同步電動(dòng)機是各工業(yè)部門(mén)廣泛使用的重要電氣設備之一，它具有轉速恒定，可以通過(guò)改變勵磁電流的大小來(lái)改善電網(wǎng)功率因數從而節約能源的特點(diǎn)。主要用于驅動(dòng)大型機械設備，如：軋鋼機、球磨機、氣體壓縮機、礦石破碎機、大型風(fēng)機、給排水泵等。

勵磁系統作為同步電動(dòng)機的重要組成部分，它對于同步電動(dòng)機的安全、高效運行起著(zhù)重要的作用。目前我國正在生產(chǎn)和使用的勵磁控制系統大部分采用七十年代的模擬控制技術(shù)，設計線(xiàn)路復雜，元件較多，裝置的整體性能不高，調試步驟繁多，參數難以精確整定，且存在無(wú)法解決的零飄溫飄等問(wèn)題，維修困難，必須由具有相當專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的人員才能勝任這些工作。而且與上一級系統交換信息困難，因此已經(jīng)越來(lái)越不適應現場(chǎng)生產(chǎn)和安全運行的要求。近年來(lái)全數碼控制技術(shù)及大規模集成電路發(fā)展迅速，應用技術(shù)日趨成熟，為全數碼型同步電動(dòng)機勵磁裝置的開(kāi)發(fā)提供了堅實(shí)的技術(shù)基礎。

為了盡快提高我國同步電動(dòng)機組的運行水平，滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)對勵磁系統提出的越來(lái)越高的要求，我們研制了新一代的LD2002步電動(dòng)機全數碼勵磁裝置。該裝置綜合運用了同步電動(dòng)機的現代勵磁控制理論，采用目前國際上較流行的全數碼控制技術(shù)及半導體技術(shù)，完全不同于以前的勵磁裝置。它徹底解決了其他勵磁裝置存在的起動(dòng)脈振、投勵滑差捕捉不到、投勵沖擊、運行中起動(dòng)電阻發(fā)熱等問(wèn)題；能實(shí)現閉環(huán)調節和控制，可使同步電動(dòng)機和共用電網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)穩定性加強，廠(chǎng)礦的無(wú)功分配優(yōu)化。由于本勵磁系統的旋轉勵磁部分具有滑差檢測和準角判斷環(huán)節，使系統具備失步保護和不減載自動(dòng)再同步性能；靜態(tài)勵磁系統的全數字微機化設計，使系統具有常規勵磁不能實(shí)現的許多控制、限制、保護和自診斷自恢復功能。另外,靜態(tài)勵磁裝置設有兩個(gè)完全獨立的自動(dòng)通道互為備用,整機可靠性高,為同步電動(dòng)機勵磁領(lǐng)域的理想更新?lián)Q代產(chǎn)品。 可廣泛應用于石油、化工、冶金、礦山、煤氣等II類(lèi)C級T3組爆炸危險場(chǎng)所使用的無(wú)刷同步電動(dòng)機，也可應用于普通場(chǎng)所的各類(lèi)無(wú)刷同步電動(dòng)機。

*  全數字化、高可靠性：

主控單元采用進(jìn)口高性能的數字式控制單元（LD21□□型采用可編程計算機控制器PCC，LD22□□型采用高性能16位嵌入式微控制器MCU，LD23□□型采用先進(jìn)32位嵌入式微控制器MCU，LD24□□型采用可編程控制器PLC），勵磁裝置的操作邏輯電路，機械或電子的電壓整定機構都可以簡(jiǎn)化或取消。實(shí)現全交流采樣技術(shù)，采用大規模集成芯片，裝置可靠性大大提高。

 

 *  多功能：

 PID調節、非線(xiàn)性最優(yōu)LOEC、線(xiàn)性最優(yōu)NEC、模糊邏輯FLEC等控制方式可選 

 *  控制速度快、精度高：

采用多處理器系統、哈佛結構、并行處理技術(shù)、多級流水線(xiàn)、高速DSP內核，數據處理速度和精度大大提高。

 *  起動(dòng)平穩:

