專利名稱：矢量控制同步電動機的勵磁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步電動機，尤其是涉及一種矢量控制同步電動機的勵磁方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有勵磁技術(shù)僅為同步電動機提供單向穩(wěn)恒的直流電流，對同步電動機低滑差運行狀態(tài)(轉(zhuǎn)子感應(yīng)頻率在10HZ-2.5HZ)不提供勵磁電流，啟動時采取異步啟動法啟動，只有當(dāng)同步電動機達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速時(滑差到2.5HZ)順極一次性投入預(yù)調(diào)的穩(wěn)恒直流電流1.2-1.4倍的瞬時強勵，一步把同步電動機從亞同步狀態(tài)拖入同步轉(zhuǎn)速狀態(tài)(把滑差從2.5HZ降到0HZ)。由于同步運行的特性較硬且同步關(guān)系嚴(yán)格，在未達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子交流分量的矢量值是隨滑差旋轉(zhuǎn)的，現(xiàn)有技術(shù)尚不能全息捕捉。一旦啟動負(fù)荷較大即在電源和負(fù)荷不穩(wěn)定環(huán)境下運行時，其轉(zhuǎn)子勵磁(尤其是無刷同步電動機的勵磁)會存在低滑差(滑差10HZ以內(nèi))下轉(zhuǎn)矩丟失的現(xiàn)象，使電動機不能達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速，而沒達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速而投勵，由于提速陡度過大就會出現(xiàn)勵磁矢量反向的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生強烈的失步脈振因而損壞設(shè)備或達(dá)不到亞同步轉(zhuǎn)速不能投勵從而造成啟動失敗。就是在正常運行當(dāng)中如果出現(xiàn)上級開關(guān)重合閘或是負(fù)荷大幅度變化，由于沒有有效的失步檢測手段和轉(zhuǎn)子交流分量的矢量值的捕捉方法，勵磁裝置也不能采取有效的再整步措施，同步電動機就會由于出現(xiàn)失步現(xiàn)象而產(chǎn)生強烈的失步電磁脈振，電氣及機械設(shè)備都會因之受到損壞，損壞的主要現(xiàn)象是電動機定子槽隙變大、轉(zhuǎn)子線圈開裂(突極)、電動機線圈綁線及接頭松動、變速箱內(nèi)的齒輪出現(xiàn)點蝕疲點乃至出現(xiàn)嘣口。在現(xiàn)有技術(shù)條件下不要說滿載啟動，即使是重載啟動或是失步再整步都屬于成功率極低風(fēng)險極高的特技動作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為同步電動機提供一種適時的矢量控制同步電動機的勵磁方法，該矢量勵磁方法可在同步電動機低滑差狀態(tài)時(轉(zhuǎn)子感應(yīng)頻率在10HZ-2.5HZ)應(yīng)用矢量勵磁技術(shù)投入矢量勵磁、保證同步電動機滑差在10HZ-2.5HZ擁有人為激勵的順向電磁轉(zhuǎn)矩，使之保持較高的電動轉(zhuǎn)矩，一方面對電動機進行精確控制，保持同步電動機的電動轉(zhuǎn)矩不衰減，另一方面從矢量技術(shù)層面上防止失步脈振產(chǎn)生。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的矢量勵磁方法為數(shù)字式檢測電路先從同步電動機的轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)電流精確檢測出同步電動機轉(zhuǎn)子的感生電動勢交流分量的矢量值，然后送至可編程邏輯接收判斷電路的信號輸入端，經(jīng)可編程邏輯接收判斷電路處理，即檢測出轉(zhuǎn)子感應(yīng)負(fù)向脈寬在50-90ms、相位為順向相位時，應(yīng)用隨動控制的方法，再將處理結(jié)果從信號輸出端送至變頻電源的信號輸入控制端，變頻電源接收到信號后，即向轉(zhuǎn)子輸出毫秒級脈寬的矢量勵磁電壓，疊加到同步電動機轉(zhuǎn)子的正向感應(yīng)電勢中去激勵轉(zhuǎn)子的滑動磁勢，來保持同步電動機較高的拖動轉(zhuǎn)矩，直至感應(yīng)脈寬到200ms順