一、項目概況：

　　廣州西門子變壓器廠位于廣州市開發區東區，目前新建生產線配備了兩套同步發電機組，分別是5000KVA和15000KVA，用于變壓器產品出廠前的各種試驗所需電源。5000KVA發電機組的同步電動機采用變壓器降壓啟動，15000KVA發電機組的同步電動機由于功率較大，且有時需要對出口設備進行60HZ電源試驗，所以選擇使用高壓變頻器對其進行啟動調速。當需要50HZ電源時，用高壓變頻器啟動到50HZ后，對其進行同步投切到工頻使用；當需要60HZ電源時，用變頻器啟動運行到60HZ使用。

　　圖1：電氣一次回路圖；

　　它是由3個高壓真空接觸器KM1~KM3和2個高壓隔離開關QS1和QS2組成（見上圖）。要求KM1、KM2不能和KM3同時閉合，在電氣上實現互鎖。變頻運行時，KM1和KM2閉合，KM3斷開；工頻運行時，KM3閉合，KM1和KM2斷開，并且帶同步投切功能，項目方案如上圖所示。

　　設備參數：

　　電動機參數：額定電壓：10000V     發電機參數：額定電壓：11000V

　　額定電流：172.1A                       額定電流：787.3A

　　額定功率：2600kW                      額定功率：15000kW

　　額定轉速：750/900                      轉額定轉速：750/900轉

　　額定勵磁電壓：46.6V                    額定勵磁電壓：90.6V

　　額定勵磁電流：452.2A                  額定勵磁電流：572.7A

　　額定功率因數：0.9超前                  額定功率因數：0-0.1滯后

　　額定頻率：50/60HZ                      額定頻率：50/60HZ

　　                                                 相數：3/單

　　高壓變頻器參數：型號：HARSVERT-S10/190     編號：10190

　　主控版本:M1.110     監控版本:V1.6.6-10190     級數:9級

　　額定容量：3250KVA                      額定輸入電壓：10000V

　　額定輸入頻率：50HZ                      額定輸出電壓：10000V

　　圖2現場運行中的變頻器和所帶負載發電機組

　　圖3現場變頻器運行在60ＨＺ時

　　圖４現場變頻器使用的工藝控制圖

　　二、高壓變頻器與勵磁柜協調控制調試

　　2.1高壓變頻器的啟動調試

　　調試主板0-5V的輸出電壓對應勵磁柜與電機的額定勵磁電流，低壓模擬調試正常，對其帶電機控制啟動運行。

　　調試結果：控制勵磁電流穩定，正常啟動。

　　2.2高壓變頻器的正常運行調試

　　正常啟動以后就是保證能夠正常運行，該設備有50HZ和60HZ之分。

　　調試結果：可以運行到５０/60ＨＺ并穩定運行。

　　2.３高壓變頻器的運行參數優化調試

　　正常啟動后正常運行，保證電機的定子電流也就是變頻器的輸出電流盡量最小。理論上是當輸出功率因數為１時的輸出電流最小，但是需要勵磁控制柜進行自動調節，使電機的勵磁電流隨變頻器的控制進行不斷調整，以使電機的定子電流最小。