勵磁系統的旋轉主控制模塊設有起動(dòng)控制高、低定值轉換環(huán)節，在電機起動(dòng)時(shí)旋轉起動(dòng)二極管和可控硅設為低定值對稱(chēng)接入方式，使電機在異步起動(dòng)中有良好的對稱(chēng)轉矩特性，起動(dòng)過(guò)程平穩、迅速。

* 投勵可靠無(wú)沖擊:

旋轉主控制模塊設有滑差準角投勵檢測控制環(huán)節，能迅速準確捕捉到滑差，實(shí)現真正準角投勵。特別適合于帶負荷起動(dòng)及要求實(shí)現不減載自動(dòng)再整步的各類(lèi)場(chǎng)所。同時(shí)還設有零壓計時(shí)投里作為后備投勵環(huán)節。

* 旋轉勵磁系統可靠性高:

旋轉勵磁系統的主回路采用過(guò)零觸發(fā)三相半控橋式電路，較其它形式更為簡(jiǎn)潔可靠。取消了常規電路設置于直流回路的投勵控制可控硅，使由于散熱因素引起的電流限制瓶頸得以消除，適應電機容量更廣。另外，該型電路在旋轉控制模塊故障或單一旋轉功率模塊故障時(shí)不會(huì )導致電機立即失磁。

 * 失步保護及不減載自動(dòng)再同步功能:

具有失步保護及不減載自動(dòng)再同步功能。當擾動(dòng)超過(guò)同步電機同步能力極限而失步時(shí)，該裝置能迅速檢測到并采取可靠技術(shù)措施，使用同步機自動(dòng)恢復再同步，保持連續運行。該裝置還具有過(guò)勵、欠勵、缺相等常規保護功能。

可以同斷電失步保護裝置（DSBW）配套使用，實(shí)現斷電失步再整步功能（可選）。

* 設有旋轉起動(dòng)滅磁電阻回路誤開(kāi)通保護環(huán)節，在電機正常運行時(shí)，確保旋轉起動(dòng)滅磁電阻維持冷態(tài)。

* 旋轉控制模塊采用膠封型全密封結構，具有防爆增安性能的同時(shí)，能耐受酸、堿、潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境；內部電路采用軍品元器件，設計時(shí)充分考慮極端工況的過(guò)壓及欠頻沖擊。

* 靜態(tài)勵磁裝置設有旋轉勵磁系統工作狀況判別環(huán)節，當旋轉系統中的快速熔斷器熔斷或模塊功能失效時(shí)，能及時(shí)動(dòng)作于報警或跳閘。

*  表面貼工藝，多層印刷電路板，軍品級芯片，重要芯片均采用國內外知名企業(yè)的成熟產(chǎn)品。保證裝置平均無(wú)故障時(shí)間達100000小時(shí)。

*  獨特的軟件設計方法：

采用美國CMX公司推出的微控制器實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統RTOS及其功能強大的專(zhuān)家庫函數，面向任務(wù)的程序設計風(fēng)格，按全優(yōu)先服務(wù)方式進(jìn)行資源管理、任務(wù)調度、異常處理等工作，工作極為可靠，也使微控制器的性能得以最大程度的發(fā)揮；采用C語(yǔ)言或梯形圖（PLD）、指令表（IL）、Basic、結構文本（ST）、順序功能圖（SFC）、數據模塊編輯器、數據類(lèi)型編輯器等編程，執行速度快，可讀性好，易于擴展和移植。

 *  采用快閃存儲器（Flash ROM），支持自舉載入程序及遠程維護。

 *  通訊和網(wǎng)絡(luò )功能：

 提供非常開(kāi)放的通訊接口和網(wǎng)絡(luò )接口，具有標準的RS232/485/422或高速現場(chǎng)總線(xiàn)CANBUS、MODBUS、MODBUS PLUS、TCP/IP或MODEM等實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通訊。非常方便地與其它設備或網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接，實(shí)現設備控制、管理的自動(dòng)化、信息化（可選）。

