專利名稱：高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓大功率電動機(jī)的軟起動、無功補(bǔ)償與諧波濾波領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法。
背景技術(shù)：
高壓大功率電動機(jī)(電壓在6kV以上，功率在幾萬千瓦以上)廣泛應(yīng)用于冶金、建材、石化、煤礦、水利等行業(yè)領(lǐng)域，是其領(lǐng)域中風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、軋機(jī)、窯磨、煤磨、礦井提升等大型設(shè)備拖動的原動機(jī)，其用電量占到工業(yè)用電量的70%左右，是全國用電量的一半。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展升級、行業(yè)的兼并重組、淘汰落后產(chǎn)能，生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，各行業(yè)領(lǐng)域使用的高壓大功率電動機(jī)從幾百千瓦到幾萬千瓦容量越來越大。高壓大功率電動機(jī)制造工藝與技術(shù)復(fù)雜、維修困難、價格昂貴，是相關(guān)行業(yè)的關(guān)鍵核心設(shè)備。高壓大功率電動機(jī)直接起動時產(chǎn)生的超大電流(5-7倍以上電機(jī)額定電流)對電網(wǎng)、電動機(jī)及拖動設(shè)備危害巨大，可造成繼電保護(hù)誤動作、自動控制失靈等故障。使用軟起動裝置，可以避免電動機(jī)直接起動所造成的危害性及影響，電動機(jī)軟起動裝置工作時間雖短，但作用非常重要、不可或缺。從節(jié)能的角度，使用軟起動裝置有事半功倍的效果。針對高壓大功率電動機(jī)直接起動所帶來的危害，國內(nèi)外學(xué)者及工程技術(shù)人員開展了大量的電機(jī)軟起動理論與方法研究。目前，高壓電動機(jī)起動方法主要有降壓起動、調(diào)壓軟起動和變頻軟起動，變頻軟起動性能好，但產(chǎn)品主要靠進(jìn)口，技術(shù)復(fù)雜；降壓起動包括電動機(jī)定子繞組串電抗器起動、自耦變壓器起動、星形-三角形換接起動等；調(diào)壓軟起動包括電動機(jī)定子繞組串液態(tài)電阻軟起動、晶閘管調(diào)壓軟起動、磁飽和電抗器降壓軟起動等。以上軟起動方法，可解決一般高壓中小功率電機(jī)的起動問題。對于實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的軟起動，以上方法明顯不足。例如在空載、輕載及重載多任務(wù)條件下，高壓大功率電動機(jī)的限流、電動機(jī)起動過程中的無功補(bǔ)償及諧波抑制等問題，上述方法難以解決。實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的軟起動，需要解決以下問題
(I)限制高壓大功率電動機(jī)軟起動過程中的起動電流，滿足多任務(wù)負(fù)載的機(jī)械特性要求，避免對電網(wǎng)產(chǎn)生大的沖擊、電動機(jī)及其拖動設(shè)備的損壞。(2)提高壓大功率電動機(jī)軟起動過程中的功率因數(shù)，節(jié)能降耗，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定;
(3)抑制高壓大功率電動機(jī)運(yùn)行過程中的諧波電流，避免對電網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備造成污染
與危害。本申請者先前發(fā)明了“一種電機(jī)的軟起動裝置(ZL200620096602. 2)”、“基于可變電抗的無功補(bǔ)償軟起動裝置ZL201020253241.9)”等。其中專利“一種電機(jī)的軟起動裝置”屬高漏抗變壓器(可變電抗器)結(jié)構(gòu)的磁控可變電抗器式軟起動裝置，該裝置將磁控可變電抗器的一次繞組串接在電機(jī)主回路中，通過晶閘管控制磁控可變電抗器二次繞組的阻抗，來調(diào)節(jié)磁控可變電抗器一次線圈的阻抗，從而調(diào)節(jié)磁控可變電抗器一次線圈的分壓，達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)的起動電流的目的。這種方案通過低壓控制高壓，不受晶閘管耐壓能力和電流大小的限制，增加了軟起動裝置的適用范圍，降低了成本；專利“基于可變電抗的無功補(bǔ)償軟起動裝置”，針對電動機(jī)在軟起動過程中功率因數(shù)低，無功需求大的特點(diǎn)，解決了磁控調(diào)壓軟起動的無功補(bǔ)償。這些專利提供了起動限流與無功補(bǔ)償功能。當(dāng)電機(jī)起動結(jié)束后，成本最高的磁控調(diào)壓部分完全被切除，造成了資源的浪費(fèi)。因此，針對該問題，本申請者提出了高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波一體化方法，在電動機(jī)起動結(jié)束后，磁控調(diào)壓部分與無功功率補(bǔ)償電容器構(gòu)成了動態(tài)諧波濾波電路，改善了電能質(zhì)量，使裝備的資源能夠充分得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
