袁 聰 顧一波 劉珊珊

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

1 概述

淮安三站有兩臺無刷同步電動機(jī)，幾年前改造了與電機(jī)同軸的旋轉(zhuǎn)整流器，解決了電機(jī)經(jīng)常性起動不成功，起動振動大，旋轉(zhuǎn)整流盤硅元件時有損壞的現(xiàn)象。為了滿足泵站同步電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和提高自動化程度的需求，需升級靜態(tài)勵磁裝置。本文闡述這種新型無刷同步電動機(jī)微機(jī)勵磁裝置在泵站自動化的應(yīng)用。

2 原靜態(tài)勵磁裝置缺陷

2.1 原靜態(tài)勵磁存在以下性能缺陷

1）核心控制芯片采用 8/16位單片機(jī)，主頻率20MHz以下，控制及數(shù)據(jù)總線外引（如 STD總線結(jié)構(gòu)）。

2）控制器由插件組成，中小規(guī)模 TTL集成電路，品種數(shù)量多，上電、斷電過程中易丟失參數(shù)；同時也易導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)、易老化、難維護(hù)的狀況發(fā)生。

3）人機(jī)界面不夠直觀，只有簡單的事故追憶，且掉電丟失，數(shù)據(jù)顯示只能通過讀寫器查看，不直觀且顯示內(nèi)容有限?，F(xiàn)場調(diào)試時需帶電調(diào)整PT、CT的物理接線位置等等不便因素。

3 新靜態(tài)勵磁裝置

1）功率單元

本裝置功率單元采用 PWM 脈寬調(diào)制功率單元，勵磁電源（直流 或交流、單相或三相，通常采用三相交流電源）通過接線端子輸入，經(jīng)三相快速熔斷器-FU1∽-FU3 輸入至三相整流橋模塊-V1，整流橋模塊-V1 將輸入的交流電源整流為直流，并通過電容器-C1 濾波。IGBT 模塊-V2 工作于斬波狀態(tài)，按固定頻率導(dǎo)通和截止；通過改變-V2 在每一個導(dǎo)通周期內(nèi)的導(dǎo)通時間（即占空比）即可調(diào)整輸出電壓的大小。IGBT 模塊-V3 為滅磁用 IGBT，投勵時-V3 持續(xù)導(dǎo)通，滅磁時-V3 截止；勵磁電流通過滅磁電阻-R1 形成回路，勵磁繞組儲能由-R1消耗以縮短滅磁時間。-V3 IGBT 的控制信號由勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出，實現(xiàn)對功率單元的勵磁輸出調(diào)節(jié)以及投勵或滅磁的控制。對勵磁電源相數(shù)、相序、頻率等無嚴(yán)格要求；允許雙套功率單元分主/備機(jī)并列運(yùn)行?；魻栯娏骷半妷簜鞲衅饔糜趧畲烹娏骷皠畲烹妷旱臏y量變換。

2）勵磁調(diào)節(jié)器

勵磁調(diào)節(jié)器采用具有超大規(guī)模集成度的 32 位嵌入式 DSP 處理器做為核心控制單元，其150MHz 的主時鐘頻率足以應(yīng)對任何復(fù)雜的快速運(yùn)算；其通道模擬量采集均為每周期（每 20ms）128點(diǎn)高速交流直接采樣，并通過快速傅里葉變換（FFT）計算各電參數(shù)基波數(shù)值，信號測量不受工業(yè)現(xiàn)場干擾影響。

勵磁調(diào)節(jié)器為結(jié)構(gòu)獨(dú)立的控制單元，有測量、控制、調(diào)節(jié)與保護(hù)；如 PWM 脈沖形成、模擬量測量、接點(diǎn)量開入開出、參數(shù)整定與勵磁調(diào)節(jié)、軟硬件故障監(jiān)測、雙機(jī)通信、與 PC或液晶操作面板通信等。采用雙調(diào)節(jié)器配置時雙機(jī)只通過 CAN 通信電纜連接，無任何公用部分，真正做到百分之百軟、硬件冗余。具有與斷電保護(hù)裝置配合實現(xiàn)斷電自動再整步功能。具有全面的勵磁保護(hù)和限制功能。

功率參數(shù)測量的在線選線功能。 功率參數(shù)的測量依賴于 PT、 次回路的接 CT線正確性；在電機(jī)開機(jī)前要確保接線正確有一定難度，開機(jī)后難免存在帶電調(diào)換接線或需停機(jī)調(diào)換接線的難題，而且很難保證一次調(diào)線就能解決問題；勵磁調(diào)節(jié)器可同時顯示 PT、 所有接線組合測得的功率參數(shù)值，當(dāng)時電機(jī)運(yùn)行工況輕松地選擇正確的接線組合并永久保存至調(diào)節(jié)器，無須調(diào)換PT、CT 物理接線位置。

支持在線參數(shù)整定，所有參數(shù)即改即用，配置參數(shù)保存于串行 EEPROM 中并按正、副本加 CRC校驗碼保存，正本參數(shù)錯誤自動使用副本。掉電不丟失。

完備的事件記錄功能。能準(zhǔn)確記錄勵磁裝置的每一次就地或遠(yuǎn)方操作、裝置的瞬時或永久故障信息、輸入輸出接點(diǎn)量及內(nèi)部狀態(tài)變位等信息，可記錄最新發(fā)生的1500條事件信息，掉電不丟失。

勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部配置有可同時錄制兩路模擬量和八路接點(diǎn)量的錄波器；最大錄波分辯率為每周期（每 20ms）128點(diǎn)，最大錄波時長為 76s，擇配置為調(diào)節(jié)器采集的所有模擬通道中的任意兩個通道；錄波器可手動觸發(fā)或自動觸發(fā)，配合軟件包中的波形分析功能很方便的實現(xiàn)波形分析、存儲、打印等

全面的電參數(shù)測量顯示功能?？蓽y量顯示的電參數(shù)包括：勵磁電流、勵磁 電壓、定子三相線電壓、定子電流、電網(wǎng)頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、PWM占空比、電機(jī)起動時間、累計運(yùn)行時間、調(diào)節(jié)器環(huán)境溫度等。

具有用于后臺測控的 RS-485通信接口，采用Modbus通信協(xié)議，與泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。勵磁設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、工作狀態(tài)和故障信息應(yīng)上送微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；在勵磁系統(tǒng)操作模式選擇“遠(yuǎn)方”時，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可在遠(yuǎn)方實現(xiàn)對勵磁系統(tǒng)在現(xiàn)地能進(jìn)行的所有操作。

4 改造后效果

新型的靜態(tài)勵磁柜中勵磁調(diào)節(jié)器集成度高，對外接口少便于更換；觸摸屏顯示界面更人性化便于記錄參數(shù)；詳細(xì)的事件記錄功能便于排查問題，改造后通過機(jī)組運(yùn)行的檢驗，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，取得了較好的改造效果。