[發(fā)明專利]基于多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)的大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310558609.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN103607146A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榕生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/20
• 分類號(hào): H02P6/20
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)的大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法。

背景技術(shù)

永磁同步電動(dòng)機(jī)具有高效率（節(jié)能）、高功率因數(shù)等顯著優(yōu)點(diǎn)，但是起動(dòng)性能差是其不可回避的弱點(diǎn)，也是障礙其推廣應(yīng)用的一個(gè)技術(shù)瓶頸。通常對(duì)小容量（容量<10kW）的永磁同步電動(dòng)機(jī)，可以采用異步起動(dòng)法，即在轉(zhuǎn)子極面上加裝籠型起動(dòng)繞組，起動(dòng)時(shí)對(duì)定子繞組直接施加三相全壓電源。雖然該方法操作簡(jiǎn)單，但存在著起動(dòng)電流大、起動(dòng)過程將產(chǎn)生較大的附加磁阻轉(zhuǎn)矩，使合成轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)生明顯下凹，可能把同步電動(dòng)機(jī)“卡”在半速附近潛行，不能繼續(xù)升速的諸多缺點(diǎn)。因此，在大容量應(yīng)用條件下，難以沿用該方法。過大的起動(dòng)電流不僅對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，而且對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生強(qiáng)烈去磁的破壞作用。既便沿用異步電動(dòng)機(jī)的Y/△降壓法來減小起動(dòng)電流，但永磁同步電動(dòng)機(jī)固有的同步附加磁阻轉(zhuǎn)矩以及其它因素的作用決定了起動(dòng)性能難以達(dá)到異步電機(jī)的效果。

除上述異步起動(dòng)方法外，對(duì)大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)還有以下幾種起動(dòng)方法：

1、采用晶閘管控制永磁電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。該方法通過改變晶閘管導(dǎo)通角的辦法連續(xù)改變電機(jī)供電電壓，從而控制起動(dòng)電流。但缺點(diǎn)是電壓波形發(fā)生畸變，所產(chǎn)生的各次諧波對(duì)永磁電機(jī)起動(dòng)極為不利；

2、采用變頻技術(shù)控制永磁電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。通過降低永磁電機(jī)的供電電壓與頻率而使電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在起動(dòng)開始時(shí)有較低的轉(zhuǎn)速值，使永磁轉(zhuǎn)子易于牽入同步從而獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在升速過程中逐步提升供電電壓與頻率直至達(dá)到額定同步轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得良好的起動(dòng)性能，起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。但該方法涉及大功率IGBT或GTO半導(dǎo)體器件，帶來高成本弊端。如果電機(jī)在起動(dòng)之后的運(yùn)行不要求調(diào)速，則變頻裝置僅限于起動(dòng)功能，將造成功能及資源上的極大浪費(fèi)。

綜上所述，現(xiàn)有起動(dòng)方案都存在弊端，且1、2兩種方法應(yīng)用很少。為從根本上解決大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題須另尋有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題，本發(fā)明方法能有效克服目前起動(dòng)電流大以及同步附加磁阻轉(zhuǎn)矩的問題，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)的大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法，其特征在于：所述多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)包括大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同軸轉(zhuǎn)子和機(jī)座，所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸相連，并固定于同一機(jī)座中，所述起動(dòng)方法具體為：

S01：起動(dòng)時(shí)先對(duì)異步電動(dòng)機(jī)施加全壓電源，使得異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下加速，并帶動(dòng)同軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；

S02：由于大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸相連，受異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子同步加速；

S03：通過測(cè)速裝置測(cè)量大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

S04：當(dāng)大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近額定同步轉(zhuǎn)速時(shí)，將電源從異步電動(dòng)機(jī)切換至大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)；

S05：當(dāng)大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速牽入同步后，起動(dòng)過程即告結(jié)束，投入帶載運(yùn)行。

進(jìn)一步的，所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)還可分別固定在不同機(jī)座中且同軸相連。

進(jìn)一步的，所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，二者極數(shù)相同，但繞組相互獨(dú)立，無任何電磁聯(lián)系。

進(jìn)一步的，所述異步電動(dòng)機(jī)容量大小根據(jù)起動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩情況來定，取永磁同步電動(dòng)機(jī)容量的1/20～1/5。

進(jìn)一步的，所述對(duì)多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的兩種電機(jī)采取分步供電控制方式。

進(jìn)一步的，所述分步供電控制方式，即為用于控制所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)之間的電源切換的起動(dòng)控制電路。

進(jìn)一步的，所述起動(dòng)控制電路控制大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)開始施加電源時(shí)，亦可仍保持異步電動(dòng)機(jī)的通電狀態(tài)，直到大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速完全被牽入同步轉(zhuǎn)速后，再切斷異步電動(dòng)機(jī)電源。

進(jìn)一步的，所述從異步電動(dòng)機(jī)切換至大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的電源切換控制既可采用低壓電器開關(guān)，亦可采用PLC或無觸點(diǎn)開關(guān)。

進(jìn)一步的，所述步驟S03還可采用延時(shí)的方法測(cè)定大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，其原理為：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩及系統(tǒng)總慣量的各量大小，測(cè)算出大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從零升至接近同步速所需時(shí)間，亦即對(duì)異步電動(dòng)機(jī)開始施加電源到發(fā)生電源切換動(dòng)作所需的延時(shí)時(shí)間。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：