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北京利德華福電氣技術有限公司 賴界剛
【摘要】benwenzhuyaojieshaobeijinglidehuafudianqijishuyouxiangongsishengchandejubeitongbutouqiegongnengdegaoyabianpinqizaitongbudiandongjidaitongbufadianjishangdeyingyong，jutiyingyongyuguangzhouximenzibianyaqichang（原廣州維奧伊林變壓器廠），具有較好的推廣應用價值，開拓了高壓變頻器應用的新領域。
【關鍵詞】高壓變頻器 同步機 同步發電機 同步投切
一、項目概況：
廣州西門子變壓器廠位於廣州市開發區東區，目前新建生產線配備了兩套同步發電機組，分別是5000KVA和15000KVA，用於變壓器產品出廠前的各種試驗所需電源。5000KVA發電機組的同步電動機采用變壓器降壓啟動，15000KVA發電機組的同步電動機由於功率較大，且有時需要對出口設備進行60HZ電源試驗，所以選擇使用高壓變頻器對其進行啟動調速。當需要50HZ電源時，用高壓變頻器啟動到50HZ後，對其進行同步投切到工頻使用；當需要60HZ電源時，用變頻器啟動運行到60HZ使用。
圖1：電氣一次回路圖；
它是由3個高壓真空接觸器KM1~KM3和2個高壓隔離開關QS1和QS2組成（見上圖）。要求KM1、KM2不能和KM3同時閉合，在電氣上實現互鎖。變頻運行時，KM1和KM2閉合，KM3斷開；工頻運行時，KM3閉合，KM1和KM2斷開，並且帶同步投切功能，項目方案如上圖所示。
設備參數：
電動機參數：額定電壓：10000V 發電機參數：額定電壓：11000V
額定電流：172.1A 額定電流：787.3A
額定功率：2600kW 額定功率：15000kW
額定轉速：750/900轉 額定轉速：750/900轉
額定勵磁電壓：46.6V 額定勵磁電壓：90.6V
額定勵磁電流：452.2A 額定勵磁電流：572.7A
額定功率因數：0.9超前 額定功率因數：0-0.1滯後
額定頻率：50/60HZ 額定頻率：50/60HZ
相數：3/單
高壓變頻器參數：型號：HARSVERT-S10/190 編號：10190
主控版本: M1.110 監控版本: V1.6.6-10190 級數: 9 級
額定容量：3250KVA 額定輸入電壓：10000V
額定輸入頻率：50HZ 額定輸出電壓：10000V
圖2 現場運行中的變頻器和所帶負載發電機組
圖3 現場變頻器運行在60ＨＺ時
圖４現場變頻器使用的工藝控製圖
二、高壓變頻器與勵磁櫃協調控製調試
2.1 高壓變頻器的啟動調試
調試主板0-5V的輸出電壓對應勵磁櫃與電機的額定勵磁電流，低壓模擬調試正常，對其帶電機控製啟動運行。
調試結果：控製勵磁電流穩定，正常啟動。
2.2 高壓變頻器的正常運行調試
正常啟動以後就是保證能夠正常運行，該設備有50HZ和60HZ之分。
調試結果：可以運行到５０/60ＨＺ並穩定運行。
2.３ 高壓變頻器的運行參數優化調試
正常啟動後正常運行，保證電機的定子電流也就是變頻器的輸出電流盡量最小。理論上是當輸出功率因數為１時的輸出電流最小，但是需要勵磁控製櫃進行自動調節，使電機的勵磁電流隨變頻器的控製進行不斷調整，以使電機的定子電流最小。
調試結果：可以完全控製電機在整個使用過程中定子端的電流最小化。
2.4 高壓變頻器旁路後的勵磁電流控製
變頻器帶電機運行到５０ＨＺ後需要切換工頻市電運行，保證正常切換過程的勵磁電流控製且穩定。
調試結果：在變頻切換工頻後，穩定控製電機的勵磁電流，滿足發電機帶負荷的能力。
2.5 變頻器選擇運行60HZ時的勵磁電流控製
當選擇變頻器60HZ運行時，變頻器本體對電機的勵磁電流進行實時控製。
調試結果：完全滿足60HZ運行時的要求。
2.6 當變頻器50HZ運行切換到工頻後的
dianjidesuoyouqidongtingjikongzhidouyoubianpinqishishi，danggongpinyunxingzhongxuyaotingjishi，xuyaocaozuobianpinqikongzhiguishangmiandegongpintingjianniu，yibianduiliciguidejinxingmiecikongzhi。
調試結果：完全滿足電機的正常停機控製及勵磁控製要求。
2.7 變頻器運行過程中出現故障的控製
當變頻器運行過程中出現故障，會跳KM1、KM2，並連發信號給勵磁櫃進行滅磁。
調試結果：滿足故障停機控製及勵磁控製要求。
三、高壓變頻器“同步投切”功能調試：
3.1 同步投切功能介紹
圖5 同步投切原理圖
同步投切有兩種工況：一是變頻投工頻，二是工頻投變頻。這兩種情況下，都要求變頻器根據輸入側電網電壓，進行輸出電壓同期。