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機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法，該方法集“降壓調(diào)壓限流軟起動、無功補(bǔ)償和諧波濾波”功能為一體，實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法，是由自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功補(bǔ)償子系統(tǒng)和諧波濾波子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理，具體為
(1)降壓限流軟起動由自耦降壓和磁控調(diào)壓組成自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是首先由自耦降壓子系統(tǒng)供給電動機(jī)50 70%的額定電壓，使電動機(jī)做自耦降壓起動；其次，通過磁控調(diào)壓子系統(tǒng)使電動機(jī)從50 70%的額定電壓逐漸升高至100%的額定電壓，電動機(jī)做磁控調(diào)壓軟起動；
(2)動態(tài)無功補(bǔ)償由與自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)并聯(lián)的電容器組C構(gòu)成的無功補(bǔ)償子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)軟起動過程中的動態(tài)無功補(bǔ)償；
(3)諧波濾波由電容器組C與磁控電抗器一次繞組串聯(lián)構(gòu)成諧波濾波子系統(tǒng)，該系統(tǒng)在電動機(jī)軟起動結(jié)束后，對電動機(jī)拖動系統(tǒng)實(shí)施動態(tài)諧波濾波；
經(jīng)過上述步驟實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理。本發(fā)明可以采用多模式控制器，確保實(shí)現(xiàn)自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功功率補(bǔ)償子系統(tǒng)、諧波濾波子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作。所述多模式控制器可以采用工業(yè)可編程控制器，其具有實(shí)現(xiàn)包括起動過程動態(tài)區(qū)間劃分、動態(tài)無功補(bǔ)償計算、軟起動邏輯切換處理的協(xié)調(diào)控制功能。本發(fā)明可以在降壓限流軟起動過程中，高壓大功率電動機(jī)軟起動的電流限制在額定電流的2倍，電網(wǎng)壓降彡5%。本發(fā)明可以在諧波濾波子系統(tǒng)進(jìn)行電力諧波濾波過程中，通過改變磁控電抗器的一次繞組的電感值，使諧振頻率保持不變，構(gòu)成低阻抗回路吸收諧波。本發(fā)明提供的上述高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法，其在風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、軋機(jī)、窯磨、煤磨或礦井大型提升設(shè)備拖動的電動機(jī)中的應(yīng)用，使所述電動機(jī)起動過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求得到滿足，在整體上提高所述電動機(jī)的起動性能，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用途，其特征在于所述電動機(jī)的參數(shù)為電壓> 6kV，功率> I萬千瓦。、煤磨或礦井大型提升設(shè)備拖動的電動機(jī)中的應(yīng)用，使所述電動機(jī)起動過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求得到滿足，在整體上提高所述電動機(jī)的起動性能，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。所述電動機(jī)的參數(shù)為電壓彡6kV，功率彡I萬千瓦。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)