*  方便直觀(guān)的人機接口：

采用觸摸屏或中文文本顯示器(可選)顯示，漢化界面，數據顯示直觀(guān)明了，信息量大。非常直觀(guān)地在線(xiàn)選擇、切換工作方式，設置、修改參數和對運行狀態(tài)監控�？梢宰龅綗o(wú)需說(shuō)明手冊而操作。

 *  對于無(wú)刷勵磁系統，具有旋轉整流盤(pán)故障監測功能。

 *  可靠的滅磁系統：

可選用阻容無(wú)觸點(diǎn)的靜態(tài)滅磁方法（我公司專(zhuān)利技術(shù)），無(wú)噪音、無(wú)操作過(guò)電壓，可靠、平穩；也可選用傳統的逆變滅磁方法。

*  完善的自檢及控制、保護功能，用于保護勵磁裝置本身和同步電動(dòng)機的安全運行：

具有失步、誤強勵、過(guò)勵反時(shí)限、欠勵、失脈沖、均流越限檢測及保護、過(guò)流、過(guò)壓等保護功能。

*  控制單元采用西門(mén)子結構、加強型單元機箱、插拔式模塊，獨特的抗干擾設計，抗干擾能力強。功率單元及風(fēng)機單元都采用模塊化結構，安裝、更換方便。

*  可以不停機、不減載在線(xiàn)更換控制單元及風(fēng)機單元：即使裝置的控制單元、風(fēng)機單元等環(huán)節出現故障，也可以不停機、不減負載，在保證裝置連續運行及電機帶正常負荷、不間斷運行的條件下更換有故障的單元，且更換后不用調試就能恢復正常運行。

 *  具有手動(dòng)（恒觸發(fā)角）、自動(dòng)（恒勵磁電流、恒勵磁電壓、恒功率因數、恒無(wú)功功率）調節勵磁功能，相互切換無(wú)擾動(dòng)。

*  雙通道互為備用工作方式：

根據用戶(hù)需要，可以采用單通道工作方式或雙通道互為備用工作方式。雙通道無(wú)擾動(dòng)自動(dòng)切換（可選）。裝置可設置為自動(dòng)和手動(dòng)運行。當設置為自動(dòng)（閉環(huán)）運行時(shí)，采用內外雙閉環(huán)調節系統。內環(huán)為勵磁電流調節環(huán)，可提高勵磁系統調節的快速性，在外部擾動(dòng)時(shí)迅速調節勵磁，充分發(fā)揮同步電機自身極限同步能力而避免電機失步；外環(huán)為功率因數調節環(huán)，在電機負載波動(dòng)或電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)維持功率因數恒定運行。

*  故障數據錄波及事故記憶功能（可選）：

記憶故障前4秒，故障后16秒的檢測數據，包括勵磁電流、功率因數、有功功率、無(wú)功功率、定子電流、定子電壓、三相交流電壓、脈沖觸發(fā)角、頻率及時(shí)間等。

按照先進(jìn)先出的原則記錄20組操作信號、故障信號、保護動(dòng)作信號發(fā) 生的時(shí)間。記錄的數據可以用打印機輸出或向上位機傳送。

*  完善的試驗功能：

可以在線(xiàn)修改放大倍數、微分時(shí)間常數、慣性時(shí)間常數、進(jìn)行±10％的階躍、滅磁實(shí)驗及聯(lián)動(dòng)實(shí)驗，所有這些修改及實(shí)驗均只需進(jìn)行按鍵操作即可，不用改接線(xiàn)。

*  源可以采用單路供電，也可采用雙路供電，一路來(lái)自于直流蓄電池電源，另一路來(lái)自廠(chǎng)用交流電降壓整流。兩路電源經(jīng)二極管并聯(lián)運行，互為冗余，提高了裝置的可靠性。

