WBL30系列同步电动机励磁装置

1、 WBL30系列同步电动机励磁装置 使用说明书产品安装,使用之前请认真阅读本手册.请妥善保管好本手册以备参阅.长沙八达电控设备实业有限公司目 录第一部分WBL30系列同步电动机励磁装置使用说明书一、 概述二、 型号及意义三、 用途四、 使用条件五、 装置涵盖范围六、 主要性能及特征七、 型号规格和外形尺寸八、 装置的结构及组成九、 工作原理十、 整定调试方法十一、 系统试车程序十二、 订货与储运十三、 外附资料第二部分WBS型同步电动机励磁数字控制单元使用说明书一、 产品概述二、 产品用途三、 主要特点四、 使用条件五、 主要技术指标六、 主要功能及原理简介七、 产品结构及组成八、 产品现场调

2、试说明九、 产品显示及操作说明十、 产品通讯WBL30系列同步电动机励磁装置一、概述WBL30系列同步电动机励磁装置是我公司总结近二十年来生产同步电动机励磁装置积累的丰富经验，装备了功能强大的WBS型微机全数字励磁控制单元而研制的高可靠、高性能同步电动机励磁系统。它不仅秉承了我公司原BL20系列同步电动机励磁装置结构简单、运行稳定、维护快捷方便等特点。更具有超大液晶显示，可显示各项运行参数、控制参数及故障信息；全数字硬件触发，实现了恒励磁电流、恒励磁电压、恒功率因数、恒无功功率多种运行模式；具有带、失励失步保护，并可实现失步再整步功能，同时对系统电源失压、低励、过励、早投、过热、转子接地、短路

3、等故障能可靠保护；带有标准的RS485通讯接口及多种通讯规约，可方便地与上位机联网实现“四遥”功能；还可根据用户要求，选用双套冗余系统、双CPU配置互为热备。本装置智能化程度高，调试方便，操作简单，人机界面好，平时维护工作量极少，可满足工业环境下长期、可靠、连续运行，适用于各类工业企业的同步电动机应用。二、型号及意义型号及意义如图1所示：微机W BL3 0/同步电动机励磁改进型额定电压值系统特征代号 额定电流值 图 1三、用途WBL30系列励磁装置可作为拖动重载或轻载起动的同步电动机的直流励磁电源，与同步电动机单机配套，适用于各种气体压缩机、风机、球磨机等，也可适用于拖动冲击负荷（如轧钢负荷）

4、的同步电动机励磁用。 四、使用条件:(1).海拔高度不超过2000米；(2).周围空气介质温度-20 - +45；(3).周围空气相对湿度不大于85% (20±5)；(4).无腐蚀性气体导电尘埃及易燃易爆场所；(5).无剧烈振动冲击，倾斜度不超过5°；(6).户内安装，安装地点有良好的通风。五、本装置不包括以下设备:(1).同步电动机定子回路高、低压开关及其分、合闸设备。(2).同步电动机定子回路继电保护盘。(3).辅助机组(油泵、风机等)控制设备。六、主要性能及特征:WBL30系列微机全数字励磁装置安装了功能强大的WBS控制单元，是我公司BL20系列励磁装置的更新换代产品

5、，具有以下主要技术特征：1、同步电动机转子励磁采用三相全控整流桥固接励磁线路,保持了同步电动机的固有起动特性。2、与同步电动机定子回路没有直接的电气联系,因此,同步电动机可根据电网情况设计为高压3-6-10KV或低压380V,全压起动或降压起动不受限制。3、励磁装置功率单元采用进口晶闸管模块，参数一致，质量稳定，运行可靠，体积小巧，更换方便。4、同步机起动后转速到达亚同步速时,按转差为6%-4%时顺极性零角自动投励，并有后备延时投励，延时投励时间199秒可设。5、降压起动的同步电动机转速到达同步速的90%左右时,自动投入全压，后备投全压时间199秒可设。6、同步电动机起动与停车时自动灭磁(包括

6、低通灭磁)，并在同步电动机异步运行时(起动或失步过程)具有灭磁保护。7、具有恒励磁电流、恒励磁电压、恒功率因数、恒无功功率自动调节功能，励磁电流、励磁电压都可从零至额定值的110连续可调。8、具有基本自诊断指示功能，包括工作电源、给定值、触发脉冲工况、电源相序及缺相等。9、具有完善的保护功能。对系统电源失压、无励、低励、过励、早投、过热、转子接地、短路等故障均有可靠保护。10、具有失步保护及失步再整步功能。当电机因负载突增、电压剧降、励磁电源短时消失等原因导致电机带励、失励失步时，在故障源消除后，本装置会实现再整步，使电机恢复同步运行。如因故障时间过长或电机特性过差，无法实现再整步时，失步保护

