[發明專利]一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法

有效

• 申請號: 201410511674.8
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN105529966B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 彭勃;曹洋;羅仁俊;秦燦華;張志;肖偉;李嘉;黃歡;陳孟君;楊磊;梁文超;何偉;仇樂兵
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02P6/20
• 分類號: H02P6/20
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法，其步驟為：（1）發出起動信號；（2）追蹤轉速信息并使變頻器拖動電機運行；（3）獲取電機運行實際轉速與運行頻率并判斷此時的運行頻率是否大于投勵頻率點設定值；（4）異步運行到投勵頻率點設定值；（5）穩定運行、等待投勵；（6）投勵磁；（7）判斷投勵是否成功：如投勵成功，則執行步驟（9），如投勵不成功，則執行步驟（8）；（8）為變頻器接下來的重新投入運行和電機投勵做好準備；（9）電機進入同步狀態，此時變頻器拖動電機同步運行到變頻器設定的頻率并穩定在設定的頻率，等待其它的調速指令。本發明具有原理簡單、能夠快速實現同步起動、可控性和可靠性好等優點。

技術領域

本發明主要涉及到電機控制方法領域，特指一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法。

背景技術

基于變頻器的電勵磁同步電機通常有兩種起動方式：一種是先投勵，再通過變頻器同步起動；另一種是先通過變頻器異步起動，后投勵牽入同步。

同步起動：主要分為開環同步起動與閉環同步起動：

開環同步起動是采用VF開環的控制方式起動電機，其關鍵是起動過程要根據轉子勵磁電流摸索不同頻率點合適的定子電壓，相當于在一個三維空間坐標系內尋找一條非線性曲線，此過程特別耗時，在時間緊張的調試時間里很難找到這條合適曲線，而且對不同的同步電機，都要重新摸索尋找相應曲線。在根據轉子勵磁電流摸索不同頻率點合適的定子電壓過程中，常會由于變頻器驅動同步電機在低頻運行時會有些轉速波動，導致轉子勵磁裝置輸出的轉子電流會波動很大，反之會加劇轉速的波動并最終導致過流跳閘。這些都導致同步電機的同步起動方式復雜、耗時、困難。

閉環同步起動往往是基于矢量控制的閉環起動。這種閉環控制需要獲得轉子位置角，需要安裝速度編碼器或者采用無速度編碼器的速度估計來獲得轉子位置角。而現實情況是，許多工況下設備沒有安裝速度編碼器，也無法增加速度編碼器，若采用轉速估計，又由于起動過程的低速情況下現在轉速估計方法一般無法獲得準確可用的轉子角度。這些都給閉環同步起動帶來了難度。

異步起動：異步起動是一種相對簡單的同步電機起動方法，該方法是將同步電機異步起動到10Hz左右再進行投勵（具體所投勵磁大小及投勵時頻率可以根據不同應用場合調試確定），投勵磁后，同步電機轉子磁場和定子磁場間夾角經過小量有阻尼震蕩后，電機轉子磁極被定子磁極可靠吸引，同步電機進入同步運行狀態。該方法有時可以投勵成功，有時因為變頻器模塊過壓而投勵失敗。

具體原因分析如下：當異步起動轉速接近同步轉速時投勵，一旦投勵轉子磁極就有了確定的極性，如果轉子磁極落后于定子等效磁極，此時電磁轉矩較大且為驅動性質轉矩，所以電機加速轉矩大，很容易將電機牽入同步，此時的投勵稱為順極投勵。如果轉子磁極落超前于定子等效磁極，電磁轉矩為制動轉矩，阻礙電機進入同步，電機轉速下降，而制動轉矩情況下電機會往變頻器回饋電能導致變頻器直流電壓上升導致故障跳閘，出現投勵不成功。因此同步電動機起動投勵成功與否直接與投勵時刻轉子磁極和定子磁極的落后或超前有關。而一般勵磁裝置沒有采用順極性投勵策略（順極性投勵策略是采用相關硬件或軟件功能實現勵磁裝置的每一次投勵磁時候都使轉子磁極落后于定子等效磁極），投勵時刻隨機，因此導致有時投勵成功與否也存在隨機性。一旦投勵失敗，變頻器就會故障跳閘，同時需要電機完全停下來以后再重新起動變頻器和電機再投勵。在某些大功率場合系統轉動慣量很大，投勵失敗后等待電機完全停止需要近半小時，導致調試過程等待時間過多，耗時。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、能夠快速實現同步起動、可控性和可靠性好的變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法，其步驟為：

（1）發出起動信號；