利德华福高压变频器驱动带变转矩负载同步电机运行情况总结

2006年4月18日，北京利德华福电气技术有限公司制造的同步机高压变频器在我厂驱动CO2压缩机同步电机开车成功并投入生产系统试运行。我厂的CO2压缩机为变转矩负载，高压变频器用于变转矩负载的高压同步电机调速*了我国在高压同步电机调速方面的空白。由于*的原因，行业中习惯的认为变转矩负载的高压同步电机难以进行软启动和调速。但是另一方面，生产过程中又要求对这类负载进行调速，便于进行生产负荷的调整和节能。因此，变转矩负载的高压同步电机调速就成了行业中一直以来想要解决的问题。在此，就该现场试运行的有关情况作简要介绍： 
一、       基本数据
1、            高压变频器参数
型号：HARSVERT—S06/130  1250KVA 6kV 50Hz
生产标准：Q/CPBLH003-2004
2、            高压同步电动机参数
型号：TDK1000—48 1000kW/125转/分/116.，COSΦ=0.9（超前），ULC=116.5V，   ILC=20
3、            CO2活塞式压缩机参数
型号：N—50/200 二氧化碳压缩机，排气量：50米3/分 轴功率880kW，转速：125转/分
吸入压力：1Kg/cm2，排出压力：201Kg/cm2，外形：13145×4646×3750
汽缸直径：920/720/380/210/110（mm），净重：5000Kg，活塞行程：800mm
1964年，上海大隆机器厂制造
二、       试运行试车过程
    首先，根据高压同步电机的特点，确定采取带励零速变频启动的方式，启动时励磁电流的选取对于顺利启动非常重要。
    活塞压缩机负载在运行时转矩脉动大，而且设计转速较低。由于负载的设计转速越低，电机级数就越多，同步电机定子与转子的圆周几何空间角等效的电角度越大，例如48极电机其定子与转子的圆周一周相当于24×360=8640?电角度。也就是圆周的1度相当于24?电角度，因而同样的转矩脉动将造成同步电机的转子电角度更大的摆动，从而导致变频器输出电流和输出功率的更大的波动。
另外，由于活塞式压缩机装有辅助工频启动的平衡块，当平衡块下落时，压缩机处于能量回馈状态，极容易造成变频器直流母线过压。
    因此，可以说活塞式压缩机的变频启动过程是一个较为复杂的动态过程，启动时各参数的选取将直接影响到启动的成功与否。
    如果采用过大的励磁电流，在空载轻转矩条件下，平衡块下落会造成电机转子磁极轴线超前定子合成磁极轴线，此瞬间同步电机相当于同步发电机，那么转子的转矩变化将使同步电机相当于同步发电机运行，由于励磁电流较大，电机的气隙磁场较强，电机将发出较大的功率，并通过泵升效应使高压变频器发生过电压故障而跳车。在此我们通过探索和分析，找到了相应的途径并予以解决，使试开车得以进一步继续。
    其次，一旦将高压变频器带电机启动到35Hz以上时，压缩机将加负荷，此时随着电机定子电流的加大，显然相应的必须调大转子励磁电流，这里存在一个励磁电流过大会造成过电压，而太小不能及时跟上必须的过转矩又有可能导致同步电机失步，引起持续振荡而过电流跳车。通过摸索我们找到了解决的办法。根据以上的分析和前几次试验的教训制定下面的步骤进行开车取得成功。
1.化肥车间#1CO2高压同步电机变频带工艺负荷运行步骤
    1.1根据从4月12日至17日的包括空载、模拟带载试验，现化肥车间工艺上同意将#1CO2高压同步电机变频调速装置带工艺负荷运行。并已落实到位万一故障跳车的处理措施预案，确认不会引起生产及设备的事故。
     1.2动力车间已具备好操作票，并将变频器室安装好通风机已可以运行。高压同步电机变频器生产厂已将变频器调试至远控远调状态。