[发明专利]一种基于PLC控制的多功能同步电机励磁装置

说明书

本发明公开了一种基于PLC控制的多功能同步电机励磁装置，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。本发明的灭磁回路的灭磁电阻，以在励磁装置柜内以电阻串联组的形式连接构成，可自动调整灭磁电阻阻值、也可人为干预，以使得励磁直流电源更稳定可靠。

技术领域

本发明涉及电气自动化技术领域，具体为一种基于PLC控制的多功能同步电机励磁装置。

背景技术

目前工程技术上的大型同步电机启动控制的有关转子回路以及同步电机励磁装置的励磁直流电源、灭磁电阻等几个环节的技术细节：

1.1同步电机的启动程序：

异步启动、亚同步顺极性投励、同步运行。

同步电机开始异步启动时，定子回路被接通三相交流电源，立即在定子绕组上产生交变旋转磁场，并在转子励磁绕组内感应出电势，转子绕组为单相绕组，也是励磁绕组；

同步电机励磁装置的PLC控制器，控制励磁装置的灭磁回路接通转子绕组，灭磁电阻与转子绕组串联，共同构成闭合回路，频率为sf₁的转子感应交流电流，在异步启动过程中产生异步转矩，同时转子回路的灭磁电阻，将感应电流以热量形式消耗掉(灭磁电阻实质是板状电阻，陶瓷片上单层缠绕着的电阻热丝)。启动开始瞬间转子绕组的异步感应电势e的峰值约为三相定子线电压U_A的10％，同步电机转差率s＝1，并立即下降，此后的异步启动过程一直伴随有e↓、s↓的衰减趋势。

励磁装置的取样检测电路始终在线检测转子绕组上的交流感应电势的交流波形及频率，励磁装置的控制PLC对检测到的感应交流波形的幅值和频率进行分析；

当同步电机处于正常的三相交流电流对称状态下，同步电机检测转子上获取的亚同步信号、转子上感应交流电势的波形和阈值图如图1-2、图3所示：

图1中的交流波头是励磁装置的转子取样检测电路，检测到的转子感应交流电势波头的正向部分，阈值波形是指经过励磁装置的控制器阈值函数组，计算过滤之后的转子感应交流电势脉冲矩形波；(阈值波、励磁装置的控制器阈值函数组也是本励磁装置的又一核心技术)图4中脉冲矩形波的幅值E,是转子感应交流电势e的幅值；脉冲矩形波的频率，空占比，是当(s≈0.05)时，转子上出现的感应交流电势的频率；

分析投励条件：①在同步电机转差率s≈0.05，相应的脉冲矩形波的频率约为2-3Hz时，即同步电机的亚同步时刻；②脉冲矩形波的幅值小于励磁直流电压U_f,即∣E∣U_f(即阈值波的含义)；③当出现了转子感应交流电势脉冲矩形波的上升沿时刻；④三相定子绕阻的对称状态下合成磁势为圆形，或近似圆形，负序与正序分量之比约为F_-/F₊20％(具体数值现场定)。①②③④同时具备的时刻即同步电机的投励时刻，此时本励磁装置的控制PLC适时发出投励控制信号，将励磁直流电源投入到转子回路，同时切断灭磁回路灭磁电阻。在转子上新投入的直流励磁电压产生的转子磁势，与定子交变旋转磁场组成的气隙磁场作用，将同步电机转子拉入与三相定子的旋转磁场速度同步状态，同步电机开始同步运行，启动过程结束；此后励磁装置始终一直在运行，保证励磁直流电压的正常供应给同步电机转子励磁；

用逻辑式表示励磁直流电压U_f的投励控制与投励①、②、③、④四个条件的“与”相互关系：U_f＝①∩②∩③∩④；

1.2同步电机的失步以及再整步：