一种同步电机的启动系统及启动方法技术方案

本发明专利技术公开了一种同步电机的启动系统及启动方法。所述启动系统包括，静止变频器和静态消磁装置，所述静态消磁装置的三相电阻桥和三相高压开关连接形成泄放回路，泄放输出变压器的激磁回路的剩磁。所述启动方法包括，在启动前通过静态消磁装置消磁，在启动过程中，通过预判输出变压器铁芯磁饱和情况，以防止输出变压器在极低频阶段磁饱和从而损坏变压器。通过对每相绕组导通时间设置上限，若达到导通上限，则闭锁静止变频器的输出电流；并通过投入动态消磁过程，即关断励磁电流并采用反向电流法进行动态消磁，使输出变压器在启动过程中也可以完成消磁。可以完成消磁。可以完成消磁。

【技术实现步骤摘要】
一种同步电机的启动系统及启动方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，尤其涉及一种同步电机的启动系统及启动方法。

技术介绍

[0002]配置输出变压器的静止变频器在启动同步电机初期，电机从零转速或极低转速开始启动，需要较长时间在电机两相中输入直流电流，由于变压器在传变直流电流时存在激磁回路饱和的可能，进而存在损坏变压器的风险。
[0003]因此传统的启动方法如附图1所示，会配置一组旁路/投入刀闸，通过逻辑闭锁，保证变压器存在投入、旁路、退出三种状态。在脉冲换相阶段，旁路刀闸合闸、投入刀闸分闸，旁路输出变压器，静止变频器直接向电机定子注入电流，随着电机转速的上升，脉冲换相阶段结束后，静止变频器闭锁输出，旁路刀闸分闸、投入刀闸合闸，投入输出变压器后，静止变频器进入负载换相模式，持续输出电流至电机，直到电机并网后退出。
[0004]采用传统启动模式的静止变频器，需要多配置两个刀闸，且旁路刀闸直接连在机端，又会流过大电流，需要配置高压大电流刀闸或开关，增加了占地与投资。且在脉冲换相切换至负载换相的过程中，增加了投切刀闸的操作，增加了启动时间。同时由于增加了两个设备，存在由于两个刀闸出现故障与异常增加静止变频器不可用或启动失败的风险。