7、功能会自动动作于跳闸。11、本装置配备大屏幕液晶显示，全中文菜单，系统所有参数的设定都可以通过它来完成，操作简便直观，能很好地实现人机对话。12、本装置带有标准的RS485通讯接口，可方便地与上位机联网实现“四遥”功能。13、本装置提供强励功能由用户选用，当电网电压下降至某一百分比(如80%)时，进行突加强励，强励电流为额定值的1.4倍左右。强励时间一般不超过60秒钟。14、本装置能提供双套冗余系统、双CPU配置互为热备由用户选用。七、型号规格和外形尺寸WBL30系列设备的外型尺寸及型号规格见下图2及表一。柜1：A=2200MM B= 800MM C=600MM 柜2：A=2200MM B=1

8、000MM C=600MM 注：柜体尺寸可根据用户要求另行设计。 型号规格输入交流电压输入电流外型尺寸整流变压器备 注WBL30-200/503N 380V 17.5A柜 1柜内安装WBL30-200/753N 380V26A柜 1柜内安装WBL30-200/1103N 380V39A柜 1柜内安装WBL30-200/140 3N 380V48.5A柜 1柜内安装WBL30-200/1703N 380V59A柜 1柜内安装WBL30-300/503N 380V26A柜 1柜内安装WBL30-300/753N 380V39A柜 1柜内安装WBL30-300/1103N 380V57A柜 1柜内安

9、装WBL30-300/1403N 380V73A柜 1柜外附装或柜内WBL30-300/1703N 380V88.4A柜 1柜外附装或柜内WBL30-450/503N 380V39A柜 1柜外附装或柜内WBL30-450/753N 380V58.5A柜 1柜外附装或柜内WBL30-450/1103N 380V86A柜 2柜外附装或柜内WBL30-450/1403N 380V109.1A柜 2柜外附装WBL30-450/1703N 380V132.5A柜 2柜外附装WBL30-600/503N 380V52A柜 2柜外附装或柜内WBL30-600/753N 380V78A柜 2柜外附装或柜内WB

10、L30-600/1103N 380V114.3A柜 2柜外附装WBL30-600/1403N 380V145.5A柜 2柜外附装WBL30-600/1703N 380V177A柜 2柜外附装表 一 八、装置的结构及组成WBL30系列励磁柜主要由柜体、风机冷却单元、功率灭磁单元、微机控制单元、继电保护单元、仪表操作单元及电源部分组成。具体介绍如下：1、柜体采用标准的GGD柜体，表面经喷朔处理，式样美观，经久耐用。前面为玻璃门，各种仪表、信号指示及控制单元前脸通过玻璃门清晰可见。2、风机冷却单元：励磁柜顶部装有一台低噪高效轴流风机，其主要功能是防止功率灭磁单元温度过高，延长其使用寿命。3、功率灭磁

11、单元：该单元主要由德国原装进口的晶闸管模块和整体平板式散热器装配而成，六只晶闸管组成三相全控桥式整流电路，晶闸管的阻容吸收电路和灭磁控制电路也装在上面。相对于可控硅分立元件而言具有体积小、运行稳定、故障率低、安装维修快捷方便等诸多优点。4、微机控制单元：励磁柜配备的是一台由我公司研制的WBS型微机全数字励磁控制单元，它是励磁柜的控制中心。该单元依靠当今先进、简洁、可靠的硬件脉冲发生电路和强大的软件功能保证了WBL30系列励磁柜的先进性和高稳定性。（关于该单元的性能特点和调试使用方法在本手册后面做了详细介绍，请用户在使用前务必仔细阅读。）5、继电保护单元：主要由一些继电器之类的元件组成逻辑控制电

12、路和继电保护电路,其功能是使励磁柜按设计的逻辑运行并对相关设备进行逻辑保护。（如过电压保护和过电流保护等）6、仪表操作单元：主要由表计、指示灯、按钮等元件组成，其主要作用是直观显示各种参数，指示励磁柜的运行状态和操作励磁柜。7、电源部分：主要由空气开关、整流变压器等组成，空气开关作为本励磁柜总断路器，控制整流变压器及其主回路和控制回路电源。九、工作原理1、系统工作原理框图如下图3 灭磁电路整流变压器晶闸管整流380V 定子电源投 励投全压微处理器电源同步变压器停机逆变电流负反馈失步保护电压负反馈无功补偿人机操作界面图 3 2、系统工作原理 (1)、主电路原理 主电路采用三相全控桥式整流电路,改

13、变全控桥上晶闸管元件的控制角,就可得到不同值的直流输出电压。当同步电动机正常停车或故障停机时,由逆变环节提供的控制信号使全控桥工作在“逆变”状态,这样可避免电机停车由于转子电感放电所造成的“续流”或“颠覆”状态。三相全控桥由“整流”状态停车后变为“逆变”状态的波形变化过程如下图4:励磁电压RFD1-2放电波 形停 车经放电电阻三相全控桥“逆变”阻RFD1-2放电励磁电流“逆变”结束完全经放电电波 形三相全控桥回路放电放电电阻RFD1-2感应电压经三相全控桥及控桥及桥桥及正常励磁 图 4 直流电压表V与放电电阻RFD1、RFD2串联接于整流桥的输出端作为整流电压的测量。电压表V同时跨接于灭磁晶闸

