[发明专利]高压大功率电动机电磁耦合软起动方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压大功率电动机的降压、调压、补偿限流软起动及电网动态无功补偿，特别是涉及一种高压大功率电动机电磁耦合软起动方法。

背景技术

高压大功率电动机用电量占到工业用电量的70％左右，高压大功率电动机从几百千瓦到几万千瓦容量越来越大。高压大功率电动机直接起动时产生的大电流(5-7倍的额定电流)对电网、电动机及拖动设备危害巨大。软起动装置可以避免电动机直接起动所造成的危害性及影响，从节能的角度看，使用软起动装置有事半功倍的效果。

目前常用的电动机起动方法主要有降压起动、调压起动和变频起动等方法。降压起动包括电动机定子绕组串电抗器起动、自耦变压器起动、星-三角转换起动等；调压起动包括电动机定子绕组串液态电阻起动、晶闸管调压起动、磁饱和电抗器降压起动等；变频起动其起动性能好，但技术复杂、并且主要依靠进口、价格高、维护困难等。上述软起动方法，可以解决一般高压中小功率电动机的起动问题，但要实现高压大功率电动机的软起动，以上方法明显不足，例如要在空载、轻载及重载等负载下，实现高压大功率电动机的限流起动以及起动过程中的动态无功补偿等问题，以上方法难以解决。

本申请者先前发明了“一种电机的软起动装置(ZL200620096602.2)”、“基于可变电抗的无功补偿软起动装置ZL201020253241.9)”，分别提供了起动限流与无功补偿等功能，但其核心器件可变电抗器其体积较大，成本较高，电动机起动结束后被切除闲置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高压大功率电动机电磁耦合软起动方法，该方法集“自耦磁变换降压、电磁耦合调压、动态无功补偿”等多功能为一体，满足高压大功率电动机起动过程中的限流及无功补偿特性要求，可以更好地改变及提高高压大功率电动机的起动性能，实现节省电能、降低电耗，保持电网电压稳定，性价比高，便于工程实现；当电动机起动完成后，还可以进行无功补偿，改善电能质量，使软起动装置资源得到充分应用。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的高压大功率电动机电磁耦合软起动方法，其由自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统和动态无功补偿子系统来实现高压大功率电动机的降压、调压、补偿限流软起动及电网动态无功补偿，该方法包括以下步骤：

(1)自耦磁变换降压补偿起动：

由自耦磁变换降压限流子系统和动态无功补偿子系统实现，具体是：自耦磁变换降压限流子系统供给高压大功率电动机65％的可调节额定电压；过程中，投入动态无功补偿子系统中的无功补偿粗调装置根据补偿无功功率需要投入无功补偿；

(2)电磁耦合调压补偿软起动：

由电磁耦合调压限流子系统和动态无功补偿子系统实现，具体是：当高压大功率电动机起动电流接近额定电流Ie时，首先投入电磁耦合调压限流子系统，切除自耦磁变换降压限流子系统，然后通过电磁耦合调压限流子系统使高压大功率电动机从65％的额定电压逐渐升高至100％的额定电压，此后结束高压大功率电动机软起动；过程中，投入动态无功补偿子系统中的无功补偿粗调装置根据补偿无功功率需要投入无功补偿；

(3)电网动态无功补偿：

由动态无功补偿子系统实现，具体是：首先切除自耦磁变换降压限流子系统，然后投入动态无功补偿子系统中的无功补偿微粗调装置；无功补偿粗调装置根据电网无功需要提供无功，无功补偿微调装置吸收无功，避免无功补偿粗调装置的过补偿，从而实现动态无功补偿；

经过上述步骤实现高压大功率电动机的降压、调压、补偿限流软起动及电网动态无功补偿。

本发明采用多模式软起动控制器，可以确保自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统和动态无功补偿子系统之间的协调工作。

所述多模式软起动控制器采用工业可编程控制器，其具有实现包括电机软起动过程的降压、调压、补偿限流软起动过程的多特性软切换、动态无功补偿量计算，以及包括投切、软起动逻辑切换和处理之间的协调控制。

所述的多模式软起动控制器使用包括脉冲突跳、电压斜坡、限制电流的控制方式，使高压大功率电动机起动电流限制在额定电流的≤2倍，功率因数≥0.9。

所述的动态无功补偿子系统由无功补偿粗调装置和无功补偿微调装置组成；无功补偿粗调装置通过投切补偿电容来调节提供无功功率的大小，无功补偿微调装置通过改变电磁耦合电抗变换器的主控绕组的电感值，调节吸收无功功率的大小。