[实用新型]一种用于稀土永磁同步电机变频控制及保护的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机保护设备，特别涉及一种用于稀土永磁同步电机变频控制及保护的装置。

背景技术

稀土永磁同步电机结合我国稀土元素丰富的特点，采用高性能稀土永磁材料作为同步电机转子的，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减小风扇和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机可提高2～8个百分点。而且，永磁同步电动机在25%～120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因子，使轻载运行时节能效果更为显著。而永磁同步电动机却不能自启动，其因电磁转矩是由定子电流建立的旋转磁场和转子磁场的相互作用而产生的，仅在这两者相对静止时，才能得到平均电磁转矩。如将同步电动机励磁接入电源时，同步电动机转子磁场（转子）是静止不动的。当定子接入电网时，定子旋转磁场立即以同步转速相对转子磁场作相对运动，所以不能产生电磁转矩，电机不能启动。

稀土永磁同步电机的驱动一般有异步启动法和变频启动法。异步启动法：多采用鼠笼式异步启动，牵入同步运行。但是由于转子磁路结构不对称，交、直轴电抗不相等，在异步启动过程中产生凸极效应转矩，同时由于永磁体激磁产生的气隙永磁磁场切割定子绕组而感应出交变电流，其相互作用产生发电机制动转矩， 所以启动过程比异步电动机复杂得多。变频启动法：利用变频器逐步提高定子两端的电源频率，使转子磁极在开始启动时就与旋转磁场建立起稳定的磁拉力，永磁同步电机的转速在稳定运行时与电源频率保持恒定的关系，使得它可直接用于开环的变频调速系统，变频调速系统具有更好的技术及经济性能，及更为平稳可靠的运转特性及调速性能。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来启动，在转子上可以不设置启动绕组，而且省去了电刷和换向器，维护方便。

而随着变频器在稀土永磁同步电机应用，其运行过程中会产生高次谐波，一是因为永磁同步电机气隙磁场波形比异步电动机的气隙磁场波形差，气隙磁场谐波分量大，除开稀土永磁同步电机定子绕组采用Y接法，消除3及3倍数的谐波分量产生的影响外，还存在5次、7次、11次以及更高次谐波分量，谐波磁场和基波旋转磁场一样也产生电磁转矩，过程的曲线下凹，电磁转矩产生振荡，因此，气隙磁场谐波分量对启动性能不利。二是稀土永磁同步电机为变频调速方式启动及运行，而变频器是一个典型的六脉波整流装置，它是一个高谐波的发生源。另外在逆变输出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz，同样，输出回路电流信号也可分解为只含基波和其他各次谐波。在变频器的输出侧测试其谐波含量，可测到高达70％以上的电流畸变率，从而使电机附加发热使电机额外升温；产生机械震动、噪音及过电流。变频器谐波会使电力电容发生过载、过热甚至损坏电容器，使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差，因此要尽量削弱或消除谐波。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服上述问题，提供一种将变频器、谐波保护器、电机智能保护器集成到一个系统中的用于稀土永磁同步电机变频控制及保护的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：本实用新型的一种用于稀土永磁同步电机变频控制及保护的装置，包括断路器、变频器、谐波保护器及电机智能保护器，断路器包括断路器本体和一开关，断路器本体两端均开设有螺钉安装孔，断路器本体表面开设有供开关放置的固定槽，开关包括一体设置的一转动部和一手柄，转动部设置于固定槽内，断路器的输入端与一进线电源连接，其输出端分别与变频器、谐波保护器及电机智能保护器的输入端电连接，变频器包括一变频器面板和一散热机构，变频器面板上的高发热区域与散热机构紧密接触，谐波保护器包括一外壳、设置在外壳内的采样CT、电抗器、预充电接触器、逆变器及监测模块，采样CT、电抗器、预充电接触器、逆变器及监测模块依次串联，电机智能保护器包括一继电器及与继电器相连以检测电机电路工作异常时给予断电保护的控制芯片，其中变频器的输出端经由一接触器与一稀土永磁同步电机的输入端电连接，电机智能保护器与稀土永磁同步电机之间通过一电流互感器电连接。

进一步的，作为一种具体的结构形式，本实用新型所述断路器包括第一断路器和第二断路器，第一断路器输出端分别与变频器、谐波保护器、电机智能保护器的输入端电连接，第二断路器设置在第一断路器与谐波保护器之间，其与第一断路器和谐波保护器电连接。

进一步的，作为一种具体的结构形式，本实用新型所述变频器为电压型变频器及电流型变频器中的一种。