变频软启动一拖二的应用研究

综合利用与环境保护～变频软启动“一拖二”的应用研究

张勇高元军张惠梅李淑真

（济南钢铁股份有限公司燃气发电厂２５０１０１）

摘要简要介绍了在济钢燃气蒸汽联合循环发电工程中采用的ＳＩＭＯＶＥＲＴＳ变频软启动装置及其拖动两台１６５胛同步电机的～拖二”工作原理及应用。系统投运以来，运行稳定、可靠。无任何故障出现，可以广泛应用于大功率驱动方面。关键词静态启动变频器励磁控制系统数字同步器

ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅ２ｏｆｆ１６．５ＭＷＳｙｎｃｈｒｏｕｓｏｌｏｔｏｒｓｗｉｔｈｓｉｍｏｖｅｒｔｓｓｔａｔｉｃ－ｓｔａｒｔｉｎｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒｕｓｅｄｉｎｔｈｅｇａｓ・ｓｔｅａｍｃｏｍｂｉｎｉｎｇｃｙｃｌｉｎｇｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｐｒｏｊｃＣｔｏｆＪｉｇａｎｇ，Ｉｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｔｗｏｒｋｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ｎｏａｎｙｆａｕｌｔｏｃｃｕｒｓ．ｃａｌｌｂｃｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｂｉｇｄｒｉｖｅｓ．

ＫＥＹＷＯＲＤＳｓｔａｔｉｃ－ｓｔａｒｔｉｎｇｃｏｌｌｖｃｒｔｃｒ，ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｐａｒａｌｌｅｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅ

１前言

济钢利用能源结构调整中节余的高炉煤气与焦

炉煤气，采用高效先进的燃气一蒸汽联合循环发电

机组实施清洁发电，高炉煤气、焦炉煤气分别经净

化后按一定比例混合，由煤气压缩机加压输送给燃

气轮机燃烧发电。其主体设备之一煤气压缩机轴功

率为１３３３３ＫＷ（共两台）。设计为其配备了１６．５姗

的同步电机作为驱动，对于如此大功率电机，不宣

采用直接启动方式。为了保证电机平稳启动，避免

给电网造成巨大的冲击，应考虑软启动方法，故整

体采用了ＳＩＥＭＥＮＳ公司的两台带ＳＩＩ＾０ＶＥＲＴＳ变频

启动装置的１６．５ＭＷ同步电机，即“一拖二”方案。

２系统组成及主要技术特征

２１系统组成

两台驱动电机采用凸极转子、高压旋转整流器励磁同步电机，系统控制采用了高低高形式，由变频软启动系统、励磁系统及降压和升压变压器等组成，系统接线原理如图１所示。

２．２系统主要技术特征

同步电机：额定功率１６５００／ｆｇ

功率因数０．９５（导前）

额定电压１０．ＳＫＹ

额定电流９７２＾

额定转速１５００ｒ．ｐ．ｍ

图ｌ系统接线原理图

额定转矩１０５ｋＮｍ

励磁器：励磁电压４８ｖ

励磁电流１０７０Ａ

变频器：额定电压２．５３ＫＶ

额定频率５０Ｈｚ

直流环功率２×３．７５ＭＷ

频率控制范围１：１０

３系统控制原理

本系统为交一直一交电流型变频方式，它由整流器、中间滤波环节及逆变器三部分组成。电压

ｖ和频率ｆ由零开始上升，并保持恒压频比（Ｖ／ｆ

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全国能源与热工２００４学术年会

＝ｃ）。启动时间和启动转矩可调，启动转矩可达到电动机的最大转矩Ｔｅｒｎ，使用报方便。可延长电力拖动系统中电机的机械寿命，对电网冲击很小，不影响网上其它电力设备的正常运转。

