一、引言
同步電動機(jī)以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩對電網(wǎng)電壓波動較不敏感等良好的運(yùn)行性能在大功率電氣傳動領(lǐng)域獨(dú)占熬頭。它是驅(qū)動大型風(fēng)機(jī)、水泵、高爐鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)洞的壓氣機(jī)短路沖擊采用了12脈波變流電路，有助于減輕高次諧波電流對電網(wǎng)的影響。
二、系統(tǒng)簡介
響洪甸抽水蓄能機(jī)組變頻起動裝置系統(tǒng)：位置檢測器（機(jī)械電氣）高壓開關(guān)柜、SIMADYN DS7-300等設(shè)備構(gòu)成其中SIMADYND是控制系統(tǒng)的核心。西門子公司的S7-300PLC在本套裝置中承擔(dān)著起動流程控制、系統(tǒng)保護(hù)、綜合故障處理等多種功能SIMMl'iNDIfvf；況4丨‘「系統(tǒng)IT常REC.DTV止常fl-流b觸及脈沖封峋開鵠巾同步泛流機(jī)觸沒脈；中封湞R卜幾+'開關(guān)u鬧3控制系統(tǒng)簡介靜止變頻起動裝置的控制系統(tǒng)是以SIMADYND控制器為核心，輔以各種檢測、保護(hù)、轉(zhuǎn)換等功能模塊而形成的全數(shù)字控制系統(tǒng)主要完成電機(jī)速度、電流的雙電機(jī)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主回路電流限制和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測和切換，對整流器觸發(fā)角，逆變器換相超前角進(jìn)行控制，形成觸發(fā)脈沖并根據(jù)、減頻指令，對電機(jī)速度進(jìn)行整步微調(diào)，直至同步并網(wǎng)當(dāng)裝置出現(xiàn)故障或緊急停車時，本系統(tǒng)進(jìn)行自封鎖并封鎖觸發(fā)脈沖OP2作為操作和顯示終端，可以設(shè)定速度給定、設(shè)定電流調(diào)節(jié)的比例系數(shù)和時間常數(shù)設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和時間常數(shù)、顯示電機(jī)速度、電機(jī)電流和故障信息
三、PLC在靜止變頻起動裝置中的作用
PLC以結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、組態(tài)靈活、編程簡單調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用。本裝置選用的是SIEMENS公司的S7-300系列PLC，該系列PLC具有開發(fā)性能好可靠性高、診斷功能先進(jìn)、編程功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其硬件配置如所示PLC硬件配置
四、PLC在靜止變頻起動中承擔(dān)控制起動流程的功能
系統(tǒng)起動前判斷整流柜、逆變柜是否正常，高壓開關(guān)柜是否準(zhǔn)備好，同期投入裝置是否準(zhǔn)備就緒，待起動電機(jī)是否靜止等。如一切正常向中央控制室發(fā)出準(zhǔn)備就緒信號，等待中央控制室的響應(yīng)當(dāng)中央控制室發(fā)出響應(yīng)信號后，PLC起動整流器和變頻器的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)起動后，高壓開關(guān)QFiQF3合閘，待QFiQF3合閘信號返回后，PLC向中央控制室發(fā)出待運(yùn)行信號，等待運(yùn)行命令。中央控制室發(fā)出運(yùn)行命令后，PLC向SIMADYND發(fā)出單橋運(yùn)行信號。電機(jī)轉(zhuǎn)速低于10%額定轉(zhuǎn)速時斷續(xù)換流（強(qiáng)迫換流），電機(jī)轉(zhuǎn)速高于10%轉(zhuǎn)速后切換到自然換流。