能同時實(shí)現(xiàn)“降壓調(diào)壓限流軟起動、無功補(bǔ)償和諧波濾波”功能，滿足高壓大功率電動機(jī)起動過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求，并在電動機(jī)軟起動結(jié)束后實(shí)現(xiàn)動態(tài)諧波濾波，在整體上更好地提高了高壓大功率電動機(jī)的起動性能，節(jié)能降耗，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，便于工程實(shí)現(xiàn)，性價比高。具體如下 (I)采用自耦降壓與磁控調(diào)壓軟起動，并進(jìn)行起動過程中無功功率補(bǔ)償，使用電壓斜坡與電流限制相結(jié)合技術(shù)，以使起動電流限制在額定電流的2倍，電網(wǎng)壓降低于5%。滿足多任務(wù)負(fù)載的機(jī)械特性要求，避免對電網(wǎng)產(chǎn)生大的沖擊、電機(jī)及其拖動設(shè)備的損壞；節(jié)能降耗，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。(2)提供的諧波濾波子系統(tǒng)，通過改變磁控電抗器的一次繞組的電感值，從而實(shí)現(xiàn)濾波器參數(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的變化而實(shí)時改變，使得濾波器時刻保持諧振，始終保持良好的濾波效果。同時，降低諧波對電氣設(shè)備(變壓器、電力電纜、電動機(jī)、控制系統(tǒng)或通信系統(tǒng)等)的危害，并且提聞電氣設(shè)備在電網(wǎng)中運(yùn)行的效率和使用壽命。(3)電容器組和磁控電抗器具有“雙重”特性。在高壓大功率電動機(jī)軟起動時實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和限流軟起動；電動機(jī)軟起動結(jié)束投入運(yùn)行后，電容器組和磁控電抗器的一次繞組串聯(lián)后與電網(wǎng)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)諧波濾波。提高了電容器組和磁控電抗器的使用效率，其性價比聞。(4)采用多模式控制器(工業(yè)可編程控制器)，其具有實(shí)現(xiàn)起動過程動態(tài)區(qū)間劃分、動態(tài)無功補(bǔ)償計算、軟起動邏輯切換處理等協(xié)調(diào)控制功能，可確保實(shí)現(xiàn)自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功功率補(bǔ)償子系統(tǒng)、諧波濾波子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作。


圖1是本發(fā)明“高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法”結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明“高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法”的原理圖。圖中1.電網(wǎng)；2.高壓斷路器；3.電壓和電流傳感器；4.自耦變壓器；5.磁控電抗器；6.阻抗變換器；7.多模式控制器；8.高壓大功率電動機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。本發(fā)明通過自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功補(bǔ)償子系統(tǒng)和諧波濾波子系統(tǒng)組成的一體化系統(tǒng)(圖1)來實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理，具體為
(I)降壓限流軟起動由自耦降壓和磁控調(diào)壓組成自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是首先由自耦降壓子系統(tǒng)供給電動機(jī)65%的額定電壓(可調(diào)節(jié))，使高壓大功率電動機(jī)做自耦降壓起動；其次，通過磁控調(diào)壓子系統(tǒng)使高壓大功率電動機(jī)從65%的額定電壓逐漸升高至100%的額定電壓；
(2)動態(tài)無功補(bǔ)償由與自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)并聯(lián)的電容器組C構(gòu)成的無功補(bǔ)償子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)軟起動過程中的動態(tài)無功補(bǔ)償；
(3)諧波濾波由電容器組C與磁控電抗器一次繞組串聯(lián)構(gòu)成諧波濾波子系統(tǒng)，該系統(tǒng)在高壓大功率電動機(jī)軟起動結(jié)束后，可實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)拖動系統(tǒng)動態(tài)諧波濾波。所述的自耦磁控限流子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，由高壓斷路器2、電壓電流傳感器3，自耦變壓器4、磁控電抗器5、阻抗變換器6、多模式控制器7和五個高壓接觸器IKMf 1KM5組成。其中高壓斷路器2的一端與電網(wǎng)I相連 ，另一端經(jīng)電壓電流傳感器3與高壓接觸器IKMl和1KM5相連；高壓接觸器IKMl的另一端與自耦變壓器4和磁控電抗器5的一次繞組相連，自耦變壓器4的另一端與高壓接觸器1KM2相連，高壓接觸器1KM2的另一端接地；磁控電抗器5 —次繞組的另一端與高壓接觸器1KM3相連，高壓接觸器1KM3的另一端與高壓接觸器1KM5的一端相連后與高壓大功率電動機(jī)8的定子相連；磁控電抗器5的二次繞組的一端經(jīng)高壓接觸器1KM4與阻抗變換器6相連，磁控電抗器5的二次繞組的另一端與阻抗變換器6的一端相連。