14、管VT4-1、VT4-2与硅整流元件VD1两端对它们起监视作用。直流电流表A串接于励磁回路内,投入励磁后指示出励磁电流值。（2）、 保护电路简介、过电压保护采取以下措施: 同步电动机异步运行时,转子感应过电压由灭磁环节将放电电阻RFd1-2接入,消除开路过电压。由R1、R2、R3、和C1、C2、C3组成的阻容吸收装置及压敏电阻RU1、RU2、RU3抑制整流变压器ZB一次侧分、合闸引起的操作过电压。 主电路晶闸管元件的换向过电压由并接于元件两端的阻容电路R11、R21、R31、R41、R51、R61、和C11、C21、C31、C41、C51、C61吸收。 、 过电流保护采取以下措施: 与晶闸管元

15、件串联的快速熔断器FU1、FU2、FU3是作为直流侧短路时元件本身短路保护用,快熔熔断时,“保护”环节动作, 发出声、光报警信号,送出接点可跳开同步电动机定子侧电源开关,切断励磁。 短路电流发生在ZB二次侧时,其一次侧空气断路器脱扣器瞬动,切断电源。 直流侧过负荷时,空气断路器脱扣器动作,但整定值应保证强励磁30秒内不动作。 （3）、触发环节：AC380V厂电经整流变压器降压后送入晶闸管交流输入端，同时该电压经信号变换电路转换为同步电压信号输送至控制单元，控制单元通过硬件脉冲发生电路分相产生六组触发脉冲（双脉冲）输至晶闸管的触发极，能可靠地触发1000A以内的晶闸管，触发脉冲相对于同步信号的相

16、位可调，这样就得到了不同值的直流输出电压。 （4）、投励环节：具有滑差投励和延时投励两种方式 、滑差投励: 同步电动机在整个过程中,其转子感应交变电压的频率是随着转子的加速而变化的。转速越高,感应交变电压的频率越低,电机刚起动瞬间转子感应电压频率与定子回路电网频率(F1)相同为50周,而到达任一转差(S)时的转子感应电压频率(F)为: F=F1*S=50*S 当同步电动机加速至亚同步速时,转差S=0.05,此时转子感应电压频率为: F=50*0.05=2.5 (周) 一个周期为: T=1/F=1/2.5=0.4 (秒) 电机进入亚同步转速时,控制单元接受到电压频率为 2.5周的转子感应电压顺极

17、性 (感应电流方向与励磁电流方向相同)信号时,发出触发脉冲送至主电路晶闸管,从而投入励磁。将同步电动机拖入同步运行。 按转子滑差顺极性无接点投励环节有关电器元件在同步电动机起动过程中的波形见图6所示: 图 6 、延时投励： 延时投励时间通过控制单元的人机操作界面设定，设定的时间一到励磁柜就会输出直流功率，完成投励。(5)、投全压环节：其控制原理与投励环节相同。同步电动机降压起动至同步转速的90%左右时,控制单元输出高电平接通继电器接点，从而控制同步电动机定子回路的全压开关合闸，电机加速起动, 进入亚同步速时,即同步速的94%-96%时投励环节动作，投入励磁。 同步电动机采用降压起动方案时,需注

18、意以下问题: 电机拖动重负荷起动时,应先给全压后投入励磁。 电机拖动轻负荷起动时,如电机在降压起动过程中有足够起动转矩拖至亚同步转速,先给全压后投励或先投励后给全压都能拖入同步运行。如在降压起动过程中起动转矩不足,不能加速至亚同步速,则需在电机起动至力所能及的转速下给全压,电机加速起动至亚同步速时投入励磁,拖入同步。降压起动至给全压使电机加速起动称为“二次起动”,二次起动应在电机降压起动至较高转速下进行,否则将引起电网的过大冲击,转子感应交变电压增高,并引起二次起动电流过大,过流跳闸,造成电机起动失败。（6）、恒励磁电流、恒励磁电压、恒功率因数、恒无功功率调节环节具有恒定输出励磁电流且限制励磁

19、电流最大给定值的功能。此功能的基本原理是：在控制单元中安装有励磁电流传感器，将励磁电流信号采集进来变成05 V的电压信号送入CPU。在此恒电流调节模式下选用励磁电流作为反馈量，它与给定量在CPU中作PID运算，将运算结果变换成移相控制信号，送入触发脉冲电路中，无论是外电网电压发生波动，还是负载发生变化，控制单元都能维持励磁电流恒定.具有恒定机端无功功率的调节功能。通过机端电流以及机端电压,控制单元自动计算得到定子无功功率,在恒无功调节模式下控制单元会自动调节定子无功恒定.具有恒定机端功率因数的调节功能通过机端电流以及机端电压,控制单元自动计算得到定子功率因数,在恒功率因数调节模式下,控制单元会

