大功率交流電機變頻調(diào)速技術(shù)的研究 (1)-文庫吧
2024-12-31 02:32 本頁面
【正文】 波轉(zhuǎn)矩會引起機 械振動。特別是大型軋機扭振嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量， 還會造成斷軸的重大設(shè)備事故。3交交變頻調(diào)速技術(shù)的研究交交變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示，由3組反并聯(lián) 晶閘管可逆橋式變頻器組成,它沿續(xù)晶閘管變流器 的電網(wǎng)自然換流原理，具有過載能力強、效率高、輸 出波形好等優(yōu)點，對于大功率低速運轉(zhuǎn)的軋鋼機和 礦井提升機傳動，交交變頻調(diào)速占主流。冶金自動 化研究院在國家科技攻關(guān)和自然科學基金的支持下，在交流調(diào)速理論與工程關(guān)鍵技術(shù)上取得創(chuàng)新。圖1交交變頻調(diào)速系統(tǒng) Fig. 1 AC AC variable speed system，解決了電機繞組燒 毀的難題，帶動國產(chǎn)變頻同步電機研制成功針對國際上變頻同步電機阻尼繞組存在的模糊 認識,深入研究了同步電機阻尼繞組理論，提出同步 電機磁場定向控制存在動態(tài)過程磁鏈與轉(zhuǎn)矩控制不 解耦的缺陷，阻尼繞組可以抵消動態(tài)過程的電樞反 應(yīng)，改善磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦控制特性，加快電流響應(yīng)， 維持磁鏈恒定，抑制負載角振蕩，提高了同步電機的 過載能力。阻尼繞組對髙動態(tài)性能要求的軋機傳動 起重要作用。特別是針對國外引進電機多次出現(xiàn)電機阻尼繞 組燒壞事故，指出其設(shè)計存在著嚴重的缺陷。通過 理論分析和仿真計算,得出在突加負載動態(tài)過程的 橫軸阻尼電流等于定子電流的結(jié)論，在軋鋼瞬間，阻 尼電流高達上萬安培，而引進的電機沒有提供這一 電流的通路，強大的電流只能穿過鐵心、轉(zhuǎn)軸，燒壞 電機。據(jù)此提出了電機設(shè)計的改進方案，為阻尼電 流設(shè)計了合理通路，解決了同步電機阻尼繞組容易 燒毀的難題，使國產(chǎn)變頻同步電機研制成功。該理 論和設(shè)計已運用于國內(nèi)電機廠變頻同步電機的 制造。，完善了同 步電機磁場定向控制理論針對同步電機磁場定向控制存在著定子磁鏈、 氣隙磁鏈、轉(zhuǎn)子磁鏈等不同定向控制方式。發(fā)現(xiàn)同 步電機阻尼磁鏈比其它磁鏈抗擾動性更強，并易于 觀測，指出動態(tài)的同步電機阻尼磁鏈相當于異步電 機的轉(zhuǎn)子磁鏈，并提出動態(tài)異步穩(wěn)態(tài)同步的概念，揭 示了同步電機與異步電機控制的內(nèi)在聯(lián)系m。從 異步電機控制出發(fā)，提出阻尼磁鏈定向控制原理，研 制了阻尼磁鏈定向控制系統(tǒng)，提出不要模擬器的工 程調(diào)試方法，使國產(chǎn)交流調(diào)速系統(tǒng)工程調(diào)試成功，這 些理論豐富并完善了交流同步電機調(diào)速理論。，解 決了變頻器對電網(wǎng)的污染問題在國家攀登計劃、國家自然科學基金支持下，針 對交流電機、電力電子變頻器及矢量控制系統(tǒng)模型 中存在的非線性、周期性拓撲結(jié)構(gòu)變化等難題，建立 了交交變頻同步電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真平臺。將瞬時 功率理論引人到交交變頻同步電機矢量控制系統(tǒng) 中，對大型熱連軋機主傳動交流調(diào)速系統(tǒng)在不同運 行參數(shù)、不同工況和電網(wǎng)條件下的特性進行了全面 分析研究，得出無功功率隨軋機運行參數(shù)變化的規(guī) 律。從電機、調(diào)速系統(tǒng)和電網(wǎng)一體化分析出發(fā)，研究 調(diào)速系統(tǒng)控制策略，系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)行為與伴隨而 來的無功功率吞吐及諧波生成的內(nèi)在規(guī)律。計算了 熱連軋100多個不同鋼種、不同軋制工藝，總結(jié)出多 套交交變頻對電網(wǎng)無功沖擊及諧波的變化規(guī)律，解 決了多套交交變頻對電網(wǎng)無功沖擊及諧波計算與治 理的難題。同時，在大量工程實踐基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng) 驗、理論創(chuàng)新，建立了自主知識產(chǎn)權(quán)的交流變頻調(diào)速 工程設(shè)計方法。，解決 了傳動機電振動問題[2]深入研究了交流調(diào)速機電振動理論，與常見的 躲避機電共振頻率被動方法不同，運用現(xiàn)代控制理 論構(gòu)造出機電振動模型及抗負荷擾動觀測器，通過 控制電氣傳動系統(tǒng)來抑制機電振動,從而解決了軋 機傳動機電扭振問題。申報了發(fā)明專利，在理論研 究和工程實踐的基礎(chǔ)上，出版了學術(shù)專著《軋機傳 動交流調(diào)速機電振動控制》。，使交流調(diào)速達到高精 度、高動態(tài)響應(yīng)緊跟數(shù)字控制取代模擬控制的發(fā)展趨勢，采取 自主研發(fā)與引進相結(jié)合，采用先進的計算機硬件模 板，自主開發(fā)調(diào)速系統(tǒng)的工程應(yīng)用軟件，自主完成工 程設(shè)計與工程調(diào)試，形成自主知識產(chǎn)權(quán)的工程控制 軟件。使調(diào)速系統(tǒng)達到熱連軋機傳動要求的高精 度、高動態(tài)響應(yīng)的技術(shù)性能指標。,并形成規(guī)模產(chǎn) 業(yè)研制了國產(chǎn)大功率電力電子器件，攻克了大電 流硅片閉管擴散縱向參數(shù)的控制；高di/dt與高 如/由的協(xié)調(diào)。大面積燒結(jié)技術(shù)和全壓接技術(shù)。髙電 壓表面保護技術(shù)。大直徑器件高溫存儲及長期存儲 等技術(shù)難關(guān),研制成功直徑1〇〇 mm的KP 3 500 A/ 4 000 V高電壓大功率晶閘管。采用國產(chǎn)晶閘管研 制成功具有國際先進水平的大功率高電壓交交變頻 功率裝置，滿足了大型交流電機變頻調(diào)速傳動的要 求。圖2為國產(chǎn)第一套熱連軋機傳動交流調(diào)速系 統(tǒng)。采用576支國產(chǎn)晶閘管研制了 8臺萬千瓦級大 功率變頻器，驅(qū)動8臺5 000 kW大功率變頻同步電 機。國產(chǎn)交交變頻調(diào)速系統(tǒng)在靜態(tài)調(diào)速精度、動態(tài) 速度響應(yīng)、動態(tài)速降當量等技術(shù)性能指標達到了國 際先進水平。該項目2000年在攀鋼熱連軋廠投入 生產(chǎn)。替代進口節(jié)
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