高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓大功率電動(dòng)機(jī)的降壓、調(diào)壓、補(bǔ)償限流軟起動(dòng)及電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，特別是涉及一種高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓大功率電動(dòng)機(jī)用電量占到工業(yè)用電量的70%左右，高壓大功率電動(dòng)機(jī)從幾百千瓦到幾萬千瓦容量越來越大。高壓大功率電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流(5-7倍的額定電流)對(duì)電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)及拖動(dòng)設(shè)備危害巨大。軟起動(dòng)裝置可以避免電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)所造成的危害性及影響，從節(jié)能的角度看，使用軟起動(dòng)裝置有事半功倍的效果。
[0003]目前常用的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法主要有降壓起動(dòng)、調(diào)壓起動(dòng)和變頻起動(dòng)等方法。降壓起動(dòng)包括電動(dòng)機(jī)定子繞組串電抗器起動(dòng)、自耦變壓器起動(dòng)、星-三角轉(zhuǎn)換起動(dòng)等；調(diào)壓起動(dòng)包括電動(dòng)機(jī)定子繞組串液態(tài)電阻起動(dòng)、晶閘管調(diào)壓起動(dòng)、磁飽和電抗器降壓起動(dòng)等；變頻起動(dòng)其起動(dòng)性能好，但技術(shù)復(fù)雜、并且主要依靠進(jìn)口、價(jià)格高、維護(hù)困難等。上述軟起動(dòng)方法，可以解決一般高壓中小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題，但要實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，以上方法明顯不足，例如要在空載、輕載及重載等負(fù)載下，實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動(dòng)機(jī)的限流起動(dòng)以及起動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，以上方法難以解決。
[0004]本申請(qǐng)者先前發(fā)明了“一種電機(jī)的軟起動(dòng)裝置(ZL200620096602.2) ”、“基于可變電抗的無功補(bǔ)償軟起動(dòng)裝置ZL201020253241.9) ”，分別提供了起動(dòng)限流與無功補(bǔ)償?shù)裙δ?，但其核心器件可變電抗器其體積較大，成本較高，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束后被切除閑置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法，該方法集“自耦磁變換降壓、電磁耦合調(diào)壓、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償”等多功能為一體，滿足高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的限流及無功補(bǔ)償特性要求，可以更好地改變及提高高壓大功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)省電能、降低電耗，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，性價(jià)比高，便于工程實(shí)現(xiàn)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，還可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量，使軟起動(dòng)裝置資源得到充分應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供的高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法，其由自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)、電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動(dòng)機(jī)的降壓、調(diào)壓、補(bǔ)償限流軟起動(dòng)及電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，該方法包括以下步驟:
[0008](I)自耦磁變換降壓補(bǔ)償起動(dòng):
[0009]由自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是:自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)供給高壓大功率電動(dòng)機(jī)65%的可調(diào)節(jié)額定電壓；過程中，投入動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置根據(jù)補(bǔ)償無功功率需要投入無功補(bǔ)償；
[0010](2)電磁耦合調(diào)壓補(bǔ)償軟起動(dòng):
[0011]由電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是:當(dāng)高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流接近額定電流Ie時(shí)，首先投入電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)，切除自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)，然后通過電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)使高壓大功率電動(dòng)機(jī)從65%的額定電壓逐漸升高至100%的額定電壓，此后結(jié)束高壓大功率電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)；過程中，投入動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置根據(jù)補(bǔ)償無功功率需要投入無功補(bǔ)償；
[0012](3)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償:
[0013]由動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是:首先切除自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)，然后投入動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償微粗調(diào)裝置；無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置根據(jù)電網(wǎng)無功需要提供無功，無功補(bǔ)償微調(diào)裝置吸收無功，避免無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置的過補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償；