所述的無功功率補(bǔ)償子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，由電容器組C和η個高壓接觸器組成，η為自然數(shù)；高壓斷路器2的一端與電網(wǎng)I相連，另一端經(jīng)電壓電流傳感器3與高壓接觸器2ΚΜ0的一端相連；高壓接觸器2ΚΜ0的另一端與高壓接觸器2ΚΜ1、2ΚΜ2···2ΚΜη的一端相連，高壓接觸器2ΚΜ1、2ΚΜ2···2ΚΜη的另一端分別與補(bǔ)償電容器Cl、C2…Cn相連，而補(bǔ)償電容器Cl、C2···、Cn的另一端與地相連。所述的諧波濾波子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，由磁控電抗器5、高壓接觸器1ΚΜ4、阻抗變換器6、多模式控制器7、高壓接觸器3ΚΜ、高壓接觸器2ΚΜ1-高壓接觸器2ΚΜ η和電容器組C組成。高壓斷路器2的一端與電網(wǎng)I相連，另一端經(jīng)電壓電流傳感器3與高壓接觸器IKMl的一端相連磁。高壓接觸器IKMl的另一端與磁控電抗器5的一次繞組的一端相連，該一次繞組的另一端與高壓接觸器3ΚΜ相連。高壓接觸器3ΚΜ的另一端與高壓接觸器2ΚΜ1...2ΚΜ η相連，高壓接觸器2ΚΜ1...2ΚΜ η的另一端分別與補(bǔ)償電容器C1、C2…Cn相連，而補(bǔ)償電容器Cl、C2···、Cn的另一端與地相連。磁控電抗器5的二次繞組的一端經(jīng)高壓接觸器1KM4與阻抗變換器6相連，磁控電抗器5的二次繞組的另一端與阻抗變換器6的一端相連。上述的自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功功率補(bǔ)償子系統(tǒng)、諧波濾波子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作由多模式控制器7來實(shí)現(xiàn)。電壓電流傳感器3采集到的電壓電流信號輸入到多模式控制器7，多模式控制器7輸出的脈沖觸發(fā)信號與阻抗變換器6相連，數(shù)字量信號作用于高壓接觸器的控制線圈。所述的多模式控制器，可采用具有實(shí)現(xiàn)起動過程動態(tài)區(qū)間劃分、動態(tài)無功補(bǔ)償計算、軟起動邏輯切換處理等協(xié)調(diào)控制功能的工業(yè)可編程控制器，如西門子S7-200或其它公司生產(chǎn)的工業(yè)可編程控制器。所述的自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)與無功補(bǔ)償子系統(tǒng)，在高壓大功率電動機(jī)起動過程中一起共同作用，通過電壓斜坡與電流限制相結(jié)合技術(shù)，使高壓大功率電動機(jī)起動電流限制在額定電流的2倍，電網(wǎng)壓降低于5%。
所述的諧波濾波子系統(tǒng)，當(dāng)高壓大功率電動機(jī)軟起動結(jié)束后，通過改變磁控電抗器的一次繞組的電感值，使諧振頻率保持不變，構(gòu)成低阻抗回路吸收諧波。本發(fā)明高壓大功率電動機(jī)軟起動及無功補(bǔ)償?shù)脑硎窃诟邏捍蠊β孰妱訖C(jī)起動開始時，首先投入無功補(bǔ)償并采用自耦降壓起動方式，高壓斷路器2、高壓接觸器1KM1、高壓接觸器1KM2、高壓接觸器1KM3、高壓接觸器2KM0閉合，高壓大功率電動機(jī)經(jīng)自耦變壓器4分壓65%的額定電壓(可調(diào)節(jié))，確保從電網(wǎng)吸收電流明顯小于高壓大功率電動機(jī)起動電流Ih，減小對電網(wǎng)沖擊；當(dāng)高壓大功率電動機(jī)起動電流接近Ie (額定電流)時，高壓接觸器IKMl和高壓接觸器1KM3保持不變，而高壓接觸器1KM2斷開、高壓接觸器KM4閉合，高壓大功率電動機(jī)經(jīng)磁控電抗器5分壓，使高壓大功率電動機(jī)定子電壓從65%額定電壓逐漸增至100%額定電壓；此后閉合高壓接觸器1KM5，斷開高壓接觸器1KM3，結(jié)束高壓大功率電動機(jī)軟起動。整個軟起動過程中，需要補(bǔ)償無功功率的電容器容量由高壓接觸器2KM1-高壓接觸器2ΚΜ1η投切，用以提高起動過程中的功率因數(shù)。
電壓和電流傳感器3采集電壓和電流信號送入多模式控制器7，分析處理后顯示，并控制阻抗變換器6，實(shí)現(xiàn)磁控減壓起動；上述接觸器的開/閉均由多模式控制器7控制。本發(fā)明動態(tài)調(diào)諧諧波濾波的原理是在高壓大功率電動機(jī)起動結(jié)束后，高壓大功率電動機(jī)全電壓運(yùn)行。高壓接觸器3KM閉合，磁控電抗器5與電容器組C串聯(lián)，構(gòu)成LC濾波器，可動態(tài)地調(diào)節(jié)磁控電抗器5的電感量來穩(wěn)定諧振頻率，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)諧波濾波，提高電能質(zhì)量。電壓和電流傳感器3采集電壓和電流信號送入多模式控制器7，分析處理后顯示，并控制阻抗變換器6，動態(tài)地調(diào)節(jié)磁控電抗器5的電感量，上述接觸器的開/閉均由多模式控制器7控制。本發(fā)明提供的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波一體化方法，其過程如下