極投入勵磁電壓，把同步電動機平穩(wěn)拖入同步轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明填補了同步電動機低滑差運行狀態(tài)下的勵磁空白，用一套專門設(shè)計的數(shù)字式轉(zhuǎn)子交流分量的矢量值數(shù)字式檢測電路，精確的檢測同步電動機轉(zhuǎn)子的感生電動勢交流分量的矢量值，應(yīng)用隨動控制的方法，精確的向轉(zhuǎn)子提供準(zhǔn)確的矢量勵磁電壓來保持同步電動機較高的拖動轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明可在同步電動機低滑差狀態(tài)時應(yīng)用矢量勵磁技術(shù)投入矢量勵磁、使之保持較高的轉(zhuǎn)矩、一方面對同步電動機進行精確控制，保持同步電動機的電動轉(zhuǎn)矩不衰減，另一方面從矢量技術(shù)層面上防止失步脈振的產(chǎn)生。本發(fā)明使?jié)M載啟動和失步再整步成為毫無風(fēng)險的常規(guī)動作，為設(shè)備的安全提供了有力的技術(shù)保障。本發(fā)明采用數(shù)字式交流分量的矢量法來精確檢測同步電動機轉(zhuǎn)子的運行狀態(tài)，真正做到了對同步電動機失步狀態(tài)的監(jiān)測。本發(fā)明已經(jīng)在某礦業(yè)公司的自磨機上作了工業(yè)性試驗，效果良好，不論何種狀況磨機啟動都不需要卸料，試驗當(dāng)中還加了數(shù)噸鋼球，以提高啟動負(fù)載以達(dá)到磨機的滿載工況。本發(fā)明技術(shù)特別適合礦山、水泥廠等大型磨機的同步電動機重載啟動的工況和大型扎鋼機、多級空壓機、水泵等連續(xù)性、穩(wěn)定性要求較高有再整步要求的設(shè)備環(huán)境。


圖1為本發(fā)明的原理方框示意圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)字式檢測電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例作進一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明的范圍并非僅限于這些實例的范圍。
本發(fā)明的矢量勵磁方法為數(shù)字式檢測電路先從同步電動機轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)電流精確檢測出同步電動機轉(zhuǎn)子的感生電動勢交流分量的矢量值，然后送至可編程邏輯接收判斷電路的信號輸入端，經(jīng)可編程邏輯接收判斷電路處理，即檢測出轉(zhuǎn)子感應(yīng)負(fù)向脈寬在50--90ms、相位為順向相位時，應(yīng)用隨動控制的方法，再將處理結(jié)果從信號輸出端送至變頻電源的信號輸入控制端，變頻電源接收到信號后，即向轉(zhuǎn)子輸出毫秒級脈寬的矢量勵磁電壓，疊加到同步電動機轉(zhuǎn)子的正向感應(yīng)電勢中去激勵轉(zhuǎn)子的滑動磁勢，使之不至于因為滑差的降低而衰減，來保持同步電動機較高的拖動轉(zhuǎn)矩，進而保持同步電動機輸出轉(zhuǎn)矩不至于衰減，并促進滑差的迅速降低和同步電動機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定提高，直至感應(yīng)脈寬到200ms順極投入勵磁電壓，即保證同步電動機滑差在10HZ-2.5HZ擁有人為激勵的順向電磁轉(zhuǎn)矩，從而把同步電動機平穩(wěn)、柔性的拖入同步轉(zhuǎn)速，使同步電動機即使是在重載啟動和滿載失步再整步的過程都不會出現(xiàn)電磁振蕩的現(xiàn)象。
數(shù)字式檢測電路由兩個光電耦合器PC1、PC2、兩個穩(wěn)壓二極管ZW1、ZW2、兩個電容C1、C2、電阻R1、R2和大功率排阻電阻R31-R3n組成，并聯(lián)的大功率排阻電阻R31-R3n的一端接同步電動機的轉(zhuǎn)子回路的一端，另一端接電阻R1一端和穩(wěn)壓二極管ZW1陰極的公共端，電阻R1的另一端接光電耦合器PC1中的發(fā)光二極管的陽極，穩(wěn)壓二極管ZW1的陽極接光電耦合器PC1中的發(fā)光二極管的陰極、光電耦合器PC2中的發(fā)光二極管的陰極和穩(wěn)壓二極管ZW2陽極的公共端，電容C1并聯(lián)在光電耦合器PC1中的發(fā)光二極管的兩端，電阻R2一端和穩(wěn)壓二極管ZW1陰極的公共端接同步電動機的轉(zhuǎn)子回路的另一端，電阻R2的另一端接光電耦合器PC2中的發(fā)光二極管的陽極，電容C2并聯(lián)在光電耦合器PC2中的發(fā)光二極管的兩端，光電耦合器PC1中的光敏三極管的集電極和光電耦合器PC2中的光敏三極管的集電極均接+24V電壓，光電耦合器PC1中的光敏三極管的發(fā)射極和光電耦合器PC2中的光敏三極管的發(fā)射極分別接可編程邏輯接收判斷電路的兩個信號輸入端。