[0014]經(jīng)過上述步驟實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動(dòng)機(jī)的降壓、調(diào)壓、補(bǔ)償限流軟起動(dòng)及電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。
[0015]本發(fā)明采用多模式軟起動(dòng)控制器，可以確保自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)、電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作。
[0016]所述多模式軟起動(dòng)控制器采用工業(yè)可編程控制器，其具有實(shí)現(xiàn)包括電機(jī)軟起動(dòng)過程的降壓、調(diào)壓、補(bǔ)償限流軟起動(dòng)過程的多特性軟切換、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償量計(jì)算，以及包括投切、軟起動(dòng)邏輯切換和處理之間的協(xié)調(diào)控制。
[0017]所述的多模式軟起動(dòng)控制器使用包括脈沖突跳、電壓斜坡、限制電流的控制方式，使高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流限制在額定電流的< 2倍，功率因數(shù)多0.9。
[0018]所述的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)由無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置和無功補(bǔ)償微調(diào)裝置組成；無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置通過投切補(bǔ)償電容來調(diào)節(jié)提供無功功率的大小，無功補(bǔ)償微調(diào)裝置通過改變電磁耦合電抗變換器的主控繞組的電感值，調(diào)節(jié)吸收無功功率的大小。
[0019]本發(fā)明提供的上述高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法，其在風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、乳機(jī)、窯磨、煤磨或礦井大型提升設(shè)備拖動(dòng)的高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)中的應(yīng)用。
[0020]本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，當(dāng)高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，還可以進(jìn)行電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量，使軟起動(dòng)裝置資源得到充分應(yīng)用。
[0021]本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，利用分時(shí)分布式實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動(dòng)機(jī)的降壓、調(diào)壓、補(bǔ)償限流軟起動(dòng)及電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，滿足高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn):
[0023](I)采用自耦磁變換降壓限流起動(dòng)與電磁耦合調(diào)壓限流軟起動(dòng)，并進(jìn)行起動(dòng)過程中無功補(bǔ)償，使用脈沖突跳、電壓斜坡、限制電流等控制方式，使高壓大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流限制在額定電流的2倍以內(nèi)，功率因數(shù)0.9以上。滿足多任務(wù)機(jī)械特性要求，避免對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生大的沖擊以及對(duì)電機(jī)及其拖動(dòng)設(shè)備的損壞，節(jié)能降耗，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。
[0024](2)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)與自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)、電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)分布式并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)過程中自耦降壓和電磁耦合調(diào)壓的無功補(bǔ)償；當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量，使軟起動(dòng)裝置資源得到充分應(yīng)用，其性價(jià)比高。
[0025](3)多模式軟起動(dòng)控制器采用工業(yè)可編程控制器(PLC)和MCGS嵌入式屏等，其軟件實(shí)現(xiàn)自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)、電磁耦合調(diào)壓限流子系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制工作，以及電機(jī)軟起動(dòng)過程的動(dòng)態(tài)區(qū)間劃分、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償量計(jì)算及投切、軟起動(dòng)邏輯切換處理等控制功能。
【附圖說明】
[0026]圖1是高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法的原理圖。
[0027]圖中:1.電網(wǎng)；2.高壓斷路器；3.電壓電流傳感器；4.自耦磁變換器；5.電磁耦合電抗變換器；6.多模式軟起動(dòng)控制器；7.電力電子變換器；8.高壓大功率電動(dòng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。
[0029]本發(fā)明提供的高壓大功率電動(dòng)機(jī)電磁耦合軟起動(dòng)方法，包括自耦磁變換降壓補(bǔ)償起動(dòng)、電磁親合調(diào)壓補(bǔ)償軟起動(dòng)和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償步驟。具體是:
[0030](I)自耦磁變換降壓補(bǔ)償起動(dòng):
[0031]由自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是:自耦磁變換降壓限流子系統(tǒng)供給高壓大功率電動(dòng)機(jī)65%的額定電壓(可調(diào)節(jié))。過程中，投入動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償子系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償粗調(diào)裝置根據(jù)補(bǔ)償無功功率需要投入無功補(bǔ)償。<