图２系统控制原理图

３１静态变频启动部分

变频器进线侧整流器和电机侧逆变器都使用６Ｑｃ７全控三相桥，可控硅触发由光纤间接触发，每个可控硅均有反馈信号。直流环节的电抗器具有足够大的电感量用以降低电流和限制电流的变化率以防止断路器跳闸。变频器的进线侧及出线侧均设有过压限制。进线侧整流器由变频降压变压器的次级三相输出进行换相导透，电机侧逆变器由电机端子电压和负载进行换相导通。

开闭环控制使用全数字化可自由配置带多微机的系统的ＳＩＭＡＤＹＮＤ控制系统，适合予驱动和电力技术领域的快速开闭环控制和计算，可用于所有控制功能，包括监视功能和触发装蜃。

３２励磁控制系统

励磁系统有ＳＩＭＯＴＲＡＳＨＩ）装置、Ｓ７３００、数字同步器、操作面板ＯＰｌ７等组成。励磁系统监控电机的整个启动过程，它下令变频嚣启动电机，控制断路器的开合，当与电网完成同步后，整个驱动系统包括所有保护功能完全由励磁器监视，变频器通过一环状母线与其连接．它在母线上起到主机功能。当与电网系统的同步完成后，励磁电流闭环控制将把励磁电流保持在变频器闭环控制系统要求的设定值上，使用一个由钥匙操作的选择开关来选择是内设定或是外设定励磁电流闭环控制、功率因数控制或是电压控制。设定值通过现场操作面板上的功能键输入，运行信号和故障信号在一个２行８０字符的显示器上进行显示。

ｆｉ３６４启动过程与同步

同步电机的启动和同步是由励磁控制系统（ＢＣＳ）控制的，启动全过程完全由励磁器控制以１号机为例，由以下五步组成：

（ｉ）准备启动。当励磁器准各就绪后，并接到启动指令（ＤＣＳ上的指令）后，首选启动自身的辅助装置，并命令变频器的开环控制系统启动变频器的辅助装置，变频器的开环控制系统指令空气冷却器工作后，反馈一个“ＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳＯＮ”的信号。

（２）启动及加速过程。变频器开始给电机磁场馈送能量，闭合变频器与电机之间的断路器ＭＢＭ（１），给变频控制系统发启动指令，在此之后，变频器的开环控制系统将闭合进线侧断路器ＭＢＣｌ，使变频器的闭环控制系统就绪，同时要求励磁电流闭环控制系统也要就绪。当触发脉冲就绪时，变频器的闭环控制系统得到通知，接着开始检测转子位置。现在变频器开始发出整流和逆变脉冲，开始启动电机并按照启动特性曲线将电机加速到比同步转速低５％的速度上。

（３）同步并网。装在励磁柜中的数字同步器接过转速控制功能并继续给电机加速，同时对电网电压与电机电压进行比较。当达到同步转速时，自动同步器将对电压和频率的上升和下降输出相应的脉冲。如果电机的相位和电压绝对值与电网的相位与电压绝对值相等，自动同步器将发出同步脉冲信号．，闭合电网与电机间的断路器船Ｌ１，同时断开变频器与电机之间的断路器ＭＢＭＩ，使电机直接在线定速运行。

（４）启动结束。收到断路器己闭合确认信号后励磁器将给变频器发一个关机命令ＯＦＦ，收到励磁器发出的关机命令后，变频器的闭环控制系统立即降低电流至零，关断变频器，通报励磁器禁发脉冲，断开变频降压变压器前的断路器ＭＢＣＩ。

（５）消磁。当电机启动过后达到工频并网后，赋１及ＭＪＢＭｌ都已断开，升压变压器无释能回路，消磁系统接到变频器发出的消磁指令完成升压变压器的消磁工作并发出反馈信号。变频器接到消磁任务完成信号后，便处在准备随时启动状态。

５应有效果与评价

在调试过程中。对两台机组的转动惯量、启动力矩及启动时间分别进行了专项测试，做了适当的

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