20、自动调节定子功率因数恒定.(7)、 停车逆变环节： 同步电动机定子回路断电正常停车或事故停车,三相全控桥交流电源不得断电,主电路晶闸管控制角从原来的小于120°，突变为大于120°，小于180°, 三相全控桥即由“整流”状态变为“逆变”状态。工作原理是: 当执行程序检测到油开关分闸信号时,自动将移相脉冲推至逆变区。 (8)、 无功补偿环节： 拖动冲击负载的同步电动机当负载增加时,其输出无功电流减少,超过额定负载时减少的更为严重,甚至变为从电网吸取感应无功电流,这不利于电机运行和电网电压的稳定,冲击负载的大型同步电动机对电网影响大,需要按照电机负载的大小,自动调节励

21、磁。 WBL30 设备用无功补偿电路检测同步电动机定子回路有功电流信号,用来在负载增加时实现自动增磁。使冲击负载的同步电动机以输出稳定的无功电流运行。 无功补偿电路输出电压平均值与同步电动机定子有功电流成比例,经双T滤波取得此环节输出电压,与移相给定综合控制触发环节进行励磁自动调节。数字式励磁无功补偿是通过功率因素传感器送入PLC微处理器进行判断后自动调节励磁电流来实现无功补偿的。(9)、 快熔熔断保护环节：主电路快速熔断器熔断时,FA输入保护电路,使故障继电器KM2吸合,发出声、光报警信号,还可以根据需要切断同步电动机定子电源。同步电动机起动过程中,灭磁环节工作,使转子感应交变电流两半波都通

22、过放电电阻,保证电机的正常起动。起动过程中,整流电路晶闸管处于阻断状态,当电机起动到亚同步速时(转差4%左右),投励环节自动发出投励脉冲,使触发环节发出脉冲到主电路晶闸管上, 于是投入励磁,使同步电动机牵入同步运行。电流负反馈环节将设备直流侧引入的电流信号反极性与给定信号综合,保证电网电压波动时,整流输出励磁电流保持不变, 以实现对电机的恒定励磁 逆变环节的作用是当电机正常停车时,向触发环节加入一控制信号,使主电路晶闸管从整流状态立即转入逆变状态,以保证电机转子的顺利灭磁,同时部分能量回送至电网。投全压环节是为电机降压起动设置的,此环节组成与投励环节相同,并取自同一的转子电压信号。该环节发出的

23、脉冲通过微处理器控制电机定子侧的全压开关,使其按设定的转子滑差值准确动作。(10)、 灭磁环节: 同步电动机起动过程中,转子励磁绕组的感应交变电压在一个周期的波形变化如下图5所示：图 5 同步电动机起动后至投入励磁前的这一段时间内,全控桥上晶闸管处于阻断状态。在起动过程中,转子励磁绕组所感应出的交变电压, 开始此电压未达到灭磁晶闸管的整定导通电压,相当于励磁绕组开路起动,感应电压急剧上升,当感应电压瞬间值上升至灭磁晶闸管的导通电压时,VT4-1、VT4-2导通工作,接入放电电阻,直至此半波结束,灭磁晶闸管阳极电压过零而自行关断。 调节电位器19W1、19W2即可改变VT4-1、VT4-2的导通

24、电压值。灭磁检测接点闭合时,在较低的直流输出电压下,灭磁晶闸管即可导通,可以检测灭磁环节正常与否。必须注意在较低的直流输出电压下 (小于80V) 检测（且时间不宜过长）。 数字式励磁灭磁晶闸管导通电压,亦可采用分段式控制。在启动时由继电器接点短接,使用较低导通电压。亚同步速运行时,接点断开,实现较高导通电压。十、整定调试方法本设备以下环节需在现场试车时复测或重新整定:(1).灭磁环节晶闸管导通开放电压的整定值。(2).励磁电流、电压的箝位值。(3).比例积分的P、I值。励磁柜的分流器值。(4).失步保护功率因素值及其失步保护延时时间值。(5).顺极性滑差投全压、滑差投励值及投励环节后备投励时间

25、。(6).早投保护延时时间值。1.灭磁环节： (1) 灭磁晶闸管导通电压值的整定: 灭磁可控硅VT4-1、VT4-2导通电压的有效值应分别大于整流变压器ZB二次侧线电压的峰值且低于可控硅耐压值的0.5倍,即: 0.5UTUKK10*K11*Uem1.1*1.35*2 Ue2.1Ue式中:UT： 晶闸管耐压值； Uk: 晶闸管VT4-1或VT4-2分别整定的导通电压有效值； Uem: 整流变压器ZB二次侧线电压峰值； Ue : 整流变压器ZB二次侧线电压有效值； K10: 电网电压升高系数取1.1； K11: 可靠系数取1.35。 设备额定整流电压值为250V的产品,VT4-1、VT4-2导通电