自耦降壓補(bǔ)償起動通過自耦變壓器給高壓大功率電動機(jī)分壓(電機(jī)接入的分壓電壓為5(Γ70%的供電電壓)，此時，高壓大功率電動機(jī)開始按自耦降壓補(bǔ)償起動方式起動，同時，補(bǔ)償電容器組C向電機(jī)提供無功功率。磁控調(diào)壓補(bǔ)償軟起動是在自耦降壓補(bǔ)償起動的基礎(chǔ)上完成的。高壓大功率電動機(jī)在自耦降壓補(bǔ)償起動的基礎(chǔ)上，由磁控電抗器進(jìn)行磁控調(diào)壓，使高壓大功率電動機(jī)定子電壓(電機(jī)接入的分壓電壓為5(Γ70%的供電電壓)連續(xù)增加至供電電壓，高壓大功率電動機(jī)通過磁控調(diào)壓實(shí)現(xiàn)軟起動，同時，該裝置中的電容器組C可以補(bǔ)償電機(jī)起動時所需的無功，提高功率因數(shù)。高壓大功率電動機(jī)起動完畢。電壓和電流傳感器3將電機(jī)起動電信號接入多模式控制器7，該控制器根據(jù)電機(jī)參數(shù)，設(shè)定起動電流值及相關(guān)參數(shù)與起動流程等，進(jìn)行軟起動與無功補(bǔ)償控制算法計算和軟起動邏輯判斷等協(xié)調(diào)控制，通過控制晶閘管式阻抗變換器6的阻抗、改變磁控電抗器5的二次繞組阻抗來改變其一次繞組阻抗，從而實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)8的磁控調(diào)壓補(bǔ)償軟起動。動態(tài)調(diào)諧諧波濾波電機(jī)起動完畢后，全電壓運(yùn)行。磁控電抗器一次繞組L與電容器組C串聯(lián)，構(gòu)成LC無源電力濾波器。可動態(tài)地調(diào)節(jié)磁控電抗器的電感量來穩(wěn)定諧振頻率，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)諧波濾波，提高電能質(zhì)量。高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波一體化系統(tǒng)，具有軟起動限流、無功補(bǔ)償、動態(tài)諧波濾波等多重特性，適合高壓大功率電動機(jī)軟起動限流、無功補(bǔ)償與電力諧波濾波。一套系統(tǒng)多種功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、分時復(fù)用、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的上述高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波一體化方法，其在風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、軋機(jī)、窯磨、煤磨或礦井大型提升設(shè)備拖動的電動機(jī)中的應(yīng)用，使所述電動機(jī)起動過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求得到滿足，在整體上提高所述電動機(jī)的起動性能，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。所述電動機(jī)的參數(shù)為電壓彡6kV，功率彡I萬千瓦。本發(fā)明提供的上述高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波一體化方法，其創(chuàng)新點(diǎn)為“自耦降壓與磁控調(diào)壓復(fù)合軟起動軟切換及磁控電抗變換調(diào)節(jié)與諧波濾波”一體化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；高壓大功率電動機(jī)自耦磁控電抗變換軟起動動態(tài)無功補(bǔ)償。除本發(fā)明人的前期成果報道外，國內(nèi)有高壓電機(jī)軟起動技術(shù)方面的報道，但未見“自耦降壓與磁控調(diào)壓復(fù)合軟起動軟切換及磁控電抗變換調(diào)節(jié)” 一體化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面的報道。國內(nèi)有高壓異步電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)方面的報道，由小容量靜止同步補(bǔ)償 器與多級并聯(lián)固定有級電容組成電動機(jī)動態(tài)無功補(bǔ)償電路，但未見高壓大功率電動機(jī)電力電子自耦磁控電抗變換軟起動動態(tài)無功補(bǔ)償以及磁控阻抗變換電抗調(diào)節(jié)諧波濾波一體化方面的報道。經(jīng)綜合對比分析可知，本發(fā)明高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波抑制一體化方法創(chuàng)新點(diǎn)在國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)中尚未發(fā)現(xiàn)相同報道。