關於工頻投變頻，原先負載處於工頻運行，變頻器接收到投切指令後啟動，運行到工頻，鎖定電網電壓頻率、幅(fu)值(zhi)和(he)相(xiang)位(wei)，然(ran)後(hou)，將(jiang)變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)通(tong)過(guo)電(dian)抗(kang)器(qi)與(yu)工(gong)頻(pin)電(dian)網(wang)並(bing)聯(lian)向(xiang)負(fu)載(zai)供(gong)電(dian)。在(zai)將(jiang)負(fu)載(zai)從(cong)工(gong)頻(pin)電(dian)網(wang)轉(zhuan)移(yi)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)後(hou)，斷(duan)開(kai)負(fu)載(zai)的(de)工(gong)頻(pin)供(gong)電(dian)支(zhi)路(lu)，隨(sui)後(hou)，負(fu)載(zai)由(you)變(bian)頻(pin)器(qi)驅(qu)動(dong)運(yun)行(xing)。
關於變頻投工頻，原先負載處於變頻運行狀態，變頻器接收到投切請求後，運行到工頻，鎖定電網電壓頻率、幅(fu)值(zhi)和(he)相(xiang)位(wei)，然(ran)後(hou)，將(jiang)工(gong)頻(pin)輸(shu)出(chu)合(he)閘(zha)，變(bian)頻(pin)器(qi)與(yu)工(gong)頻(pin)電(dian)網(wang)並(bing)聯(lian)向(xiang)負(fu)載(zai)供(gong)電(dian)。在(zai)將(jiang)負(fu)載(zai)從(cong)變(bian)頻(pin)器(qi)轉(zhuan)移(yi)到(dao)工(gong)頻(pin)電(dian)網(wang)後(hou)，斷(duan)開(kai)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)頻(pin)供(gong)電(dian)支(zhi)路(lu)，隨(sui)後(hou)，負(fu)載(zai)由(you)工(gong)頻(pin)電(dian)網(wang)驅(qu)動(dong)。
該設備隻有要求運行到50HZ後“變頻切工頻”，不要求“工頻再切回變頻”。
3.2 同步投切的控製過程
圖6 “變頻切工頻”邏輯圖
“變頻切工頻”邏輯：按櫃門“變頻切工頻”按鈕後，變頻器 “PLC200”收到“投切請求”指令。當運行頻率等於輸入頻率後，PLC200發脈衝形式的請求信號給主控箱。其邏輯如圖6所示。主控箱收到該指令後對變頻器輸出進行鎖相，鎖相成功後再給PLC發出工頻允許合閘指令，由變頻器的“PLC200”控製KM3合閘，最後在KM3合閘成功後再對KM2，KM1進行分閘控製，直到KM1、KM2成功分閘後，才算整個同步投切功能完成。
3.3 同步電機同步投切調試步驟
（1） 檢查確認主回路高壓線纜、勵磁櫃連接正確。確認工頻至電機回路的工頻開關處於斷開的位置，將變頻輸出至電機的開關閉合；
（2） 給變頻器高壓上電，投 60%勵磁，變頻啟動同步機運行，觀察並確認變頻器輸出電壓、電機電流三相對稱、正常的情況下，逐步升速至 50Hz；
（3） 校驗變頻器輸入、輸出檢測線相序；
（4） 校驗同步投切高壓線纜線序；
（5） 變頻器空載，進行輸出電壓鎖相；
（6） 變頻器空載，進行不帶電機同步投切；
（7） 變頻器空載，進行帶電機同步投切。
四、總結
tongbujiyijitongbutouqiegongnengdetiaoshi，yidingyaoyuliciguichangjiapeihehaoxiangguandekongzhicanshuhegongnengdexietong，cainengwanmeishixianduitongbujidekongzhi。jubeitongbutouqiegongnengdegaoyabianpinqizaitongbujidaitongbufadianjizushangdeyingyong，manzuleshengchangongyideteshuyaoqiu，weigaoyabianpinqizaixindeyingyonglingyuyoumaijinlejianshideyibu，chongfentixianlebeijinglidehuafugongsidedadanchuangxinjingshenhezongheshili，qibukuishixingyedelingtouqiye。
參考資料：
1.《B01-070[1].3 wince矢量控製型人機界麵操作手冊PDF--20101214.pdf》；
2.《BLH B01-070[1].6 安裝調試及維護手冊PDF.pdf》；
3.《高性能DSP控製高壓變頻器.pdf》;
4. 《同步電機調速現場調試培訓.ppt》；
5.《同步機調試指導書.doc》；
6.《同步機和異步機的區別－倚鵬.pdf》。
作者簡介：賴界剛，男，（1984―）四川人，服務於北京利德華福電氣技術有限公司，長期從事變頻器的技術支持工作。
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