26、压的有效值应为: UK=1.62Ue÷2=1.15 Ue (这一电压等级的设备去掉了熄灭线,所以其整定值的选取与其它不一样。) 其它电压等级如下表二（参考值）：整流变压器二次线电压有效值VT4-1、VT4-2分别整定的导通电压工频有效值(V)峰值(V)50V10615075V160225110V233330140V297420170V360510250V280396 (2)接线与调试设备如下图7所示：1DCBATBV1VPVRD220V或380VRRFD2RFD1VD1VT4-1VT4-2K 图 7(3).调试方法 照上图7接线,切除励磁柜交流电源,断开转子负载，用不小于2.5平方毫

27、米的导线将一支灭磁晶闸管短接。示波器接至灭磁电路对应端(示波器外壳接地线必须解除)。合上开关K,调节TB二次侧电压至10V左右,示波器出现图8(A)波形即正常。后缓慢上升TB,输出电压至灭磁晶闸管的整定导通电压,调节电位器,使示波器出现图8(B)波形,即表示灭磁晶闸管已导通(此种状态不可持续过长),然后微降TB输出电压,又出现图8(A)波形,表示晶闸管已关断。将TB输出电压降至60V左右再检测灭磁,示波器波形又出现图8(B)波形(时间不要过长)。 将开关切断,将短接线改接另一支灭磁晶闸管元件,按上述方法调定后锁紧电位器。 2.三相脉冲触发环节及逆变调整。图 8按下图9接入假负载电阻 RFD2R

28、FD1假负载电阻在无给定和相序正确的情况下，将面板上转换开关打到“调定”位置，合闸后装置应无输出电压。此时调节控制板上负偏移电位器使脉冲宽度为30度，此位置为停车“逆变”状态，晶闸管控制角等于145度左右，调节“电压调节”电位器PW，电压表U、电流表A应均匀上升，且用试波器观察直流输出电压波形是否对称。 如设备送电后,PW在起始位置即有输出电压, 或调节PW时,电压表跳跃上升并有时跌落,即为三相电源相序与设备内部不同引起,应切断电源,将三相电源相序校好。 3.励磁柜分流器的设置(仅限于数字式励磁)。 4.早投保护延时时间值的设置。5.投全压、投励滑差值的设置(仅限于数字式励磁)。6.定时投全压

29、、投励时间的设置。7.比例积分的P、I的设置8.励磁电压、电流箝位值的设置。9.失步保护功率因素及其保护延时时间的设置。以上39条均可通过人机操作界面设置。10.调节PW整流电压应能从0至额定值的确110%连续平滑可调。11.故障检测：（1）使故障继电器KM2动作，励磁柜会向外输出一对触点信号，数字式励磁同时人机界面会有文字闪烁提示。在故障信号源消除的情况下，按“确认”键后提示消失。（2）在失步保护动作和电流互感器损坏时，人机界面也会有相应提示，在故障信号源消除的情况下，同样按“确认”键后提示消失。 12.给同步电动机转子送电流试验:先在转子绕组上串接假负载电阻,供电后,检查风机风向,输出电压

30、波形及电压指示,正常后解除假负载电阻,接上转子负载，调节输出电压、电流到接近额定值 (时间不可过长),正常后即调试完成。然后可以进行系统试车。 十一、系统试车程序 1.注意事项:(1) 同步电动机铭牌所标励磁电压、电流数值不得大于本设备额定值。 (2) 用电桥测量同步电动机转子励磁绕组直流电阻值,核对放电电阻RFD1, RFD2, 其阻值的和应为转子绕组值的6-10倍。 (3) 本设备主电路,控制电路对地绝缘良好。 (4) 控制板上电位器经整定后不得随意调动。 (5) 同步电动机起动过程中,定子回路不允许断电,例如: 采用降压起动方式,降压起动开关的分闸必须在全压起动开关合闸之后动作,否则,将

31、引起误投励. (6) 同步电动机起动过程,不允许用示波器观察转子两端电压波形,避免损坏示波器。 (7) 使用中如发现故障,调节失灵,应仔细检查设备内、外有无短路、断路, 检查各测试孔波形排除故障后方可继续使用,以免故障扩大。 (8) 如需更换晶闸管模块等元件,应按电气元件表所列规格或元件合格证参数选配。 2.系统试车 (1) 检查设备对外接线是否正确。 (2) 交流电源接通。 (3) 电源指示灯HL3亮。 (4) 接通风机交流接触器KM1或油开关DL,“励磁运行”指示灯HL1亮。 (5) 将转换开关放到“调定”位置,风机接触器合闸,“风机运行”指示灯HL4亮, 风机起动,风向由下向上。 (6)

