专利名称：同步电机扫描控磁技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同步电机扫描控磁技术，属于同步电机控制技术领域。
在目前的同步电机运行故障中，励磁故障约占60-65％，失步故障占30-35％，我国主要采用的励磁系统为KGLF11.12，近年来发展起来的BKL型励磁系统解决了失步保护上的某些问题，正逐渐取代KGLF11.12型励磁系统，它们的控制方法都为模拟电路，调节精确度较低，运行稳定性差，投磁时有暂态电流和机械冲击的影响，一次投磁成功率低。
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种更精确、迅速且无超调的扫描控磁技术，它在扫描调磁时能把一个快速变化的励磁电势准确、快速地调至指定点而无超调，扫描投磁能抑制暂态电流，消除投磁引起的机械冲击，用微机控制磁场来促使一次投磁成功。
本发明目的是这样实现的对电机起动进行投磁，本发明用逐渐增加励磁电势的投磁法，它是将需投入的励磁电势E的额定值分为若干等分，每一工频周波增加一定百分比的E值投磁，这样逐渐投入励磁电势，就可抑制暂态电流，也可抑制冲击电流形成的机械冲击；投磁同时，监视电机的转速变化，并调磁以迫使转速按预期的加速度上升，开始监视磁场强度、电压U、V的偏移状态并予以及时补偿，对偶然有的负荷增加，以快速增磁去克服，当电机δ角不变时，电机便进入了同步运行。
电机进入同步运行后，便可针对具体情况进行调磁，本发明提出了一种可用于许多调节过程中的基本方法，它令正在运行中的励磁电势EV1，对于增磁所需达到的励磁电势目标值EV2，我们以扩大量的EV3为起调电势，其中使EV3-EV1大干EV2-EV1若干倍，同时通过计算机扫描监视瞬间电势EV1的变化，当EV1＝EV2时，立即用EV2以时钟脉冲计的触发角En2置换En3，励磁电势便稳定于目标值EV2。这种调节法用于同步电机调节功率因数cosφ，功角δ、无功功率Q和效率η的过程中。
为配合调磁过程，本发明在有目的的调磁之前，根据同步电机的各主要参数在运行时的关系，归纳于一个《同步电机运行参数关系表》
P——同步电机输入功率E——励磁电势Q——无功功率Ev——励磁电势稳定值cosφ——功率因数En——触发角(以时钟脉冲计量)δ——功角利用此表可简化调节中关于参数的计算，并且对测、算、调导向。
由于同步电机定子电源电压U和励磁电源电压V有可能产生偏移，本发明在调磁过程中查取相关参数时还要对这些偏移进行补偿，其做法是先按励磁装置在额定励磁电源电压Vo的输出电压V(为便于以后的叙述把V改为这个V值最后在同步电机定子内产生的感应电势Ev)，和相应的可控硅触发角En间的关系作成对照表
表中Ev为等差级数增涨，En为各Ev值的对应值。令励磁电源电压额定值为Vo，实际值为Vt，定子电源电压额定值为Uo，实际值为Ut，Uo/Ul＝a，Ve/Vt＝b，运行时将U、V的补偿系数a、b的乘积ab去乘上述对照表中的V值，abv的值在表中对应的En便是补偿后的En值，以之置换前述运行参数表中的En值，供查取用。
本发明还提出了对最高效率点进行调定的做法每一个电流半波内测一次电机的功率P，要纳入励磁装置的电力消耗，每次测定后将Ev值增加或减少ΔEV1，每相邻两次的P值差相比较后，向能取得较小的P值方向增加或减少ΔEV1调节，当出现P值上升时，则取小于ΔEV1的值ΔEV2，并向使P减少的方向测定，如此反复调节，便可调得最高效率点。
由于测量的精度要求高，计算又十分繁硕，且计算又略去了定子回路的电阻，参数表格也不能无限广大，故本发明还考虑到对调节精度进行校正，它是将已调得的励磁电势值视为EV1，针对预定目标值EV2，再用前述的基本方法置换法调一次，便得到更精确的EV2值。
本发明的扫描控磁技术，它可用全数字式微机来实现自动扫描、控制，从局部到整体统一作测、算、调工作。
扫描调磁的基本方法置换法还可用于交流电磁调速电机和直流电机的调磁。由于交流电磁调速电机和直流电机都是异步电机，所以对同步电机运行的参数关系表需做改动，表格仍用E(Ev、En)和P为主轴，各小格则填入转速n，以供查取用；再者，这种设备因有调速而必包括两个惯性环节，用置换法需分两步进行，先对于需达到的励磁电势目标值EV2，用扩大量的EV3为起调电势，待电机转速n达到略低于EV2对应的转速n2时，把磁场调至略高于EV2处，直到电机转速达到n2时，立即把磁场置换为要求的EV2值。
本发明涉及的扫描控磁技术，扫描调磁采用了提高起调电压，并在起调值达到目标值的瞬间转换励磁电压，利用自制的参数关系表并结合对同步电机定子线电压和励磁装置电源电压偏移进行补偿和对调节精度的校正，使调磁过程迅速、简化，且结果准确、稳定，扫描投磁的逐渐投磁法，负荷增减等及时处理，能有效地抑制暂态电流，消除投磁引起的机械冲击，促使电机顺利进入同步。
