同步电机变频调速矢量控制技术问题的研究

摘要

本文针对冶金企业中厚板生产线大型轧钢主传动设备同步电机变频调速矢量控制技术问题进行研究，通过对该技术控制原理的研究及分析，结合设备在运行维护过程中出现的技术问题，对该技术问题产生的原因进行理论分析及研究，确定了解决这些问题应采取的措施及测试方法，提高了对该项技术的掌握及故障分析能力，从而确保了该设备运行的稳定性，为企业生产指标的提升奠定了基础。
　　从上世纪80年代开始，同步电机交交变频矢量控制技术及装置在欧美电气公司相继进行开发及研制，我国也随后引入该技术及设备并在国内进行了大量的研究及推广应用，交交变频矢量控制技术做为逐步替代直流调速的一门新技术，对企业广大技术人员去研究推广该技术带来机遇，而大型同步电机的交交变频矢量控制技术以其理论的深度及广度，更是给技术人员带来了挑战。大型轧钢设备电气传动要求有快速的动态响应能力及高的过载能力，中厚板产线的轧机变频调速系统自应用后，由于产品规格的变化、生产操作的变化及设备制作及安装质量原因，运行过程中出现了功率组件损坏、检测元件损坏、各种突然的故障跳闸等技术问题，给生产指标的提升带来一定程度的影响。
　　本文以西门子SIMADYN-D同步电机交交变频矢量控制技术为例，对该系统涉及的理论基础进行了简要阐述，对系统的硬件组成、各部分元器件的功能及涉及的控制软件进行了介绍，主要内容围绕该系统运行过程中出现的各类技术问题，从控制原理上分析出现该问题的原因，并对解决该问题所涉及的同步电机变频调速矢量控制技术进行学习研究，从而找到保证系统稳定运行的各种改进措施及测试方法。
　　经改进后的该系统目前运行稳定可靠，极大的发挥了轧钢设备的生产能力，特别是在目前冶金企业面临严峻的市场形势下，通过调整生产工艺及产品规格结构，增强了创效能力，保证了企业的长期稳定发展。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 同步电机变频调速系统应用现状和发展趋势

1．2．1 同步电机变频调速系统应用现状

1．2．2 同步电机变频调速系统发展趋势

1．3 本文的主要研究工作

第2章 交交变频调速矢量控制技术分析及应用

2．1 交流电动机变频调速矢量控制理论

2．1．1 直流、交流电动机转矩公式

2．1．2 交流电动机矢量控制的基本概念

2．1．3 交流电动机坐标系的确立

2．1．4 空间矢量的基本概念

2．1．5 坐标变换及矢量分析

2．1．6 调速用同步电动机的几种类型

2．1．7 同步电动机的数学模型

2．1．8 同步电动机按磁通定向的矢量控制原理

2．1．9 西门子SIMADYN-D交-交变频调速数字矢量控制系统

2．2 SIMADYN-D交交变频矢量控制系统应用实例

2．2．1 系统主回路部分硬件构成

2．2．2 交交变频矢量控制系统部分硬件构成

2．2．3 系统软件组成及各部分实现的功能

2．3 本章小结

第3章 系统技术改进总体方案设计

3．1 系统改进涉及的技术问题汇总

3．2 出现技术问题的系统分析

3．2．1 交交变频矢量控制系统反馈丢失时系统产生振荡的原因

3．2．2 同步电机交交变频系统功率组件突然损坏的原因分析

3．2．3 功率元件不导通造成电机震动的原因及对电机安全运行造成的危害分析

3．2．4 系统零电流检测器损坏引起的相过流原因分析

3．3 本章小结

第4章 系统改进措施详细设计及效果测试

4．1 电流、电压反馈系统运行稳定性的改进措施

4．1．1 系统线路及连接的可靠性改进措施

4．1．2 对反馈元器件进行静、动态参数测试

4．1．3 对软件参数进行监控，快速确定故障时的反馈信号状态

4．2 避免晶闸管功率元件出现突然击穿的改进措施

4．2．1 定期对功率元器件进行参数测试及回路检修

4．2．2 加强晶闸管功率组件运行环境的管理

4．3 保证功率元件正常工作对电机安全运行进行的技术改进

4．3．1 功率元件击穿的判断

4．3．2 功率元件不导通情况的判断

4．4 对零电流检测系统进行定期故障诊断

4．4．1 定期对信号输出口进行测试

4．4．2 用示波器对输出信号进行波形测试

4．4．3 通过EP22故障字对硬件故障进行快速判断

4．5 SIMADYND系统的全面诊断测试

4．5．1 定子开脉冲测试

4．5．2 定子反馈值校零

4．5．3 校定子电流、电压反馈系数

4．5．4 校励磁电压反馈系数

4．5．5 校励磁电流反馈系数

4．5．6 解决励磁电压反馈零飘问题

4．5．7 励磁系统开脉冲测试

4．5．8 测试定子电压、电流反馈参数

4．5．9 电机转子绕组通励磁电流

4．5．10 定子开环测试

4．5．11 空载转车测试

4．6 系统应用效果分析

4．6．1 设备本身运行效果

4．6．2 为产品质量及性能的连续提升提供了保障

4．7 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