摘要：高壓同步電動機以其功率因數高、作業轉速安穩、低轉速計劃簡略等利益高壓大功率電氣驅動范疇有著許多運用。但物理進程雜亂、操控難度高特征，一貫制約著同步電機變頻運用。利德華福技能人員許多理論剖析、仿真、實驗，處理了同步電機整步等要害疑問，已于2006年4月底成功將單元串聯多電平型高壓變頻器運用于巨化股份公司構成氨廠1000kW/6kV同步電動機上，這篇文章將簡明介紹運用有關狀況。

1.導言

大功率低速負載，如磨機、往復式緊縮機等，運用多極同步電動機可早年進體系功率因數，更能夠省去變速安排，如齒輪變速箱，降低體系缺點率，簡化體系保護。

同步電機物理進程雜亂、操控難度高，高壓同步電機調速體系有必要設備速度/方位傳感器，添加了缺點率，體系牢靠性較低。

單元串聯多電平型變頻用具有本錢低，網側功率因數高，網側電流諧波小，輸出電壓波形正弦、根柢無畸變，牢靠性高檔特征，高壓大容量異步電機變頻調速范疇取了十分廣泛運用。將單元串聯多電平型變頻器運用于同步電動機將有用跋涉同步電機變頻調速體系牢靠性，降低同步電機變頻改構本錢，跋涉節能改造帶來效益，一同也為單元串聯多電平型變頻器翻開一個寬廣新商場。利德華福技能人員許多理論剖析、核算機仿真和物理體系實驗，處理了同步電機起動整步等要害疑問，已于2006年4月底成功將單元串聯多電平型高壓變頻器運用于巨化股份公司構成氨廠1000kW/6kV同步電動機上。以下將簡明介紹實習運用中首要技能疑問。

2.同步電動機工頻起動投勵進程

十分好闡明同步電機作業特征，先對同步電機工頻起動投勵進程進行簡明介紹。

電網電壓直接驅動同步電機工頻作業時，同步電動機起動投勵是一個比照雜亂進程。當同步電機電樞繞組高壓合閘時，高壓斷路器輔佐觸點奉告同步電機勵磁設備預備投勵。此刻，勵磁設備主動同步電機勵磁繞組上接入一個滅磁電阻，止勵磁繞組上感應出高壓，一同起動時供應一有些起動轉矩。同步電機電樞繞組上電后，起動繞組和連有滅磁電阻勵磁繞組一同效果下，電機初步加快。當速度抵達95%同步轉速時，勵磁設備勵磁繞組上感應電壓挑選合當令機投入勵磁，電機被牽入同步速作業。同步電機凸極效應較強、起動負載較低，則勵磁設備找到適合投勵機遇之前，同步電機現已進入同步作業狀況。這種狀況下，勵磁設備將延時投勵原則進行投勵，即高壓合閘后15秒強行投勵。

3.變頻器驅動同步電動機時起動整步進程

用變頻器驅動同步電機作業時，運用與上述辦法紛歧樣起動辦法：帶勵起動。

變頻器向同步電機定子輸出電壓之前，即主張前，先由勵磁設備向同步電機勵磁繞組通以必定勵磁電流，然后變頻器再向同步電機電樞繞組輸出恰當電壓，起動電機。

同步電機與通常異步電機作業上首要區別是同步電機作業時，電樞電壓矢量與轉子磁極方位之間夾角有必要某一計劃以內，不然將致使體系失步。電機起動之初，這二者夾角是恣意，有必要恰當整步進程將這一夾角操控到必定計劃以內，然后電機進入安穩同步作業狀況。，起動整步疑問是變頻器驅動同步電動機作業要害疑問。

