[发明专利]同步电机的多功能微机控制系统

说明书

本发明属于电工技术领域的同步电机控制系统，是用以改善同步电动机、汽输发电机组及水输发电机组的运行性能的方案，它的作用是多方面的。

本方案从功角测定出发，以理论延伸入各个方面，参与研究者中包括对许多方面有丰富知识、经验的教授、高级工程师们，都未见过类似的资料，所要解决的问题仍普遍存在于所知的学术和生产实践中。

本方案有失步保护和重整步问题、所见的最新资料是我国发明专利申请号：85    1    00958，名称：《同步电动机失步保护装置》，其内容和所引用的对比资料都是从完全不同的出发点和途径展开的，从而其效果的准确、灵敏、可靠、简单等方面都大不相同，此外本发明的目的，主要还在于提高功率因数、控制动态无功、加速进入并稳定于同步值和控制系统振荡并促其复原等等。所以与上述专利本质上是不同的。

本发明是通过微机控制同步电动机，汽轮发电机、水轮发电机等的调磁和调汽（水）过程，其主要技术特点在于以功角测定为依据，用以控制磁场而取得同步机的功率因数、效率、动态无功的可控;近同步区的性能可控;系统振荡的可控，其次是调汽（水）的动作可以跟上调磁的需要，并进而把原动机和发电机的调节统一起来，从而为节能，同步机出力挖潜、系统稳定、安全、供电质量提高等大问题的开发创造了必要条件。

以下分述各方面问题

一、原理

以隐极同步电机为例，忽略定子电阻时，其功角特性如图一，它的各参数间关系为：

P＝EUSinδ/X_d（1）

Q＝（EUCOSδ-U²）/X_d（2）

式中：P为电机有功功率，Q为电机无功功率，U为定子电压，E为转子电势，δ为功角，X_d为直轴同步电抗。

当同步电动机运行时，令L为电动机负载，则：P＞L时，转子向旋方向加速，δ减小。如此时δ在小于90°处，则P下降以趋于新的稳定点，反之，如δ在大于90°处，则δ下降，P上升，原方向的加速亦增大，δ再下降，可知δ所在点的斜率方向及δ的大小均在影响调节效果。

同步机为凸极式时，功角特性较复杂而原理相似。因此调磁技术的准确掌握，及时测知δ值应是必要条件之一。

测定δ值后的用途是多方面的，本说明只侧重于以下的几个问题。

二、措施

1.δ角的测定

将同步电机转子d轴和定子指定相绕组二者的中线对准，如指定相电压在正半波内所产生的磁场方向与转子磁场方向相同，则不计定子电阻影响的指定相电压由负到正的过0点时δ为90°。

在转子轴上固定一园盘，在盘上直径为D₁的圆周上每360°电角钻一孔，将每个孔通过的光脉冲转变成的电脉冲定名为M₁，并使其发生电脉冲时恰是上述两个中线的对准点，再在上述园盘直径为D₂的圆周上每隔40°电角钻一孔，每9个孔中有一个与D₁上的孔在一直径上，D₂上的孔通过的光脉冲转换成的电脉冲定名为M₂。

设J₁、J₂两个计数器，J₁用以每当指定相电压由负到正过0点，将存数清“0”再对频率为1兆赫的时钟脉冲计数，令其瞬间数值为n₁。J₂用以对M₂计数，但每当M₁到达一次自身清“0”，重计，令其瞬间数值为n₂由于在工频时每度电角对应1兆赫的时钟脉冲数为55.56，故在任一个n₂到达时有下式关系：

δ_F＝n₁/55.56-40n₂+90 （3）

式（3）中的δ为实测值，以后名为δ_F，上述之时钟脉冲频率及D₂圆周上的孔数均为举例，例中能得到的δ_F的精度为0.018°，测定周期为2.22毫秒。

当系统频率变化时，可从M₁每次清“0”时的存数算出实际频率值，除以360之得数取代式（3）中的55.56即可及时纠正频率差之影响。

2.磁场电势计算