[发明专利]电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法

摘要

本发明提供的电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法，是由分级变频软起动子系统和谐波滤波子系统来同时实现分级变频软起动与谐波滤波的功能，该方法包括分级变频重载软起动与谐波滤波2个步骤；分级变频软起动子系统由第一可变电抗器（5）与第一晶闸管电路（6）构成，谐波滤波子系统由第二可变电抗器（10）、第二晶闸管电路（8）与可调节电容器组（9）构成。本发明在窑磨、煤磨或矿井大型提升设备拖动的电动机中应用时，可使所述电动机起动过程中的限流和转矩要求得到满足，并在电动机软起动过程中及结束后实现动态谐波滤波，在整体上能够更好地提高高压大功率电动机的起动性能，节能降耗，保持电网电压稳定，便于工程实现。

主权项

一种电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法，其特征是：(1)分级变频软起动：由第一可变电抗器(5)、第一晶闸管电路(6)、控制器(7)、电压电流互感器(3)、智能电能检测模块(4)、接触器KM1和接触器KM2组成的分级变频软起动子系统实现，该系统通过减小电动机的最大起动电流和增大其起动转矩，电动机的最大起动电流值为≤额定值的2倍，起动转矩增大至实现电动机的重载软起动，所述的分级变频软起动子系统实现分级变频软起动的方法是：控制器(7)通过接收智能电能检测模块(4)采集的电动机电源信号中的电压、电流和频率值，根据预先设定的算法，通过控制输出脉冲信号，来调节第一晶闸管电路(6)中的晶闸管的通断，改变第一可变电抗器(5)的一次侧回路的电流和频率值，动态调节电动机上的电压的大小和频率，使加在电动机上的电压和频率按设定的恒压频比进行有级的变化，以实现电动机的分级变频软起动，在电动机进行分级变频软起动时，通过控制器(7)控制输出到电动机上的电压和频率值，使电动机上的频率值逐渐有级地从fn增大到f1，最后达到额定值f0，其电压值也随频率值的改变按照恒压频比进行改变；加在电动机上的电压波形应连续而不要突变，每一级分频的持续时间要根据不同分频时的频率的大小事先进行分析计算，即将n级分频后的电压分时段进行控制，且时段tn、tn‑1、……、t2、t1的大小由控制器(7)调节，当电动机分级变频软起动结束后，通过控制器(7)，控制接触器的投切即断开接触器KM1、同时闭合接触器KM2，切除分级变频软起动子系统，而谐波滤波子系统继续工作，实现电网的谐波治理；(2)谐波滤波：由第二可变电抗器(10)、第二晶闸管电路(8)、可调节电容器组(9)、控制器(7)、电压电流互感器(3)、智能电能检测模块(4)和接触器KM3组成的谐波滤波子系统实现谐波治理，在电动机的起动过程中根据实际的谐波值，动态调节滤波器的参数，使得滤波器时刻都能保持谐振而达到良好的滤波效果，减少对电网的冲击；分级变频软起动过程结束，电动机进入额定工作状态，谐波滤波子系统进行电网谐波滤波，保持电网压降≤5％；所述的谐波滤波子系统的动态调节过程是：智能电能检测模块(4)检测由电压电流互感器(3)发出的电压、电流、谐波电能信号，并传送给控制器(7)，控制器(7)通过计算分析来确定主要谐波的次数以及大小，根据LC无源滤波的原理，计算出滤波器的最佳电容值和电感值，其具体方式为：首先，通过计算得出最佳的电容器容量，控制接触器KM11～KM1n的闭开来投入可调节电容器组(9)的电容器，调节接入谐波滤波子系统的实际的电容值；然后，在该电容值的基础上，通过控制器(7)计算出最佳的电感值，并控制输出晶闸管触发脉冲信号，来调节第二晶闸管电路(8)中晶闸管的导通角，来调节第二可变电抗器(10)的一次侧的电抗值，实现分级变频软起动过程中的谐波的有效滤除。