32、 顺时针缓慢调节“励磁调节”电位器PW, 直至“励磁电压”表、“励磁电流”表指示出同步电动机运行状态下的数值。 (7) 将输出电压降至50V左右,按灭磁检测,直流电压表V读数变为零,直流电流表指示增加。退回调定位置, 直流电压表V读数复原,再将励磁电压、电流调至运行时的数值。 (8) 拉开同步电动机定子侧隔离开关,将转换开关放到“允许”位置, 现场操作,空投合闸,进行联锁及人为故障试验。(9) 上述程序完成后,可正式试车。十二、 订货与储运 1. 订货时请指明下列各项: (1) 产品名称、型号、规格、数量。(2) 本产品所配电机的型号、容量、额定励磁电压、电流值。(3) 其它具体要求。 2.

33、产品的储运: (1) 本产品应储存于下列条件: 空气流通、干燥、环境温度小于40度,相对湿度小于85%,无腐蚀性气体,无剧烈振动冲击。 (2) 本设备吊运中应注意: 不允许倒置、卧置和剧烈振动、撞击。 充分利用吊环。安装4个吊环的设备不允许用2个吊环承受全部重量。 吊运中,钢丝绳在吊勾处夹角不得大于60°。十三、外附资料主要外附电气原理图及配线图。WBS型同步电动机数字励磁控制单元 一、产品概述：WBS型同步电动机励磁控制单元是长沙八达电控设备实业有限公司总结多年来同步电动机励磁研发、生产经验，在吸收国内外最新先进技术基础上推出的一款高性能同步电动机数字励磁控制装置。它以双CPU硬件

34、脉冲分配器构成该产品的核心技术，实现了系统的闭环控制、逻辑控制、故障诊断、参数设定、运行状态显示等。相对于目前国内使用单片机（含DSP芯片）作为脉冲发生器的同步电动机励磁控制装置而言，本装置采用当今先进的硬件脉冲分配器，从硬件设计上消除了死机失控、丢失脉冲的可能性，因而抗干扰性更强，运行更加稳定，其先进性、可靠性是前者无法比拟的。二、产品用途：WBS同步电动机数字励磁控制单元主要用于轻载或重载起动的同步电动机,如球磨机、空气压缩机、泵类负载等，也适用于组装和改造各种类型同步电动机励磁装置。可控制同步电动机功率为 125-10000KW 的励磁电源。既可用于三相全控桥式整流电路,亦可用于三相半控

35、桥式整流电路。三、 主要特点：1 采用硬件脉冲分配器。只要控制单元不掉电，内部高速大规模器件组成的硬件脉冲分配器，就能按照调节指定的方式和控制角输出脉冲，纯硬件电路理论上不存在象单片机那样出现干扰失控状态，因而能确保触发脉冲稳定可靠。2 高性能的调节处理器及多CPU运行正常时协同处理，故障时互为备用。控制单元采用了两个AVR系列高端处理器（双CPU），其性能及可靠性在当今工控单片机领域均处于高端水平，同时由于采用了硬件脉冲分配器，实际上该控制单元有3个CPU在同时工作，因此，处理能力强，处理速度快，能在实现各种复杂的调节控制模型的同时，完成对电动机及励磁装置的保护功能。3 集成度高。 控制单元

36、的CPU采用ALLINONE技术，无须外围器件，减少了故障点，脉冲分配器采用高速大规模电路，一片集成上万个门，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。4 高品质器件。所有数字电路器件均采用至少是工业级或军工级，使用寿命长，可靠性高。5 功能强大。不仅具备强大的调节功能，如恒励磁电流、恒励磁电压、恒功率因数、恒无功功率、失步再整步调节等；而且具备强大的保护功能，如失步保护、无励保护、低励保护、过励保护、早投保护、转子接地保护、系统电源失压保护等。6 自诊断能力强。对电动机运行及本控制单元运行各环节进行跟踪诊断，及时报告显示各环节故障点，方便用户排查故障。7过程记录与运行状态自动识别。单片机从理论上存

37、在复位和异常的可能，那么如何在单片机复位后延续原有调节过程尤为重要。本控制单元设计电动机运行过程参数自动记录和单片机自动状态识别功能，能在任何情况下，无缝延续复位前的调节过程。8. 全铝机箱，背插式结构，硬件模块化、标准化，检修更换极为方便。9大屏幕全汉化显示界面，并设计六个按键，全中文菜单，界面友好，方便人机对话。10.带有标准的RS485通讯接口，可方便地与上位机联网。四、使用条件：本控制单元应在符合下列条件的环境下使用。1. 海拔高度小于2000米。2. 周围环境温度在2045之间。3. 周围湿度不大于95（20±5）4. 没有导电易爆炸尘埃，没有足以能腐蚀金属或损坏绝缘的气体

