωt+β) (3)

根据对称分量分析法，得：

式(1)、(2)以及(3)中的α，β，ωt为同步电机三相定子电流的检测所获的相位相角，I_A、I_B、I_C为同步电机三相定子电流的检测所获的幅值；

式(4)、(5)、(6)中的θ₊、θ_-、θ₀为用对称分量法，分析正序、负序、零序电流分量的空间分布相角；其中I₊、I_-、I₀分别为分析前的各相正序、负序、零序电流分量的有效值；

以A相为例，分析后的A相正序、负序、零序分量为：

式(7)、(8)、(9)是对称分量法分析后的A相电流，其它B和C相的分析类似，不再详列；

又三相定子绕组的交流合成旋转磁场的正、负序旋转磁场为：

f₊＝F₊cos(ωt+θ₊-x) (10)

f₀＝0 (11)

f_-＝F_-cos(ωt+θ_-+x) (12)

正负序合成磁场：

f＝f₊+f_- (13)

以上式子中的f₊，f_-，f分别为同步电机定子电机三相绕组的正、负序磁动势以及合成磁势；f₊，f_-是两个旋转磁势，其旋转速度大小相同，方向相反，但幅值不等；

分别为正序、负序磁势以及合成旋转磁场的矢量表示；

设零序磁势为零；

式(15)、(16)中，N为线圈匝数，K_N1为基波绕组因数，p为极对数，I₊、I-分别为正、负序电流分量有效值。以上这些式的分析，对本专利核心技术特征表述而言只需要取正、负序磁势分量幅值F₊、F_-；

至此，根据从同步电机三相定子电源高压柜的综保装置检测出的三相定子电流的各相相位角、各相电流幅值参数，结合电机的额定铭牌参数，经过计算式(1)-(9)和式(15)、(16)的计算分析，获得定子交流合成旋转磁场的正序和负序磁势的幅值。