[發明專利]一種用于精軋機組的大功率同步機變頻調速系統

在審

• 申請號: 201710950050.X
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN108092582A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 劉宏然;楊國奎;趙志芳;陳大偉;周繼華
• 申請（專利權）人: 北京東標電子有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P25/024;H02P27/08
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 于鵬

本發明公開了一種用于精軋機組的大功率同步機變頻調速系統，包括：變頻器系統、變頻調速系統、控制系統及能量回饋系統。所述變頻器系統、變頻調速系統及能量回饋系統分別與控制系統串聯，所述變頻調速系統包括控制器、變頻器、功率單元及雙繞組電機，變頻調速系統包括VFD、勵磁系統、同步電機繞組及控制器，勵磁系統包括功率逆變裝置，控制系統包括主控器、轉子、編碼器、整步器、主控系統包括DSP及FPGA，能量回饋系統主要包括變頻器，本發明主要是采用七電平單元級聯型變頻器驅動雙繞組同步電機，不僅同時具備能量回饋功能，還采用矢量控制的控制方式，同時配合勵磁系統進行勵磁給定，實現精軋機組的在線加速、減速功能。

技術領域

本發明涉及變頻控制領域，更加具體地說，是涉及一種用于精軋機組的大功率同步機變頻調速系統。

背景技術

中壓變頻調速技術在大功率風機、泵、大功率電力機車牽引、大型船舶的電力推進系統以及軋鋼工業等方面有著廣闊的應用前景。在上述場合中，中壓變頻調速的應用不僅可以節能，還可以顯著改善電機運行性能。

隨著新型電力電子器件向高電壓、大電流方向快速發展，多電平拓撲逆變器稱為中壓變頻調速主電路的首選方案，而多電機由于可以使用相同容量電機在不增加相電壓的情況下大大減小相電流，同時提高系統的冗余性等諸多優點收到越來越多的關注。

目前大功率同步電機變頻裝置的變頻核心技術主要被國外幾家大公司掌握，市場基本上被他們壟斷。近幾年國內也有數家高壓變頻公司相繼推出了級聯型拓撲結構產品，也試制出了功率單元串聯多電平方式高壓變頻器，但技術上還落后于國外大公司。我國政府部門和行業內生產研究單位對多相高壓變頻器技術相當重視，國務院和國家經委曾先后發文推廣此技術。長期來看，大功率多相變頻技術在未來可應用于精軋機等高端領域，具有良好的發展趨勢。

目前，尤其是在我國級聯型多相大功率精軋變頻器的應用領域，尚未有效解決當前設備普遍存在的耗能大，運行性能弱，以及高次諧波對電網造成的污染等問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是針對現有技術不足和缺陷，提供一種用于精軋機組的大功率同步機變頻調速系統，按照本發明所提供的技術方案制成的變頻調速系統具有良好可以節約能源、提高運行性能，減少對電網的高次諧波污染的功能。

技術方案：為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種用于精軋機組的大功率同步機變頻調速系統，包括：變頻器系統、變頻調速系統、控制系統及能量回饋系統。

所述變頻器系統、變頻調速系統及能量回饋系統分別與控制系統串聯，所述變頻調速系統包括控制器、變頻器、功率單元及雙繞組電機，變頻調速系統包括VFD、勵磁系統、同步電機繞組及控制器，勵磁系統包括功率逆變裝置，控制系統包括主控器、轉子、編碼器、整步器、主控系統包括DSP及FPGA，能量回饋系統主要包括變頻器，所述IGBT器件設置在電路尾端與變頻器系統及能量回饋系統分別串聯，所述各裝置之間通過但不限于現有的連接方式進行連接。

所述控制器位于電路起始端，所述控制器內置控制系統，所述變頻器由控制系統控制，所述變頻器由功率單元組成，所述功率單元至少為3個。

所述勵磁系統與兩臺并聯的VFD并聯，所述每套VFD與對應的同步電機繞組，所述勵磁系統采用他厲方案，所述勵磁系統的給定電流通過控制器的控制系統控制，所述勵磁系統包括功率逆變裝置，所述功率逆變裝置為級聯型四象限功率單元，所述功率逆變裝置與主電路串聯，所述變頻器內置多重化PWM，使得變頻器輸出近乎完美的正弦波，所述電動機內置靜音裝置，所述變頻器輸出端功率因數不小于0.95。