變頻器驅動同步電動機起動整步進程首要分為以下幾個進程：

榜首步，勵磁設備投勵。勵磁體系向同步電機勵磁繞組通以必定勵磁電流，同步電機轉子上樹立必定磁場。

第二步，變頻器向同步電機電樞繞組施加必定直流電壓，發作必定定子電流。此刻，同步電機上發作必定定子電流，并定子上樹立較強磁場。轉子定、轉子間電磁力效果下初步翻滾，使轉子磁極逐漸向定子磁極異性端挨近。此刻轉子翻滾方向或許與電機正常作業時轉向一樣，也或許相反。

第三步，變頻器電機正常作業時翻滾方向，緩慢旋轉其施加電樞繞組上電壓矢量。同步電機轉子翻滾和定子磁場旋轉，轉子磁極將某一時刻掠過定子異性磁極，轉子磁極加快追上旋轉定子磁極。此刻，電機轉子磁極被較強定子磁極牢靠招引，二者間視點少數有阻尼哆嗦后，逐漸趨于一個較小常量。至此，同步電機進入同步作業狀況，整步進程完畢。

第四步，變頻器預先設定加快度和V/F曲線（即磁通給定），調度輸出電壓，逐漸加快到給定頻率。此刻，同步電機轉子比賽步拉大到某一常值，然后電機轉子磁極定子磁場招引下逐漸加快至希望轉速，同步電機起動進程完畢。

同步電機起動整步進程中，定、轉子磁勢巨細挑選和各進程間切換是操控要害疑問。挑選過低定子磁場，則定子磁極無法榜初度轉子異性磁極時，將其牢靠吸牢，爾后轉子同性磁極間斥力反向加快效果，下一次定子磁極時，二者將具有更大相對速度，定子磁場愈加無法有用牽引轉子磁極，終究將致使起動整步失利。挑選過大定子磁場或許致使同步電機定子鐵心豐滿，進一步致使變頻器輸出過電流，電機起動失利。

4.變頻器驅動同步電動機穩態作業與作業時勵磁調度

變頻器驅動同步電機時運用無需設備速度/方位傳感器操控辦法，而變頻器輸出波形為多電平PWM波形，與操控異步電機時波形一樣，作業進程中，變頻器能夠徹底等效于一個正弦電壓源，無轉矩脈動，具有較高牢靠性。

同步電機無功電流僅電機和變頻器間活動，不進入電網，無須對電機勵磁電流進行準確操控。通常可電機作業典型工況下，手動調度其勵磁電流，使變頻器輸出電流最小，輸出功率因數近似為1，然后調速作業進程中堅持該電流不變即可。需求作業時實時調整勵磁電流工況，變頻器能夠實測其輸出給同步電機無功功率，向勵磁設備下達勵磁給定信號，調整勵磁電流。

5.同步電動機缺點滅磁

正常停機時，變頻器前驅動同步電機減速至停機轉速，然后接連向電機電樞繞組輸出電壓。該轉速下，最大勵磁電流同步電機定子側感應電壓低于變頻器輸出側長期耐受電壓，電機往后安閑滑跋涉程中，堅持勵磁電流不會對設備構成損害，不需求即時滅磁。

遇到缺點時，僅接連向其電樞繞組供電，而堅持其勵磁電流，則旋轉中同步電機將繼續向其定子側宣告三相溝通電壓，損害設備安全，并或許構成事端拓寬。遇到嚴峻缺點需求停機時，變頻器有必要告訴勵磁設備進行滅磁。

同步電機滅磁物理進程如下：

滅磁之初，勵磁設備效果下同步電機勵磁電流活絡降低，但同步電機主磁通無法驟變，阻尼繞組（起動繞組）上隨即感應出較大電流，此刻旋轉中同步電機向其定子機端（即變頻器輸出端）宣告較高三相溝通電壓。隨后，阻尼繞組上電流阻尼繞組內阻上逐漸衰減為零，同步電機宣告定子電壓也隨之逐漸衰減。這一衰減進程通常為數秒鐘，變頻器輸出端有必要具有停機狀況下接受短時過電壓才調。