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1、汇川技术HD93系列10MVA高压变频器在大功率同步机上的应用汇川技术HD93系列10MVA高压变频器在大功率同步机上的应用导语：本文主要介绍了大功率电励磁同步机的根本特点、变频改造的难点分析，以及汇川技术大传动产品线针对电励磁同步电机的解决方案，通过公司HD93系列10MVA产品目前的现场应用，理解同步机变频改造需留意的关键点以及改造效果分析。一、概述国家十二五规划明确提出了关于节能减排的标准文件，如未能采取更加有效的应对措施，我国面临的资源环境约束将日益强化。从国内看，随着工业化、城镇化进程加快和消费构造晋级，我国能源需求呈刚性增长，受国内资源保障才能和环境容量制约，我国经济社会开展面临的
2、资源环境瓶颈约束更加突出，节能减排工作难度不断加大。从国际看，围绕能源平安和气候变化的博弈更加剧烈。一方面，贸易保护主义抬头，局部兴旺国家凭借技术上风开征碳税并方案施行碳关税，绿色贸易壁垒日益突出。另一方面，全球范围内绿色经济、低碳技术正在兴起，不少兴旺国家大幅增加投入，支持节能环保、新能源和低碳技术等领域创新开展，抢占将来开展制高点的竞争日趋剧烈。规划中提出对电机系统施行变频调速、永磁调速、无功补偿等节能改造，优化系统运行和控制，进步系统整体运行效率。变频调速尤其在大功率风机类平方转矩负载场合应用效果尤为明显。冶金行业向来是耗能大户，尤其在目前产能过剩、利润低的情况下，节能显得尤为重要，钢铁
3、行业中的大功率电动机消耗了大量的电费，由于实际经过导致工频运行大马拉小车现象严重，变频改造成了不二之选。目前钢铁行业中的烧结主抽风机，功率一般为整个钢铁厂除了高炉鼓风机第二大功率的设备，而且多为大功率同步机驱动，同步机的变频改造一直以来就是一大技术难点，下面将介绍一下同步机的改造方案及应用效果。二、同步机及烧结工艺介绍1、大功率同步机变频改造难点同步机相比于异步机有众多优点：1对转矩扰动具有更强的承受才能，动态响应快；2在极低电源频率下也能运行，调速范围宽；3通过改变励磁电流，功率因数可调；4稳定性高，转矩与端电压成正比；上述的众多优点使得其使用越来越广泛，但是大功率同步机变频控制技术一直是高
4、压变频领域的一大难点，各厂家技术参差不齐，导致其最终的控制效果差距较大，以下为有刷同步电机变频改造需要留意的事项：1同步电机的起动问题：电枢电压矢量与转子磁极位置之间的夹角必须在某一范围之内，否那么将导致系统失步；2同步电机调速期间和励磁装置的协调问题，防止正常调速期间同步机失步；3同步电机正常停机和故障灭磁问题。2、汇川技术HD93同步机控制技术汇川根据自身多年同步机控制经历，在高压大功率同步机控制方面，通过我们大量的仿真实验以及现场实验分析，研发了适用于高压大功率领域同步机的矢量控制方案，依托于磁链闭环矢量控制SFOC这一平台，实现了真正的同步机变频无速度传感器矢量控制技术启动方式SVC，
5、整个启动经过平滑、无冲击，不存在启动整步问题，并且控制精度高、转矩响应快，稳定性好。图1：汇川同步机磁链闭环矢量控制原理图图2：汇川同步机变频启动经过图基于电机d-q轴系数学方程，对电机的磁链、电流进展解耦控制，具有磁链、电压闭环特点。和进展比拟再通过比例积分调节器得到，在和比拟再通过比例积分调节器得到；和比拟得到，和再通过比例积分调节器得到，和比拟再通过比例积分调节器得到，和比拟得到；和2/3转换得到，进展发波控制。通过汇川多个大容量同步机变频改造应用现场的调试运行情况来看，汇川同步机控制方案还具有调试简单、调试时间短，以及运行稳定的诸多优点，得到了用户的一直好评，汇川的同步机控制技术已经在
6、国内建立了绝对的领先地位。3、烧结工艺简介图3：烧结工艺烧结工艺是指根据原料特性所选择的加工程序和烧结工艺制度，它对烧结消费的产量和质量有着直接而重要的影响。按照烧结经过的内在规律选择适宜的工艺流程和操纵制度，利用当代科学技术成果，强化烧结消费经过，可以获得先进的技术经济指标，保证实现高产、优质、低耗。本消费工艺流程有原料的承受，兑灰，拌合，筛分破碎及溶剂燃料的破碎筛分，配料，混料，点火，抽风烧结，抽风冷却，破碎筛分，除尘等环节组成。目前消费上广泛采用带式抽风烧结机消费烧结矿。烧结消费的工艺流程如上图所示。主要包括烧结料的预备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。三、客户现场改造方案1、工程背景