*  LD2002全數碼控制無(wú)刷同步電動(dòng)機勵磁系統適用于增安型II類(lèi)C級T3組爆炸危險場(chǎng)所各種容量、各種不同負載的無(wú)刷同步電動(dòng)機，也可用于普通場(chǎng)所的各類(lèi)無(wú)刷同步電動(dòng)機。

*  采用雙通道，任一通道均滿(mǎn)足強行勵磁在內的功率的要求。

*  選用優(yōu)質(zhì)元器件，并經(jīng)嚴格篩選測試。

*  雙套電源并列供電，采用高可靠電源模塊。

*  輸入輸出通道雙重隔離（電磁隔離和光電隔離）。

*  可靠的脈沖自封鎖電路，防止誤滅磁、誤觸發(fā)

1.2.2、軟件管理

*  結構化程序設計規范。

*  單元測試，功能測試和總聯(lián)調。

*  完備的文檔管理。

1.2.3、整機測試

*  絕緣耐壓裝置/抗干擾試驗。

*  連續拷機試驗。

1.3、主要技術(shù)指標及功能

1、調節精度(恒勵磁電流)：≤0.5％。

2、調節范圍：5％～130％。

3、調節頻率：不低于300次/秒。

4、可控硅控制角α分辨率: 0.004度/位碼。

5、A/D轉換：16路輸入，分辨率16位、14位或12位。

6、A/D 轉換速率：100K/S。

7、移相范圍：10-150度(根據要求而定)。

8、階躍特性(恒勵磁電流)：10％階躍超調量小于20％，振蕩次數小于2次，調整時(shí)間小于10秒。

9、電源適應性：電源電壓變化范圍±50％。

10、功率消耗：小于200W。

11、開(kāi)關(guān)量I/O：24路開(kāi)關(guān)量輸入，16路開(kāi)關(guān)量輸出，均采用光電隔離。

12、控制回路輸入電氣量：

定子電壓：2相或是3相（根據現場(chǎng)情況而定）。

定子電流：1相或是3相（根據現場(chǎng)情況而定）。

轉子電流信號。

同步電壓信號：3相。

13、本裝置具有低壓強勵和整步強勵功能。

14、裝置電源既可采用單路供電也可采用雙路供電：一路來(lái)自于廠(chǎng)用交流電源降壓整流，一路來(lái)自蓄電池電源或其它備用電源，兩路電源并聯(lián)運行，互為冗余，提高了裝置的可靠性。

15、旋轉勵磁系統的主要技術(shù)參數

1)、旋轉功率模塊

XZL型旋轉整功率模塊：

通態(tài)平均電流200A~500A；

斷態(tài)重復峰值電壓1600V~2600V；

 XQD型旋轉整流功率模塊：

通態(tài)平均電流200A~400A；

斷態(tài)重復峰值電壓600V~1200V；

2) 、 QR型旋轉起動(dòng)滅磁電阻

電阻值：0.1~0.6Ω；

電流值不大于210A；

通電時(shí)間不大于12秒；

3) 、ZTK201型旋轉主控制模塊

輸入電壓范圍0~600V；

最大輸出電流0.2A；

4) 、 ZDY12S型旋轉電源模塊

最大輸出電壓AC270V（三相線(xiàn)電壓）；

額定輸出電流150mA；

 輸出電壓DC12V。

5) 、ZTK202型旋轉主控制模塊兼具ZTK201型旋轉主控制模塊和ZDY12S型旋轉電源模塊的技術(shù)性能。

在實(shí)際使用中，由3只XZL型旋轉功率模塊組成三相半控橋式整流電路，1只XQD型旋轉功率模塊和6~8只QR型旋轉起動(dòng)滅磁電阻組成起動(dòng)滅磁回路，而控制模塊則可根據旋轉整流盤(pán)結構選擇ZTK201型旋轉主控制模塊加ZDY12S型旋轉電源模塊的組合或單一ZTK202型旋轉主控制模塊。