高压变频器在增安型无刷励磁同步电动机上的应用

　　1 引言

　　山东海化煤业化工有限公司占地90多万平方米，现有职工2100余人，建有大型现代化焦炉6座以及与之相配套的化工系统和90万吨原煤入洗能力的洗煤厂，13mw/年发电能力的热电联产发电厂。公司拥有年产120万吨冶金焦炭的生产能力，主要产品有冶金焦炭、铸造焦炭、粗苯、焦油、煤气、碳酸铵等10余种，产品远销日本、印度及东南亚等国家和地区。

　　公司地处煤炭储量14.5亿吨的枣滕煤田腹地，煤炭资源十分丰富。同时拥有6万吨的储煤场，拥有与京沪铁路枣庄西站相连的总长2500m的4股铁路专用线，三座1000m机械化装卸平台，可容纳89个货位。公司自备有15个总容量可达1400吨的化产品储油罐，焦油、粗苯自备车20辆。与生产配套的日供水20000m3的独立供水设施，有35kv双回路5600kva变配电设施，机械加工、污水处理及运输设施齐全。

　　此次山东海化煤业化工有限公司改造的是2台2400kw/10kv增安型无刷励磁同步电动机，负载是煤气压缩机。这么大功率的无刷励磁同步电机变频改造在国内是第一次，在世界范围内也少见。我公司接到定单后，没有畏惧，抱着“国外能搞，咱们也能搞”的决心，克服了没有资料等困难，作了充分的准备，功夫不负有心人，最终上电投运一次成功。下面和大家探讨一下我们在增安型无刷励磁同步电动机的高压变频改造中的几个问题。

　　2 无刷同步电动机的结构与工频运行过程

　　2.1 无刷同步电动机的结构

　　无刷同步电动机的结构如图1所示。

　　图1中：1为滑动轴承，2为无刷同步电动机绕组，3为冷却器，4为旋转整流器，5为励磁发电机。

　　2.2 无刷励磁同步电动机励磁系统结构

　　无刷励磁同步电动机励磁系统结构如图2所示，其中励磁发电机与同步电动机同轴转动。

　　其中，旋转整流器负责电机起动过程灭磁与投励逻辑，其内部结构如图3所示。电机起动时，旋转整流器控制灭磁晶闸管t4将灭磁电阻rf连接至无刷同步电动机的转子励磁绕组上，以提供较大的起动转矩，降低励磁绕组端电压，此时整流晶闸管t1～t3截止;当电机到达亚同步速且满足准角条件时，控制器触发整流晶闸管t1～t3，将励磁发电机的电枢电压整流后加在同步电动机的励磁绕组上，为同步电动机提供持续的励磁电流，同时关断灭磁晶闸管t4。此时，旋转整流器等效于三相二极管不控整流器。

　　2.3 无刷同步电动机的工频稳态运行

　　无刷同步电动机在工频稳态运行时，励磁器向励磁发电机的定子励磁绕组通以适当的励磁电流，在励磁发电机的转子电枢绕组端部感应出三相交流电压，由旋转整流器(等效于二极管整流器)整流成直流电压，施加在无刷同步电动机的转子励磁绕组上，为其提供持续的励磁电流。