本发明涉及的扫描控磁技术，对投磁时为保证一次成功而对电机转速变化，负荷增减、磁场强度是否正常等的处理，调磁中对电机定子电源电压U和励磁电源电压V偏移的补偿，调最高效率点，以及精度校正这些技术是根据电机的运行状况和调磁的目的来选择使用的，从以下的实施例可对本发明技术作进一步了解。
实施例1起动同步电机(用笼形异步电机特征)，当电机转速升至同步转速的95％时，用逐渐投磁法投磁，把需投入的励磁电势E的额定值Eo分为100等分，每一工频周波投入Eo的1％的励磁电势。同时用微机技术扫描监视电机的负荷是否与预期基本相符，如有差距，则用增减磁来补偿，同时监视电机转速，磁场强度等的状况，并用微机技术即时处理，当电机δ角不变时，表示电机进入了同步运行，便可进入调磁过程。
现在我们选择调E取得最大效率点，在每一个电流正半波内测一次电机的功率P的值，每次测定后，将Ev值增加ΔEV1，用励磁电势置换技术来调，令增加ΔEV1后的值为EV2从《同步电机运行参数关系表》中查出EV2以时钟脉冲计的触发角En2；我们用EV3为起调电势，使EV3-EV大于EV2-EV若干倍，待E的瞬间值Evt＝EV2时，用EV2以时钟脉冲计的触发角En2取代EV3的触发角EV3，之后，再测功率P的变化，每相邻两次的P值差相比较后，向较小的P值方向增加ΔEV1调节，当出现P值上升时，则减少小于ΔEV1为ΔEV2，并向P减少的方向调节，如此反复，便可调得最大效率点。
实施例2在同步电机进入同同步转速后，我们选择调δ角，当转子旋转一周时都能得到一次测δ角(U与E间的电角差)的机会，然后取任一次测得的δ值与同工频周波内测得的电机P值，查《同步电机运行参数关系表》，在这个P所在的横行内找这个δ值所在的直行的E值，令其为EV1，δ值为δ1，再定要求调的δ值为δ2，则δ2所在的直行的E值为EV2，以此可查得En2，计算EV3，然后查得EV3相应的En3值。于是我们以EV3为起调电势起调，监视EV1的变化，待E的瞬间值EV1＝EV2时，用EV2以时钟脉冲计的触发角En2取代EV3的触发角En3，即得稳定的EV2。接下来继续测δ，若与要求的δ2值有误差，则以新测得的δ为δ1，原要求的δ2仍为δ2，再用以上方法调一次，以提高调节精度。
权利要求
1.一种同步电机扫描控磁技术，它把同步电机起动的扫描投磁和运行中的扫描调磁过程统一处理，其特征在于A、扫描投磁a.用逐渐投磁法，作法是把需投入的励磁电势E的额定值Ee分为若干等分，每一工频周波增加一定百分比的Ee值投磁，逐步投入以抑制暂态电流和机械冲击；b.投磁的同时，开始用微机扫描监视电机转速变化，负荷增减情况，以及磁场强度、励磁装置和电机定子的电源电压等是否正常，并利用微机及时处理，以保证电机顺利进入同步；B、扫描调磁，其基本方法是置换法，令正在运行中的励磁电势为EV1，增磁所需达到的励磁电势目标值为EV2，用EV3为起调电势，使EV3-EV1大于EV2-EV1若干倍，待E的瞬间值Evt＝EV2时，用EV2以时钟脉冲计的触发角En2取代EV3的触发角En3，励磁电势便稳定于EV2；此法用在同步电机调节功率因数cosφ、功角δ、无功功率Q和效率n的任一过程中。
2.根据权利要求1所述的扫描控磁技术，其特征在于扫描调磁有一个用计算机计算成的运行参数表，它表示励磁电势E、功率P、功率因数cosφ、无功功率Q和功角δ在运行中的关系，用来简化运行中的计算和对测、算、调导向。
3.根据权利要求1所述的扫描控磁技术，扫描调磁在调节中还有A、对同步电机定子线电压U和励磁装置电源电压V偏移进行补偿，先按励磁装置在额定电源电压Ve下的输出电压V，和相应的以时钟脉冲计的可控硅触发角En间的关系作成对照表，运行时将U、V的补偿系数a、b的乘积ab去乘上述对照表中的V值，abV值在表中对应的En值便是补偿后的En值，以之置换前述运行参数表中需查的En值；B、对最高效率点进行调定每一个电流正半波内测一次电机的功率P，每次测定后将Ev值增或减ΔEV1，每相邻两次的P值差相比较后，向能取得较小的P值方向增或减ΔEV1，当出现P值上升时，则取小于ΔEV1的值ΔEV2，向使P减少的方向继续测定，如此反复调节便可得最佳效率点；C、对调节精度进行校正将已调得的励磁电势值视为EV1，针对预定目标值EV2，再用置换法调一次，便得更精确的EV2值。
4.根据权利要求1所述的扫描控磁技术，扫描调磁的基本方法置换法可用于交流电磁调速电机和直流电机的调磁。
全文摘要
本发明涉及一种同步电机扫描控磁技术，包括扫描调磁和扫描投磁，扫描投磁时逐渐增加励磁电势投磁，以抑制暂态电流，避开机械冲击，同时监视主机运行状况并以微机控制其按要求条件进入同步；扫描调磁采用提高起调电压，并在起调值达到目标值时转换励磁电压，利用自制的参数关系表，并结合对电机定子线电压和励磁装置电源电压偏移进行补偿和精度调节，使调磁准确、快速、无超调。
文档编号H02P6/00GK1159097SQ9610148
公开日1997年9月10日 申请日期1996年3月5日 优先权日1996年3月5日
发明者涂钜达, 徐洪峰, 黄河清, 吕少伟, 董林, 杨智 申请人:重庆钢铁集团设计院