技术实现思路

[0005]针对传统启动模式中，静止变频器在启动阶段需要投切输出变压器，而存在的风险与问题。本专利技术提出了一种同步电机的启动系统，通过增加静态消磁装置，在每一次启动完成后，可对输出变压器的剩磁进行消除，省去两组高压大电流刀闸，使输出变压器可直接投入下一次启动。本专利技术还进一步提出了一种同步电机的启动方法，通过在启动中投入动态消磁过程，在尽量少地影响功率输出的情况下，有效防止了带输出变压器直接启动可能存在的磁饱和，进而导致设备损坏的问题。
[0006]根据本专利技术的一个方面，一种同步电机的启动系统，包括：
[0007]静止变频器，所述静止变频器包括输出变压器和输出断路器，所述静止变频器通过所述输出断路器与所述同步电机电连接，通过所述输出变压器向所述同步电机定子的两相输出电流；
[0008]静态消磁装置，所述静态消磁装置包括一端接地的三相电阻桥和三相高压开关，所述三相电阻桥和所述三相高压开关串联形成泄放回路，以泄放所述输出变压器的激磁回路的剩磁。
[0009]根据本专利技术的一个方面，其中所述三相电阻桥包括彼此并联的三相电阻，每相电阻的一端接地，另一端与所述三相高压开关中的一相电连接。
[0010]根据本专利技术的一个方面，其中所述三相高压开关包括彼此并联的三个高压开关，每个高压开关的一端与所述三相电阻桥中的一相电阻电连接，另一端与所述输出变压器的一相电连接。
[0011]本实施例通过增加静态消磁装置，在每一次启动完成后，可对输出变压器的剩磁进行消除，省去两组高压大电流刀闸，使输出变压器可直接投入下一次的启动。
[0012]根据本专利技术的一个方面，基于上述同步电机的启动系统，启动同步电机的方法，包括：
[0013]在所述输出断路器开闸后，使所述三相高压开关合闸，通过所述静态消磁装置使所述输出变压器的激磁回路处于零磁链状态；
[0014]在所述输出断路器合闸前，使所述三相高压开关开闸，结束所述静态消磁过程。
[0015]本方法实施例中，在每一次启动完成后，对输出变压器的剩磁进行消除，使输出变压器在下一次的启动时可直接投入使用。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述方法还包括：
[0017]使所述输出断路器合闸；
[0018]所述静止变频器对所述同步电机的转子位置进行检测，根据所述转子位置，导通所述整流桥和逆变桥中对应的阀，由所述静止变频器通过所述输出变压器向所述同步电机定子的对应两相输出电流；
[0019]根据所述输出变压器单相最大激磁电流、单相励磁电抗，所述输入变压器原边二次额定电压及所述整流桥的触发角度，计算所述输出变压器激磁电流导通的时间上限T1，以及需要对所述输出变压器投入动态消磁过程的时间上限T2；
[0020]若在所述时间上限T1到来时，所述逆变桥未发生换相，则断开所述整流桥与逆变桥的阀，使所述静止变频器停止工作；
[0021]若在所述时间上限T2到来时，所述逆变桥仍未发生换相，则逆变所述同步电机的励磁系统，并在所述励磁系统的励磁电流降至零时，对所述输出变压器投入动态消磁过程；
[0022]所述动态消磁过程达到预设时间T
set
后，逆变所述整流桥，以使所述逆变桥的阀关断，重新启动所述励磁系统，并返回前述由静止变频器对所述同步电机的转子位置进行检测的步骤，直到所述静止变频器进入负载换相模式。
[0023]本方法实施例，通过判断输出变压器磁饱和点，计算激磁回路电流导通时间上限和需要投入消磁过程的时间上限，适时地投入动态消磁过程，在尽量少影响功率输出的情况下，有效防止了带输出变压器直接启动可能存在的磁饱和，进而导致设备损坏的问题，从而提高了静止变频器的启动效率和使用率。
[0024]根据本专利技术的一个方面，其中所述动态消磁过程包括：
[0025]通过调整所述整流桥和逆变桥的阀的关断与导通，向所述输出变压器及所述同步电机定子中已导通的两相反向输入电流。
[0026]根据本专利技术的一个方面，其中所述时间上限T1的计算公式如下：
[0027][0028]其中，I
max
为所述输出变压器单相最大激磁电流，L
m
为所述输出变压器单相励磁电抗，U1为所述输入变压器原边二次侧额定电压，α0为所述整流桥的触发角度。
[0029]根据本专利技术的一个方面，其中所述动态消磁过程中，所述时间上限T2是所述时间上限T1的1.5倍，所述整流桥的触发角度α
set
＝α0，动态消磁过程持续时间T
set
＝T1。
[0030]根据本专利技术的一个方面，其中所述逆变桥包括第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、第
五阀、第六阀，所述第一阀与所述第四阀串联形成所述逆变桥的一个相，所述第三阀与所述第六阀串联形成所述逆变桥的一个相，所述第二阀与所述第五阀串联形成所述逆变桥的一个相，所述动态消磁过程中，所述逆变桥导通阀的动作关系为：
[0031]若所述静止变频器输出功率时所述第一阀导通，则动态消磁过程中所述第四阀导通；
[0032]若所述静止变频器输出功率时所述第二阀导通，则动态消磁过程中所述第五阀导通；
[0033]若所述静止变频器输出功率时所述第三阀导通，则动态消磁过程中所述第六阀导通；
[0034]若所述静止变频器输出功率时所述第四阀导通，则动态消磁过程中所述第一阀导通；
[0035]若所述静止变频器输出功率时所述第五阀导通，则动态消磁过程中所述第二阀导通；
[0036]若所述静止变频器输出功率时所述第六阀导通，则动态消磁过程中所述第三阀导通。
[0037]根据本专利技术的一个方面，在所述同步电机启动完成后，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
为所述输入变压器原边二次侧额定电压，α0为所述整流桥的触发角度。8.根据权利要求5或6所述的启动方法，其中所述动态消磁过程中，所述时间上限T2是所述时间上限T1的1.5倍，所述整流桥的触发角度α
set
＝α0，动态消磁过程持续时间T
set
＝T1。9.根据权利要求5或6所述的启动方法，其中所述逆变桥包括第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀，所述第一阀与所述第四阀串联形成所述逆变桥的一个相，所述第三阀与所述第六阀串联形成所述逆变桥的一个相，所述第二阀与所述第五阀串联形成所述逆变桥的一个相，所述动态消磁过程中，所述逆变桥导通阀的动作关系为：若所述静止变频器输出功...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河清，漫自强，石祥建，刘腾，闫伟，詹亚曙，王管建，刘为群，吴龙，黄海晏，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：