電機(jī)轉(zhuǎn)速升到25%額定轉(zhuǎn)速時，PLC將高壓開關(guān)QF3分開，QF2QF4合，變頻起動裝置由6脈波切換到12脈波。電機(jī)轉(zhuǎn)速升到97%額定轉(zhuǎn)速后，同期裝置開始整步，同時向SIMADYND發(fā)出頻或減頻信號，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，直至同步并網(wǎng)。同步并網(wǎng)后PLC向SIMADYND發(fā)出停止運(yùn)行信號，同時斷開高壓開關(guān)QFkQF4QF2繼續(xù)維持合閘狀態(tài)，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，QF2才分?jǐn)?，等待下一次起動。同步并網(wǎng)后，QF2維持合閘狀態(tài)，可以有效地避免電機(jī)在非零轉(zhuǎn)速下，誤起動電機(jī)實(shí)踐證明QF維持合閘狀態(tài)和電機(jī)零轉(zhuǎn)速的引入，有效避免了同步電機(jī)的誤起動系統(tǒng)起動流程。2PLC在靜止變頻起動裝置中承擔(dān)系統(tǒng)保護(hù)的功能PLC在控制系統(tǒng)起動流程的同時承擔(dān)系統(tǒng)保護(hù)的功能進(jìn)入PLC的故障信息有：過流、過壓、欠流欠壓、差動保護(hù)、電機(jī)超速、操作電源異常、INV元件故障、REC元件故障、同期裝置故障、SIMADYND故障等由PLC自判斷的故障有：起動超時、高壓開關(guān)動作異常、風(fēng)機(jī)故障等。
故障出現(xiàn)后，PLC向中央控制室發(fā)送故障信號，同時向SIMADYND發(fā)送故障信號，SIMADYND將整流器（REC）的觸發(fā)相位移至I逆變狀態(tài)，從而迅速將電感所存儲的能量反饋給電網(wǎng)，迫使主回路電流迅速下降到零。SIMADYN D同時將變流器（INV）的觸發(fā)脈沖封鎖，使變流器停止工作。PLC在發(fā)出故障信號的同時斷開已合的高壓開關(guān)（如電機(jī)轉(zhuǎn)速非零，QF2不斷開）PLC通過MPI通訊口將故障信息顯示在OB上，便于故障的查詢4.3PLC在靜止變頻起動裝置調(diào)試中具有模擬運(yùn)行的功能在出廠調(diào)試及現(xiàn)場調(diào)試的初期PLC可通過高速輸出模塊的輸出端口，模擬位置器信號，輸出占空比為50%，頻率在0~ 60Hz可任意調(diào)節(jié)的方波在調(diào)試時將方波頻率由0Hz逐漸增加到50Hz，同時用錄波儀、數(shù)字示波器在整流柜、自控柜檢測有關(guān)波形。需要檢測的波形有：①小于10%額定轉(zhuǎn)速（小于5Hz）時，單橋斷續(xù)換流時，觸發(fā)脈沖②10%~25%額定轉(zhuǎn)速（5~12.5Hz）時單橋自然換流時的觸發(fā)脈沖③25%額定轉(zhuǎn)速（12. 5Hz）時，變頻起動裝置由單橋到雙橋的切換。④加速到97%額定轉(zhuǎn)速過程中，觸發(fā)脈沖的變化⑤增頻減頻信號對觸發(fā)脈沖的影響⑥故障時，整流器推逆變，變流器封鎖脈沖順序強(qiáng)制PLC的開關(guān)量輸入媛出點(diǎn)及內(nèi)部中間繼電器的狀態(tài)，模擬同步電機(jī)的起動條件和起動過程，觀察高壓開關(guān)的動作順序，單橋運(yùn)行、雙橋運(yùn)行、開始整步同期投入等信號的時序是否正常。模擬各種故障，觀察保護(hù)的動作時序是否正常。
五、結(jié)論
在出廠調(diào)試階段、現(xiàn)場調(diào)試的準(zhǔn)備階段，利用PLC模擬同步電機(jī)的起動條件和起動過程，進(jìn)行SFC裝置的調(diào)試，確保系統(tǒng)的安全可靠，減小現(xiàn)場調(diào)試的風(fēng)險(xiǎn)5結(jié)束語S7-300系列PLC以其強(qiáng)大的功能，靈活的編程方式，與SIMADYND共同完成了中壓靜止變頻起動裝置的數(shù)字化控制。在響洪甸抽水蓄能電站中使用的全數(shù)字控制的中壓靜止變頻起動裝置運(yùn)行效果良好，得到了用戶的認(rèn)可。
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