7、本次我司HD93产品改造对象为河北省武安市某钢铁集团烧结厂烧结主抽风机，此烧结线为220m2规模烧结线，装备有8000kW功率烧结主抽一台，是整个烧结厂的最大耗电设备，在整个钢厂也属于耗能大户，工频运行采用水阻启动方式，启动冲击大，所以每次启动此电机都比拟困难，另外由于要根据消费情况调节风量，平时采用风门调节的方式进展，风门一般在60%80%调节，能量浪费严重，所以节能改造迫在眉睫。2、设备参数介绍3、改造系统方案图4：系统一次图4、系统方案讲明系统采用HD93高性能型同步机专用高压变频器、励磁柜、开关柜和旁路柜完成对同步机负载的同步电机控制。整个系统方案在保存客户原励磁系统的情况下，我们重新
8、装备变频励磁柜，在变频器正常运行的情况下，变频器与变频励磁柜配合来控制客户同步电机启动与运行，而为了保证电机的可靠运行，我们装备了工频旁路系统，在变频器出现重故障的情况下，客户还可以利用旁路系统跟原工频励磁系统来进展控制电机的启动运行。总结高压变频器方案如下:1系统采周一拖一配手开工频旁路柜，工频运行时，可以配合原有水阻软启动方式运行；2控制系统改造，实现新旧高压柜的远程操纵及联锁；3励磁系统改造，实现工变频状态的励磁控制转换；4配套上位监控系统，远程监控变频器系统状态；5、电气配置讲明1SM为客户现场电励磁同步电动机，根本电气参数为8000kW/10kV。2Mg1为变频运行专用励磁柜。在变频
9、状态下，通过变频器内部运算给定励磁电流指令，励磁柜与变频器实现励磁电流闭环控制，MG2为客户原有工频励磁柜，MG1与MG2之间设置有切换开关，需要工频运行时，励磁系统切换至MG2。3QS1、QS2、QS3为工频旁路柜内高压隔分开关，用于变频或者工频启动同步电机。4系统配置工频励磁与变频励磁的切换装置，采用切换刀闸形式，平安可靠。5变频器为汇川HD93高性能型同步机高压变频器，根本电气参数为10000kVA/10kV，额定频率50Hz，最大运行频率为50/60Hz。输入变压器为10000kVA/10kV干式移相变压器，绝缘等级H级，功率单元为两象限两电平单元级联构造。控制柜内IO板提供标准IO接
10、口和总线通讯接口CAN、Modbus485、Profibus-DP。6、系统功能讲明变频工况1系统控制电源380V和冷却风机电源上电，变频励磁柜选择并且控制电源上电；2对变频器和励磁柜进展相关的参数设定，变频励磁柜和变频器置于远方控制；3将变频输入隔离刀闸QS1、输出隔离刀闸QS2合闸，励磁切换开关切换至变频励磁，变频器及励磁柜控制系统自检，如无故障，输出合闸允许信号；4用户开关柜断路器QF1合闸，待水阻柜启动完成后，星点柜QF2合闸；5变频器及励磁柜如上电正常，输出变频器预备停当和励磁柜停当信号到总控台；6总控台对变频器给定运行频率，发启动指令。7变频器接收到启动命令后，发励磁启动指令给励磁
11、柜，同时发出动态励磁电流指令；8当运行频率到达50Hz时，变频器输出电压到达10kV。9在运行经过中，当变频器出现严重故障时，会同时联跳输入断路器QF，且通知励磁柜进展灭磁。10QS2和QS3设有机械联锁，当QS2闭合时，QS3不能合闸。11当工艺需要停机时，通过总控台向变频器发送停机指令，变频器承受指令后封闭变频器输出。7、改造后节能比照变频改造之后实现了较为可观的节电量，为公司的节能减排工作做出了较大的奉献，降低了整个公司的消费本钱，得到了客户的一致认可。8、变频改造上风1完美解决了大容量同步机的启动问题；2节电，大大降低运行本钱；3进步了机组自动装置的稳定性，为机组的经济优化运行提供了可
12、靠保证；4同步机的运行参数得到了改善，进步了运行效率；5可实现大功率同步机负载的变频软启动，启动峰值电流和时间大为减少，防止了因大启动电流造成的绝缘老化及由于较大电动力矩造成对电机的机械冲击，延长了电机的寿命，减少了对电机的维护工作量；6节流装置全开，不仅到达了降耗节能的目的，同时还减小了管道系统的振动，使管道压力波动减小，延长了管道的使用寿命和检修周期及检修的工作量，使系统运行稳定性得到改善；7频率的调节性能优越，有利于实现分散控制系统改造，进一步进步系统的优化改造；8采用变频调节，电动机转速降低使环境噪音影响得到大大改善。9励磁完全变频控制，只需操纵变频器，一键启动/停机，方便操纵。四、现
13、场应用照片图5：现场工作人员调试照片图6：现场电机照片图7：变频系统整机图图8：现场电机飞车启动时定子电流及励磁电流变化波形图动态励磁控制五、完毕语冶金行业历来属于高耗能行业，大功率电机数目宏大，常年工频运行导致能源浪费严重，变频改造不仅可以实现显著地节能效果，且可以改善运行工艺，到达多重改造效果，经济效益及社会效益显著，烧结主抽风机的变频改造不仅可以实现较高的节能效果，还可以实现大功率同步电机的启动调速问题。汇川技术HD93系列同步机专用高压变频器之所以可以成功的改造此次大功率烧结主抽风机，也是产品高性能、高可靠性的一个证实。汇川技术有限公司依托多年的自动化行业的应用经历，对冶金行业的变频改造具有独到的方案解决才能，HD9X系列高压变频器为采用矢量控制技术的高性能变频器，产品适用于冶金、电力、化工、市政等多个应用领域。