一、 前言 包鋼是國家在“一五”期間建設(shè)的156個重點項目之一，是我國重要的鋼鐵工業(yè)基地和最大的稀土工業(yè)基地，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的工業(yè)企業(yè)，擁有“包鋼股份”和“稀土高科”兩個上市公司。包鋼1954年建廠，1998年改制為公司制企業(yè)。截至2004年末，總資產(chǎn)達到351億元，目前，包鋼鋼鐵產(chǎn)業(yè)已形成一、二煉鋼兩大體系，板、管、軌、線四條生產(chǎn)線的格局，具備年產(chǎn)鋼850萬噸以上的能力，鋼鐵產(chǎn)品包括冷軋薄板、熱軋薄板、無縫鋼管、重軌及大型材、高速線材等63個品種1970個規(guī)格，是全國三大鋼軌生產(chǎn)基地之一和品種規(guī)格較為齊全的無縫鋼管生產(chǎn)基地。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)機進行調(diào)研，該廠二次除塵風(fēng)機的電機是一臺GE公司生產(chǎn)的同步電動機，額定頻率60Hz，由于工頻運行不能達到60Hz，除塵風(fēng)機的出力受到限制，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、同步機高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。 二、 東方日立同步機變頻的啟動過程 　 同步電機與普通異步電機運行上主要的區(qū)別是同步電機在運行時，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轉(zhuǎn)子輸出電壓之前，先由勵磁裝置向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流，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的電樞繞組輸出適當(dāng)?shù)碾妷?，起動電機進入同步運行狀態(tài)。步驟如下： 　　第一步，勵磁裝置投勵。勵磁系統(tǒng)向同步電機的勵磁繞組通以一定的勵磁電流，在同步電機定子上建立一定的磁場。 　　第二步，變頻器向同步電機的電樞繞組施加一定的直流電壓，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流。此時，在同步電機上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流在轉(zhuǎn)子上建立較強的磁場。轉(zhuǎn)子在定、轉(zhuǎn)子間電磁力的作用下開始轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子磁極逐漸向定子磁極的異性端靠近。 　　第三步，變頻器按照電機正常運行時的轉(zhuǎn)動方向，隨著同步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動和定子磁場的旋轉(zhuǎn)，二者間的角度經(jīng)過少量有阻尼的震蕩后，逐漸趨于一個較小的常量。至此，同步電機進入同步運行狀態(tài)。 　　第四步，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，同步電機的轉(zhuǎn)子角逐漸拉大到某一常值，電機轉(zhuǎn)子磁極在定子磁場的吸引下逐漸加速至期望轉(zhuǎn)速，同步電機起動過程完成。 　　在同步電機的起動過程中，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。選擇過大的定子磁場可能導(dǎo)致同步電機的定子鐵心飽和，進一步導(dǎo)致變頻器輸出過電流，電機小起動失敗。 三、 技術(shù)參數(shù) 四、 東方日立同步機變頻器技術(shù)特點 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，同時省去了速度傳感器，具有較低的維護成本。無速度傳感器矢量控制可以獲得改進的低速運行特性，變負載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善，同時還可獲得高的起動轉(zhuǎn)矩，這在高摩擦與慣性負載的起動中有明顯的優(yōu)勢。這種技術(shù)除了具有傳統(tǒng)的矢量控制技術(shù)所具備的優(yōu)點外，還具有極高的抗干擾能力以及系統(tǒng)自回復(fù)能力。 2、 東方日立變頻器具備飛車啟動功能，傳統(tǒng)的變頻器在啟動時一般要求電機完全停止后才能啟動，而日立變頻器無需等待電機停止，在電機旋轉(zhuǎn)的情況下，可直接啟動變頻器。 3、 東方日立變頻器具備瞬時停電再啟動功能，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，有一個掉電的瞬間。另外，母線上大電機啟動或成組電機啟動時均會造成母線電壓瞬低，在這種情況下，一般的變頻器會在5個周波內(nèi)停止輸出，而東方日立變頻器由于具備瞬時停電再啟動功能，因此不會造成任何影響。 4、 東方日立變頻器采用軟充電技術(shù)。軟充電技術(shù)為東方日立公司專利技術(shù)，單元疊加電壓源型變頻器中需要使用大量的高容量電容器，由于這些電容器在系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)了重要的作用，因此其使用壽命和保護非常重要。采用軟充電技術(shù)能夠有效控制電容器的充電速率，避免充電沖擊，有效延長電容器的使用壽命，從而提高系統(tǒng)的性能和可靠性。極大地延長電容壽命，一般電解電容器理論壽命為7~8年。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)動技術(shù)。IGBT智能驅(qū)動技術(shù)為東方日立公司專利技術(shù)，通過改善IGBT的驅(qū)動特性可大大降低變頻器對外的射頻干擾，同時提高IGBT及電容器壽命。 6、 東方日立變頻器具有低壓整機調(diào)試功能，變頻器在安裝調(diào)試時，或在工頻旁通運行情況下，對變頻器進行維護時，一般的變頻器需用戶多次上下高壓，很多現(xiàn)場管理嚴格的用戶對于上下高壓有著嚴格的規(guī)定及監(jiān)督措施，因而造成調(diào)試時工作效率低下。尤其是變頻器處于工頻旁通運行時，根本無法提供變頻器調(diào)試所需的高壓電源。低壓調(diào)試功能就是針這種情況設(shè)置的。只需一路380V電源即可完成變頻器的整機靜態(tài)調(diào)試。 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、脈動轉(zhuǎn)矩和di/dt。同時大大提高系統(tǒng)的可靠性，據(jù)日立公司實際運行經(jīng)驗表明，相比六級單元串聯(lián)的系統(tǒng)，平均無故障時間可提高49%。 五、 外觀圖 六、 結(jié)束語 東方日立同步電動機高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用先進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)同步電機進行變頻調(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。 參考文獻： [1] 毛正孝 泵與風(fēng)機 中國電力出版社 [2] 王占奎 變頻調(diào)速應(yīng)用百例 科學(xué)出版社 [3] 產(chǎn)品技術(shù)手冊 東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司 [4] 韓安榮 通用變頻器及其應(yīng)用 機械工業(yè)出版社 作者簡介： 張黎 （1979- ） 男 機電一體化專業(yè)畢業(yè) 工程師 東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司技術(shù)服務(wù)項目經(jīng)理 主要從事高壓變頻現(xiàn)場應(yīng)用方面的工作，有各個行業(yè)高壓變頻器應(yīng)用的豐富經(jīng)驗。