權(quán)利要求
1.一種矢量控制同步電動機的勵磁方法，其特征在于數(shù)字式檢測電路先從同步電動機的轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)電流精確檢測出同步電動機轉(zhuǎn)子的感生電動勢交流分量的矢量值，然后送至可編程邏輯接收判斷電路的信號輸入端，經(jīng)可編程邏輯接收判斷電路處理，即檢測出轉(zhuǎn)子感應(yīng)負(fù)向脈寬在50--90ms、相位為順向相位時，應(yīng)用隨動控制的方法，再將處理結(jié)果從信號輸出端送至變頻電源的信號輸入控制端，變頻電源接收到信號后，即向轉(zhuǎn)子輸出毫秒級脈寬的矢量勵磁電壓，疊加到同步電動機轉(zhuǎn)子的正向感應(yīng)電勢中去激勵轉(zhuǎn)子的滑動磁勢來保持同步電動機較高的拖動轉(zhuǎn)矩，直至感應(yīng)脈寬到200ms順極投入勵磁電壓，即保證同步電動機滑差在10HZ-2.5HZ擁有人為激勵的順向電磁轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求1所述的矢量控制同步電動機的勵磁方法，其特征在于所述數(shù)字式檢測電路由兩個光電耦合器(PC1、PC2)、兩個穩(wěn)壓二極管(ZW1、ZW2)、兩個電容(C1、C2)、電阻(R1、R2)和大功率排阻電阻(R31-R3n)組成，并聯(lián)的大功率排阻電阻(R31-R3n)的一端接同步電動機的轉(zhuǎn)子回路的一端，另一端接電阻(R1)一端和穩(wěn)壓二極管(ZW1)陰極的公共端，電阻(R1)的另一端接光電耦合器(PC1)中的發(fā)光二極管的陽極，穩(wěn)壓二極管(ZW1)的陽極接光電耦合器(PC1)中的發(fā)光二極管的陰極、光電耦合器(PC2)中的發(fā)光二極管的陰極和穩(wěn)壓二極管(ZW2)陽極的公共端，電容(C1)并聯(lián)在光電耦合器(PC1)中的發(fā)光二極管的兩端，電阻(R2)一端和穩(wěn)壓二極管(ZW1)陰極的公共端接同步電動機的轉(zhuǎn)子回路的另一端，電阻(R2)的另一端接光電耦合器(PC2)中的發(fā)光二極管的陽極，電容(C2)并聯(lián)在光電耦合器(PC2)中的發(fā)光二極管的兩端，光電耦合器(PC1)中的光敏三極管的集電極和光電耦合器(PC2)中的光敏三極管的集電極均接+24V電壓，光電耦合器(PC1)中的光敏三極管的發(fā)射極和光電耦合器(PC2)中的光敏三極管的發(fā)射極分別接可編程邏輯接收判斷電路的兩個信號輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種矢量控制同步電動機的勵磁方法，它是用一套專門設(shè)計的數(shù)字式轉(zhuǎn)子交流分量的矢量值數(shù)字式檢測電路，精確的檢測同步電動機轉(zhuǎn)子的感生電動勢交流分量的矢量值，應(yīng)用隨動控制的方法，精確的向轉(zhuǎn)子提供準(zhǔn)確矢量的勵磁電壓來保持同步電動機較高的拖動轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明可在同步電動機低滑差狀態(tài)時應(yīng)用矢量勵磁技術(shù)投入矢量勵磁、使之保持較高的轉(zhuǎn)矩、一方面對同步電動機進行精確控制，保持同步電動機的電動轉(zhuǎn)矩不衰減，另一機面從矢量技術(shù)層面上防止失步脈振的產(chǎn)生，從而真正做到了對同步電動機失步狀態(tài)的監(jiān)測。本發(fā)明特別適合大型磨機的同步電動機重載啟動的工況和大型軋鋼機、多級空壓機、水泵等連續(xù)性、穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備環(huán)境。
文檔編號H02P21/00GK1949659SQ20061012495
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者章頡 申請人:章頡