一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及到電機控制方法領域，特指一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法。
【背景技術】
[0002]基于變頻器的電勵磁同步電機通常有兩種起動方式:一種是先投勵，再通過變頻器同步起動；另一種是先通過變頻器異步起動，后投勵牽入同步。
[0003]同步起動:主要分為開環同步起動與閉環同步起動:
開環同步起動是采用VF開環的控制方式起動電機，其關鍵是起動過程要根據轉子勵磁電流摸索不同頻率點合適的定子電壓，相當于在一個三維空間坐標系內尋找一條非線性曲線，此過程特別耗時，在時間緊張的調試時間里很難找到這條合適曲線，而且對不同的同步電機，都要重新摸索尋找相應曲線。在根據轉子勵磁電流摸索不同頻率點合適的定子電壓過程中，常會由于變頻器驅動同步電機在低頻運行時會有些轉速波動，導致轉子勵磁裝置輸出的轉子電流會波動很大，反之會加劇轉速的波動并最終導致過流跳閘。這些都導致同步電機的同步起動方式復雜、耗時、困難。
[0004]閉環同步起動往往是基于矢量控制的閉環起動。這種閉環控制需要獲得轉子位置角，需要安裝速度編碼器或者采用無速度編碼器的速度估計來獲得轉子位置角。而現實情況是，許多工況下設備沒有安裝速度編碼器，也無法增加速度編碼器，若采用轉速估計，又由于起動過程的低速情況下現在轉速估計方法一般無法獲得準確可用的轉子角度。這些都給閉環同步起動帶來了難度。
[0005]異步起動:異步起動是一種相對簡單的同步電機起動方法，該方法是將同步電機異步起動到1Hz左右再進行投勵(具體所投勵磁大小及投勵時頻率可以根據不同應用場合調試確定)，投勵磁后，同步電機轉子磁場和定子磁場間夾角經過小量有阻尼震蕩后，電機轉子磁極被定子磁極可靠吸引，同步電機進入同步運行狀態。該方法有時可以投勵成功，有時因為變頻器模塊過壓而投勵失敗。
[0006]具體原因分析如下:當異步起動轉速接近同步轉速時投勵，一旦投勵轉子磁極就有了確定的極性，如果轉子磁極落后于定子等效磁極，此時電磁轉矩較大且為驅動性質轉矩，所以電機加速轉矩大，很容易將電機牽入同步，此時的投勵稱為順極投勵。如果轉子磁極落超前于定子等效磁極，電磁轉矩為制動轉矩，阻礙電機進入同步，電機轉速下降，而制動轉矩情況下電機會往變頻器回饋電能導致變頻器直流電壓上升導致故障跳閘，出現投勵不成功。因此同步電動機起動投勵成功與否直接與投勵時刻轉子磁極和定子磁極的落后或超前有關。而一般勵磁裝置沒有采用順極性投勵策略(順極性投勵策略是采用相關硬件或軟件功能實現勵磁裝置的每一次投勵磁時候都使轉子磁極落后于定子等效磁極)，投勵時刻隨機，因此導致有時投勵成功與否也存在隨機性。一旦投勵失敗，變頻器就會故障跳閘，同時需要電機完全停下來以后再重新起動變頻器和電機再投勵。在某些大功率場合系統轉動慣量很大，投勵失敗后等待電機完全停止需要近半小時，導致調試過程等待時間過多，耗時。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、能夠快速實現同步起動、可控性和可靠性好的變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法。
[0008]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法，其步驟為:
(1)發出起動信號；
(2)追蹤轉速信息并使變頻器拖動電機運行:變頻器接到起動命令開始運行，通過追蹤電機的轉速信息，變頻器開始介入電機運行并成功拖動電機運行；
(3 )獲取電機運行實際轉速與運行頻率:在變頻器成功拖動電機運行后，就可以得到準確的電機實際轉速，并判斷此時的運行頻率是否大于投勵頻率點設定值；
(4)異步運行到投勵頻率點設定值:如果此時電機的運行頻率小于投勵頻率點設定值，則變頻器拖動電機運行到投勵頻率點設定值所對應的轉速；
(5)穩定運行:穩定在此投勵頻率點設定值等待投勵；
(6)投勵磁:給勵磁裝置起動信號，并給定勵磁電流大小的參數，勵磁裝置開始給電機勵磁回路注入勵磁電流；
(7)判斷投勵是否成功:根據變頻器相關參數判斷電機與否投勵成功；如投勵成功，則執行步驟(9 )，如投勵不成功，則執行步驟(8 );
(8)如果投勵不成功，為變頻器接下來的重新投入運行和電機投勵做好準備；
(9)如果投勵磁成功，則電機進入同步狀態，此時變頻器拖動電機同步運行到變頻器設定的頻率并穩定在設定的頻率，等待其它的調速指令。
[0009]作為本發明的進一步改進:所述步驟(7)中，判斷投勵是否成功的方法是從變頻器輸出電壓、電流及模塊直流電壓的變換情況進行邏輯比較和判斷。
[0010]作為本發明的進一步改進:所述步驟(8)中包括封脈沖，所述封脈沖是指變頻器封脈沖信號，不給電機定子側注入三相電壓。
[0011]作為本發明的進一步改進:所述步驟(8)中包括切除勵磁，所述切除勵磁是指對勵磁裝置給定停止信號，停止給電機勵磁回路注入勵磁電流。
[0012]作為本發明的進一步改進:所述步驟(8)中包括變頻器復位，所述變頻器復位是指變頻器控制系統初始化。
[0013]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1、通過本發明的上述方法可以實現電勵磁同步電機一鍵式成功異步起動到同步狀態，不存在投勵磁不成功時造成的高壓跳閘和等待電機完全停止的等待時間。一方面提高了起動速度，節約大量時間。另一方面，讓客戶看到100%的起動成功率，提高客戶對變頻器產品的滿意度。
[0014]2、本發明的方法使電勵磁同步電機勵磁裝置可以是一般的勵磁裝置，不需要如順極性投勵策略等相關的投勵控制策略的支持。
[0015]3、本發明的方法解決了常規方法中.異步起動后投勵成功存在隨機性，無法保證同步電機起動100%成功的問題，且解決了投勵失敗后變頻器跳閘，并要長時間的等待時間
再進行下一次重新起動的問題。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0018]如圖1所示，本發明的一種變頻器異步起動電勵磁同步電機的方法，是針對一般的電勵磁同步電機勵磁裝置和變頻器裝置，可以實現變頻器異步起動電勵磁同步電機，并能實現一鍵式成功起動到同步狀態。本發明的具體步驟為:
(O發出起動信號:給變頻器發出起動命令；在實際操作過程中，可以通過軟件