(2) 在控制单元上,将一个备用的状态输入采集端口激活,用于检测移相变压器的供电状态,当节点信号为0时,即判定移相变压器处于失电状态;
(3) 将移相变压器失电状态量与高压开关接通状态量在一起进行判断,当出现在高压开关在接通状态时,而移相变压器出现失电状态量,就判定为变频器处于高压电源瞬时失电的状态中;
(4) 在瞬时失电状态中,变频器控制系统将变频器输出频率设定为下降状态,当移相变压器重新加电后,恢复到保持状态。
7.3 dsp内程序中的加入的失电控制子模块流程图
图6示出了流程框图。
图6 失电时频率调节流程图
7.4 对减少电机输出轴功率改造后进行失电试验时的操作方案
(1) 设定失电后频率下降的速率;
(2) 多电平单元串联电压源型变频器在模拟状态下,用手动给出失电信号到控制单元,校核变频器的控制操作是否按预期进行;
(3) 在模拟状态测试全部通过后,投入高压电源,在运行状态下进行高压电源瞬时失电时变频器连续运行试验;
(4) 根据试验的各项目,按计划时行试验,并将数据汇总。
8 对多电平单元串联电压源型变频器失电后减少电机轴功率输出方案的试验数据
8.1 变频器在50hz输出时进行失电试验
(1) 试验参数设定
运行频率:50hz 上升时间:30s
测试时间:5s 下降时间:预设300s
电源电压:6120v 电源电流:0.9a
(2) 在变频器正常50hz运行的状态下,进行失电测试,如表4所示。
8.2 变频器在30hz输出时进行失电试验
(1) 试验参数设定
运行频率:30hz 上升时间:30s
测试时间:5s 下降时间:预设300s
电源电压:6120v 电源电流:0.8a
(2) 在变频器正常50hz运行的状态下,进行失电测试,如表5所示。
9 根据测试数据,对变频器失电后继续运行状态总结分析,并制定下一步工作的要点
9.1改变下降速率对变频器在失电状态运行时的不同现象
(1) 在下降速率在50s以上时,变频器的失电结果变化不大,与未更改时测试值相似;
(2) 当下降速率小于25s以下时,变频器在50hz和30hz都出电容电压过高;
(3) 当下降速率是35s时,在多电平单元串联电压源型变频器输出50hz频率拖动电动机运行;
(4) 失电状态下进行测试时,高压电源5s的失电时间,变频系统保持正常运行;
(5) 当下降速率是40s时,在30hz 频率拖动电动机运行状态下,高压电源失电5s的时间间隔,变频系统保持正常运行。
9.2 对失电时减少电机输出轴功率测试中的现象进行原理分析
(1) 保持5s正常运行的分析
在失电后,变频器频率按照设定的速率下降,当下降的速率与电机自由转动下降的速率一致时,那么电机侧输入有功电流为零,在电机绕组中只存在无功电流,此时,电容阵列的能量将不用于拖动电机,只用于进行无功交换,将会保持电容电压的稳定。
(2) 出现高压过高封锁的原因分析
当设定的下降速率快于电机自由运转下降的速率后,当变频器输出频率小于电机转子内的磁场转动频率时,那么电动机将从输出耗能状态转变为再生发电状态,对电容进行充电,当电容充电电压高于预设电压时,为保护电容阵列内电容的安全,将立即停止变频器的运行,并报出电容电压过高的故障,这就是通常所说的“电容泵升”现象。
(3) 出现电压过低现象分析
当设定的下降速率慢于电机自由运转下降的速率后,其电容阵列就需不断为电机提供有功电量维持运转,使电容阵列电压不断下降,当降到电容阵列下限阈值后,即报出电压过低的故障。
9.3 采用失电后减少电机输出轴功率方案的不足
(1) 从试验数据分析中看出,此方案在要求在失电时的设定下降速率与电机自由下降速率一致方能维持继续运行,若不一致,将出现各种故障;
(2) 在实际运行中,电机的负荷是动态变化的,若靠预先设定下降速率来进行失电时连续运行是不现实的,同时也是不安全的,具有不确定性因素。
9.4 进一步研发的方向
通过前一价段的研发,对于变频器失电时连续运行已取得了一定的进展,根据高压设备对运行稳定性和安全性的要求,在总结前一研发的成果基础上,以电容稳定为研发关键点,采用飞轮动能转换的方法,使变频器在失电时对电容电压的控制由被动式转换为主动式,具有动态调节的功能。
10 电机系统中转子回路飞轮动能利用的数学计算分析
10.1 飞轮结构
飞轮结构形状本由轮缘a、轮毂b、轮辐c组成,对于不同的回转物体,都可以转化为基本模型进行计算,其外形如图7所示。
图7 飞轮结构图
10.2 飞轮惯量计算
在工程计算中,采用近似值方法:
10.3 转子回路中飞轮动能的计算
最大盈亏功:指驱动功与阻抗功之差的最大值。
10.4 飞轮系统的各参数之间的关系
(1) 当飞轮较大时,飞轮惯量jf值就很大,在消耗一定的盈亏功δwmax与角频率变化值ωm数值不大时,波动δ也很小;
(2) 由于飞轮惯量jf值是定值,在消耗盈亏功δwmax比较大时,ωm数值较大,波动δ也很大;
(3) 当盈亏功δwmax和波动δ一定时,飞轮惯量jf值与角频率变化值ωm平方成反比。
11 电机系统中转子回路飞轮动能利用的行为模型描述
11.1 变频器失电后电机转子飞轮动能转化为电能的原理
(1) 异步电机运行原理
异步电机分为定子与转子,在定子绕组加入交流电后,就在定子上形成一个环形旋转磁场。转子绕组通过电磁感应出转子电流,并形成相应的转子旋转磁场。定子旋转磁场与转子旋转磁场的速度相对不同,将决定电机是处于异步电动机工作状态还是异步再生发电机工作状态。
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