權(quán)利要求
1.高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法，其特征是該方法由自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功補(bǔ)償子系統(tǒng)和諧波濾波子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理，具體為(1)降壓限流軟起動由自耦降壓和磁控調(diào)壓組成自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具體是首先由自耦降壓子系統(tǒng)供給電動機(jī)50 70%的額定電壓，使電動機(jī)做自耦降壓起動； 其次，通過磁控調(diào)壓子系統(tǒng)使電動機(jī)從50 70%的額定電壓逐漸升高至100%的額定電壓， 電動機(jī)做磁控調(diào)壓軟起動；(2)動態(tài)無功補(bǔ)償由與自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)并聯(lián)的電容器組C構(gòu)成的無功補(bǔ)償子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)軟起動過程中的動態(tài)無功補(bǔ)償；(3)諧波濾波由電容器組C與磁控電抗器一次繞組串聯(lián)構(gòu)成諧波濾波子系統(tǒng)，該系統(tǒng)在電動機(jī)軟起動結(jié)束后，對電動機(jī)拖動系統(tǒng)實(shí)施動態(tài)諧波濾波；經(jīng)過上述步驟實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法， 其特征在于采用多模式控制器，確保實(shí)現(xiàn)自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功功率補(bǔ)償子系統(tǒng)、諧波濾波子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法， 其特征在于所述多模式控制器采用工業(yè)可編程控制器，其具有實(shí)現(xiàn)包括起動過程動態(tài)區(qū)間劃分、動態(tài)無功補(bǔ)償計算、軟起動邏輯切換處理的協(xié)調(diào)控制功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法， 其特征是在降壓限流軟起動過程中，高壓大功率電動機(jī)軟起動的電流限制在額定電流的2 倍，電網(wǎng)壓降彡5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法， 其特征是在諧波濾波子系統(tǒng)進(jìn)行電力諧波濾波過程中，通過改變磁控電抗器的一次繞組的電感值，使諧振頻率保持不變，構(gòu)成低阻抗回路吸收諧波。
6.權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法的用途，其特征是在風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、軋機(jī)、窯磨、煤磨或礦井大型提升設(shè)備拖動的電動機(jī)中的應(yīng)用，使所述電動機(jī)起動過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求得到滿足， 在整體上提高所述電動機(jī)的起動性能，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用途，其特征在于所述電動機(jī)的參數(shù)為電壓>6kV，功率彡I萬千瓦。
全文摘要
本發(fā)明提供的高壓大功率電動機(jī)軟起動限流補(bǔ)償與諧波濾波一體化方法，是由自耦磁控限流軟起動子系統(tǒng)、無功補(bǔ)償子系統(tǒng)和諧波濾波子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高壓大功率電動機(jī)的平穩(wěn)起動、就地?zé)o功補(bǔ)償和諧波治理的，該方法包括降壓限流軟起動、動態(tài)無功補(bǔ)償和諧波濾波步驟。本發(fā)明提供的方法在風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、軋機(jī)、窯磨、煤磨或礦井大型提升設(shè)備拖動的電動機(jī)中的應(yīng)用，使所述電動機(jī)起動過程中的限流和無功補(bǔ)償特性要求得到滿足，并在電動機(jī)軟起動結(jié)束后實(shí)現(xiàn)動態(tài)諧波濾波，在整體上能夠更好地提高壓大功率電動機(jī)的起動性能，節(jié)能降耗，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，便于工程實(shí)現(xiàn)，性價比高。
文檔編號H02J3/01GK103023391SQ20121053815
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者袁佑新, 陳靜, 常雨芳, 肖純, 王一飛 申請人:武漢理工大學(xué)