簡單說明在包鋼中同步電機(jī)高壓變頻調(diào)速裝置的運(yùn)用

包鋼是我國重要的鋼鐵工業(yè)基地和全國最大的稀土生產(chǎn)、科研基地，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的工業(yè)企業(yè)。1954年建廠，1998年改制為公司制企業(yè)。公司總部位于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市河西工業(yè)區(qū)，中心廠區(qū)占地面積36平方公里。包鋼擁有“包鋼股份”和“包鋼稀土”兩個(gè)上市公司。2008年，包鋼經(jīng)濟(jì)總量和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到歷史最好水平，銷售收入首次突破400億元大關(guān)，達(dá)到432.64億元，同比增加100億元以上，增長31.7%;鋼產(chǎn)量達(dá)到983.9萬噸，同比增加100萬噸，增長11.32%;上繳稅金達(dá)到37.96億元，同比增加10億元以上，增長38.8%，為地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。包鋼，全稱是包頭鋼鐵（集團(tuán)）公司，始建于1954年。它是集礦山開采、鋼鐵冶煉軋制、稀土科研和銷售以及與之相關(guān)的化工、發(fā)電等配套企業(yè)于一體的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)集團(tuán)。在全國各大鋼鐵企業(yè)里排名第12位，總資產(chǎn)達(dá)到355億元。公司主廠區(qū)占地面積36平方公里，目前擁有包鋼股份和稀土高科兩個(gè)上市公司，具備年生產(chǎn)商品坯材700萬噸以上生產(chǎn)能力，可生產(chǎn)63個(gè)品種，1970個(gè)規(guī)格的鋼材產(chǎn)品。產(chǎn)品廣泛用于冶金、建筑、石油、化工、航天、造船、鐵路、汽車、國防等行業(yè)。包頭鋼鐵（集團(tuán)）工業(yè)旅游區(qū)2005年被國家旅游局命名為全國工業(yè)旅游示范點(diǎn)。2005年包鋼下屬鋼聯(lián)股份薄板坯連鑄連軋廠二煉鋼針對該廠二次除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)研，該廠二次除塵風(fēng)機(jī)的電機(jī)是一臺GE公司生產(chǎn)的同步電動(dòng)機(jī)，額定頻率60Hz，由于工頻運(yùn)行不能達(dá)到60Hz，除塵風(fēng)機(jī)的出力受到限制，為了解決此問題，包鋼通過多方的考察、調(diào)研，最終選用我公司生產(chǎn)的無速度傳感器矢量控制、同步機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。

東方日立同步電機(jī)變頻調(diào)速的啟動(dòng)過程

同步電機(jī)與普通異步電機(jī)運(yùn)行上主要的區(qū)別是同步電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，電樞電壓矢量與轉(zhuǎn)子磁極位置之間的夾角必須在某一范圍之內(nèi)，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)失步。因此在變頻器向同步電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出電壓之前，先由勵(lì)磁裝置向同步電機(jī)的勵(lì)磁繞組通以一定的勵(lì)磁電流，將這一夾角控制到一定的范圍之內(nèi)，然后變頻器再向同步電機(jī)的電樞繞組輸出適當(dāng)?shù)碾妷?，起?dòng)電機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)。步驟如下：

（1）勵(lì)磁裝置投勵(lì)。勵(lì)磁系統(tǒng)向同步電機(jī)的勵(lì)磁繞組通以一定的勵(lì)磁電流，在同步電機(jī)定子上建立一定的磁場。

（2）變頻器向同步電機(jī)的電樞繞組施加一定的直流電壓，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流。此時(shí)，在同步電機(jī)上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流在轉(zhuǎn)子上建立較強(qiáng)的磁場。

（3）變頻器按照電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，隨著同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)和定子磁場的旋轉(zhuǎn)，二者間的角度經(jīng)過少量有阻尼的震蕩后，逐漸趨于一個(gè)較小的常量。至此，同步電機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)。

（4）變頻器按照預(yù)先設(shè)定的加速度，逐漸加速到給定頻率。此時(shí)，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角逐漸拉大到某一常值，電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極在定子磁場的吸引下逐漸加速至期望轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)起動(dòng)過程完成。

在同步電機(jī)的起動(dòng)過程中，定、轉(zhuǎn)子磁勢大小的選擇是關(guān)鍵問題。如果選擇過低的定子磁場，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)失步。

東方日立同步機(jī)變頻器技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用魯棒型無速度傳感器矢量控制技術(shù)。無速度傳感器矢量控制可以獲得接近閉環(huán)控制的性能，同時(shí)省去了速度傳感器，具有較低的維護(hù)成本。無速度傳感器矢量控制可以獲得改進(jìn)的低速運(yùn)行特性，變負(fù)載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善，同時(shí)還可獲得高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這在高摩擦與慣性負(fù)載的起動(dòng)中有明顯的優(yōu)勢。

（2）東方日立變頻器具備“飛車”啟動(dòng)功能，傳統(tǒng)的變頻器在啟動(dòng)時(shí)一般要求電機(jī)完全停止后才能啟動(dòng)，而日立變頻器無需等待電機(jī)停止，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的情況下，可直接啟動(dòng)變頻器。

（3）東方日立變頻器具備瞬時(shí)停電再啟動(dòng)功能，一般來說工業(yè)電源均具備兩段母線，在兩段母線相互切換時(shí)，有一個(gè)掉電的瞬間。另外，母線上大電機(jī)啟動(dòng)或成組電機(jī)啟動(dòng)時(shí)均會造成母線電壓瞬降。

（4）東方日立變頻器采用軟充電技術(shù)。采用軟充電技術(shù)，改善電容的充電特性后配合IGBT智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)可將電容壽命延長至15年。

（5）東方日立變頻器采用IGBT智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)。IGBT智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)為東方日立公司專利技術(shù)，通過改善IGBT的驅(qū)動(dòng)特性可大大降低變頻器對外的射頻干擾，同時(shí)提高IGBT及電容器壽命。

（6）東方日立變頻器具有低壓整機(jī)調(diào)試功能，變頻器在安裝調(diào)試時(shí)，或在工頻旁通運(yùn)行情況下，對變頻器進(jìn)行維護(hù)時(shí)，一般的變頻器需用戶多次上下高壓，很多現(xiàn)場管理嚴(yán)格的用戶對于上下高壓有著嚴(yán)格的規(guī)定及監(jiān)督措施，因而造成調(diào)試時(shí)工作效率低下。

（7）東方日立變頻器為八級單元串聯(lián)，更高的單元串聯(lián)級數(shù)，不僅保證了輸出波形的質(zhì)量，降低dv/dt、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和di/dt.

結(jié)束語

東方日立同步電動(dòng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用先進(jìn)的無速度傳感器矢量控制技術(shù)，通過在包鋼成功的應(yīng)用，擴(kuò)展了高壓變頻器產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域，為國內(nèi)同步電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速翻開了新的篇章，為我國建設(shè)節(jié)約型社會提供了更多的技術(shù)保障。