38、。5. 无剧烈振动冲击，倾斜度不能超过8º的场合。五、主要技术指标：1、 输入要求：三相四线交流，380V220V±10，50HZ±1HZ。2、触发脉冲移相范围 0°179°3、可满足额定励磁电压20V270V，额定励磁电流130A600A励磁柜控制要求。4、功率因数在0.51范围内连续可调。5、强励倍数为1.21.8倍。6、恒压、恒流精度±1。7、定时精度±0.01秒。8、显示精度 ±1六、主要功能及原理简介：1、具有滑差顺极性零位投励和滑差投全压功能控制单元能够依据电机起动时产生的滑差信号，按照预先设定值完成投

39、全压和顺极性零位投励。此功能依据的原理是：同步电动机在起动（异步运行）时，会在转子两端感应一个频率由50HZ向0HZ衰减的正弦波，它在某一时段的频率值对应着此时电机的滑差值。如附图所示，控制单元将转子感应的正弦波信号通过滑差信号变换电路变换成一个方波信号输入CPU，CPU检测到信号频率达到预设滑差投励值且在方波上升沿时（保证投励顺极性），向脉冲触发电路发出解除脉冲封锁信号并输出触发脉冲，使励磁装置向转子输出直流功率，实现滑差顺极性零位投励。滑差投全压和滑差投励的原理是一样的，只是投全压的设定值要小于投励设定值。滑差投励和投全压的预设值，可以通过人机操作界面在199之间设定。出厂时，投全压滑差值

40、设定为90，投励滑差值设定为962、具有延时投全压和投励功能这个功能主要是在滑差投全压和滑差投励失败后作为一种后备保护措施来实现投全压、投励。此功能基本原理是：在CPU中设定一个定时投全压和投励的时间值，电机起动后若在设定的时间内没有完成滑差投全压或滑差投励，那么CPU会强制发出投全压和投励信号。定时投全压、投励的时间值可以通过人机操作界面在099秒设定。出厂时，定时投全压时间设定为3秒，定时投励时间设定为5秒。需要指出的是，这两个时间设定都应比滑差投全压、投励的时间长，否则会造成滑差投全压、投励失效3、具有低通灭磁功能控制单元具有低通灭磁功能。当电动机起动时，控制单元强制接通灭磁电路对电动机

41、进行灭磁，当电动机的速度达到滑差投全压值时低通灭磁解除。4、具有早投保护功能控制单元具有早投保护功能。在电动机设置的早投保护延时内，转差未达到投全压，投励设定,不会投全压，投励5、具有恒励磁电流调节功能控制单元具有恒定输出励磁电流且限制励磁电流最大给定值的功能。此功能的基本原理是：在控制单元中安装有励磁电流传感器，将励磁电流信号采集进来变成05 V的电压信号送入CPU。在此恒电流调节模式下选用励磁电流作为反馈量，它与给定量在CPU中作PID运算，将运算结果变换成移相控制信号，送入触发脉冲电路中，无论是外电网电压发生波动，还是负载发生变化，控制单元都能维持励磁电流恒定.6、具有恒无功调节功能控制

42、单元具有恒定机端无功功率的调节功能。通过机端电流以及机端电压,控制单元自动计算得到定子无功功率,在恒无功调节模式下控制单元会自动调节定子无功恒定.7、具有恒功率因数调节功能控制单元具有恒定机端功率因数的调节功能通过机端电流以及机端电压,控制单元自动计算得到定子功率因数,在恒功率因数调节模式下,控制单元会自动调节定子功率因数恒定.8、具有励磁电流安全自动限制功能无论哪种调节方式,控制单元对励磁电流最大最小均有安全限定.9、具有强励功能控制单元具备强励功能。在接收到强励指令后 ，立即使用最大给定值参与PI运算使励磁柜输出最大给定电流，实现强励功能10、具有人工干预调节运行功能在调节过程中,可以通过

43、人机界面,修改给定值，控制单元自动按照新的给定目标运行.,11、具有远方干预调节运行功能在调节过程中,远方可以通过通信口修改给定值，控制单元自动按照新的给定目标运行.,12、具有调节开环运行功能控制单元可以开环运行.13、具有调节模型自动转换功能在恒无功或恒功率因数运行时,若反馈失效,自动转入恒电流运行,若电流反馈失效,自动以励磁电压做参考反馈,若励磁电压也失效,自动转开环运行.在模式自动转换后控制单元以中文提示故障原因.14、具有停机逆变功能控制单元具有停机逆变的功能。也就是同步电动机在停车时控制单元将触发脉冲推入可控硅的逆变区（30），使整流桥处于逆变状态，将电动机异步运行时所产生的一部分