　　調試結果：可以完全控制電機在整個使用過程中定子端的電流最小化。

　　2.4高壓變頻器旁路后的勵磁電流控制

　　變頻器帶電機運行到５０ＨＺ后需要切換工頻市電運行，保證正常切換過程的勵磁電流控制且穩定。

　　調試結果：在變頻切換工頻后，穩定控制電機的勵磁電流，滿足發電機帶負荷的能力。

　　2.5變頻器選擇運行60HZ時的勵磁電流控制

　　當選擇變頻器60HZ運行時，變頻器本體對電機的勵磁電流進行實時控制。

　　調試結果：完全滿足60HZ運行時的要求。

　　2.6當變頻器50HZ運行切換到工頻后的

　　電機的所有啟動停機控制都由變頻器實施，當工頻運行中需要停機時，需要操作變頻器控制柜上面的工頻停機按鈕，以便對勵磁柜的進行滅磁控制。

　　調試結果：完全滿足電機的正常停機控制及勵磁控制要求。

　　2.7變頻器運行過程中出現故障的控制

　　當變頻器運行過程中出現故障，會跳KM1、KM2，并連發信號給勵磁柜進行滅磁。

　　調試結果：滿足故障停機控制及勵磁控制要求。

　　三、高壓變頻器“同步投切”功能調試：

　　3.1同步投切功能介紹

　　圖5同步投切原理圖

　　同步投切有兩種工況：一是變頻投工頻，二是工頻投變頻。這兩種情況下，都要求變頻器根據輸入側電網電壓，進行輸出電壓同期。

　　關于工頻投變頻，原先負載處于工頻運行，變頻器接收到投切指令后啟動，運行到工頻，鎖定電網電壓頻率、幅值和相位，然后，將變頻器輸出通過電抗器與工頻電網并聯向負載供電。在將負載從工頻電網轉移到變頻器后，斷開負載的工頻供電支路，隨后，負載由變頻器驅動運行。

　　關于變頻投工頻，原先負載處于變頻運行狀態，變頻器接收到投切請求后，運行到工頻，鎖定電網電壓頻率、幅值和相位，然后，將工頻輸出合閘，變頻器與工頻電網并聯向負載供電。在將負載從變頻器轉移到工頻電網后，斷開負載的變頻供電支路，隨后，負載由工頻電網驅動。

　　該設備只有要求運行到50HZ后“變頻切工頻”，不要求“工頻再切回變頻”。

　　3.2同步投切的控制過程

　　圖6“變頻切工頻”邏輯圖

　　“變頻切工頻”邏輯：按柜門“變頻切工頻”按鈕后，變頻器“PLC200”收到“投切請求”指令。當運行頻率等于輸入頻率后，PLC200發脈沖形式的請求信號給主控箱。其邏輯如圖6所示。主控箱收到該指令后對變頻器輸出進行鎖相，鎖相成功后再給PLC發出工頻允許合閘指令，由變頻器的“PLC200”控制KM3合閘，最后在KM3合閘成功后再對KM2，KM1進行分閘控制，直到KM1、KM2成功分閘后，才算整個同步投切功能完成。

　　3.3同步電機同步投切調試步驟

　　（1）檢查確認主回路高壓線纜、勵磁柜連接正確。確認工頻至電機回路的工頻開關處于斷開的位置，將變頻輸出至電機的開關閉合；

　　（2）給變頻器高壓上電，投60%勵磁，變頻啟動同步機運行，觀察并確認變頻器輸出電壓、電機電流三相對稱、正常的情況下，逐步升速至50Hz；

　　（3）校驗變頻器輸入、輸出檢測線相序；

　　（4）校驗同步投切高壓線纜線序；

　　（5）變頻器空載，進行輸出電壓鎖相；

　　（6）變頻器空載，進行不帶電機同步投切；

　　（7）變頻器空載，進行帶電機同步投切。

　　四、總結

　　同步機以及同步投切功能的調試，一定要與勵磁柜廠家配合好相關的控制參數和功能的協同，才能完美實現對同步機的控制。具備同步投切功能的高壓變頻器在同步機帶同步發電機組上的應用，滿足了生產工藝的特殊要求，為高壓變頻器在新的應用領域又邁進了堅實的一步，充分體現了北京利德華福公司的大膽創新精神和綜合實力，其不愧是行業的領頭企業。

　　參考資料：

　　1.《B01-070[1].3wince矢量控制型人機界面操作手冊PDF--20101214.pdf》；

　　2.《BLHB01-070[1].6安裝調試及維護手冊PDF.pdf》；

　　3.《高性能DSP控制高壓變頻器.pdf》;

　　4.《同步電機調速現場調試培訓.ppt》；

　　5.《同步機調試指導書.doc》；

　　6.《同步機和異步機的區別－倚鵬.pdf》。

　　作者簡介：賴界剛，男，（1984—）四川人，服務于北京利德華福電氣技術有限公司，長期從事變頻器的技術支持工作。