44、能量回馈至电网。此功能实现的原理是：当控制单元CPU接到停车信号时，置触发脉冲的移相电压为零，同时延时5秒封锁触发脉冲。15、具有系统运行参数记录与运行状态自动识别功能控制单元的硬件脉冲发生器已经保证了在单片机意外失控情况下，按最后调节的结果维持输出，直到单片机重新恢复正常，但是，单片机还应该在恢复后能自动识别电动机的运行状态，以保证生产的连续进行。因此控制单元设计了运行时电动机参数自动记录在硬件非易失性存储器中，单片机恢复后查阅保存的参数并配合电动机运行实时电气量和状态量，即可判断电动机所处的运行状态。实际上整个控制单元有一个状态识别转换器在主导运行。起工作机制如下图：上电或复位保护停机过程

45、 状态识别 停机态逆变停机过程态运行态启动过程16、具有控制单元运行自检、报告错误功能控制单元对自身随时进行诊断，诊断范围包括：各反馈环节信号采集，定子电流电压信号采集，脉冲输出回路，风机运行状态输入，以及控制单元各主要硬件在有错误的情况下，及时以中文提示报告。17、能对电动机运行参数检测并报告控制单元对电动机运行各量进行检测，在CT开路，电动机过载等非正常状态下以中文提示报告。18具有完善的保护功能（1）、电动机带励失步保护控制单元对电动机进行完善的失步保护,以定子侧、转子侧双判据进行保护判断, 电动机失步运行时,定子侧功角出现变化,转子侧出现感应交流.（2）、电动机失步过电流保护电动机在失

46、步运行时,定子侧会出现过电流,以此做为依据,可以作为另一失步保护（3）、无励、低励保护 在电动机运行时，除调节系统进行自动调节和检测外，保护系统单独提供无励、低励保护（4）、系统失压保护 系统失压后,励磁控制器将将先进行停机逆变,然后停下励磁,并根据用户的设置,可以保护动作于跳高压.（5）、缺相保护定子侧缺相或转子侧缺相均进行判断（6）、灭磁开关误导通自动处理灭磁开关误导通后,控制单元先逆变100MS后再恢复运行（7）、 失步再整步 控制单元可实现电动机失步再整步七、产品结构与组成：1、产品外型图及开孔如下2、产品插件图3、插件介绍:电源插件：控制单元的供电电路,板上同时还设计了投全压,低压灭

47、磁,保护跳闸保护告警等继电器出口,以及励磁电压,转差电压输入电路CPU插件：控制单元的主控电路,设计调节诊断处理器,显示通信处理器,脉冲分配器以及IO电路.交流插件：设计定子电流电压整流电压电流励磁电流输入处理通道,同时设计了脉冲输出电路.4、产品原理框图采样保持转换内部数据交换总线前置模拟信号处理前置开入量处理电气隔离通信接口人机交换处理保护计算以及判断协处理器测量以及通信处理前置频率通道隔离及频率测量显示键盘指示灯输出隔离保护控制输出及驱动前置同步信号出电路处理硬件脉冲分配器脉冲整形及驱动脉冲变压器输出六相脉冲5、产品接线端子定义 B1-N1(电源板)B2-1(主板)B3-N1(采样脉冲板

48、)励磁电压+485+定子IA进励磁电压-485-定子IA出转差电压+B2-N2定子IC进转差电压-1调定/工作位置开入定子IC出空2风机工作位置开入定子UADC+(AC火线)3快熔熔断开入定子UBDC-(AC零线)4风机过热开入定子UC空5备用开入同步电压*外部24V地6备用开入同步电压10外部输入24V7备用开入10空B1-N28备用开入11整流变电流进1备用9开入公共端12整流变电流出2备用10开入公共端B3-N23低压灭磁控制1B2-N31Z8 整流变B相4低压灭磁控制11励磁电流+2K26 -B触发端5低压灭磁控制22励磁电流-3K25 +C触发端6低压灭磁控制2励磁电流时来自直流变送

49、器4Z7 整流变A相7投全压输出5K24 -A触发端8投全压输出6K23 +B触发端9保护告警输出7Z9 整流变C相10保护告警输出8K22 -C触发端11保护跳闸指令9Z11 整流输出+12保护跳闸指令10K11 +A触发端6、 产品参数清单及说明参数设置参数名称设定范围及分辨率说明调节模型0-4为运行时励磁调节的模型给定励磁电流 0.2999A 0.1A恒励磁电流运行时的反馈目标给定功率因数00.999 0.001恒功率因数调节时的反馈目标给定无功0-2000 0.1W恒无功运行时的反馈目标调节器比例系数 0.1-1000 0.1调节器积分系数0.1-1000 0.1启动投全压延时0.320s 0.01S启动投励延时0.330s 0.01S早投延时030S 0.05S最小励磁电流0-999 0.1A电动机运行中最小安全励磁电流最大励磁电流0-999 0.1A电动机运行中最大安全励磁电流CT变比 PT变比参数维护调节器微分系数 0.1-1000 0.1调节器强加系数0.1-1000 0.1起励导通角30-70度 0.01度根据电动机额定励磁电流估算最大导通角60-85度 0.01度