同步电动机双微机（PLC）可控硅励磁装置研究-二等奖成果.pdfVIP

二等奖成果 3.12 同步电动机双微机（PLC）可控硅励磁装置研究 简要信息 【获奖类型】应用二等奖 【任务来源】自选课题 【课题编号】Jdskj2012017 【课题起止时间】2009 年 6 月～2011 年 12 月 【完成单位】天津水利电力机电研究所 【主要完成人】陈服军、郭 江、张志华、贾彦博、韩金宝、周岩生、王占清 立项背景 同步电动机广泛应用于石油、化工、煤炭、冶金、电力、水利、城市供水、 供气等诸多领域中，一方面它为工业企业提供源源不断的动力; 另一方面它向电 网发送无功功率，改善电网质量。励磁装置作为同步电动机中最核心、最主要的 的组成部分，对于同步电动机的安全、高效运行起着重要作用。随着电子技术的 快速发展，PLC性能日益扩充、速度不断提高、价格不断下降，已不再是传统意 义上的完成顺序控制的PLC ，发展为具有快速响应、指针运算和浮点运算等多项 实时控制功能的控制器，目前在电力设备中，调速器、保护、水机自动化、监控 都成功的使用了PLC 可编程序控制器。随着市场的发展和技术的进步，将PLC 技术应用于励磁调节系统已不存在市场和技术上的障碍，具有广阔的市场前景。 TDPL-20 型同步电动机双微机可控硅励磁装置采用两套微机（PLC ）作为励 磁调节器的核心，一套工作一套备用，双 PLC 之间通过通讯实现良好的跟踪功 能，当主用微机通道出现故障后可无扰动的切换到备用通道运行，既满足结构简 单、维护方便，又增加了励磁装置的可靠性。因此，双微机（PLC ）励磁装置必 将成为大型同步电动机励磁的发展方向。 详细科学技术内容 （1）PLC励磁调节器 TDPL-20型同步电动机双微机可控硅励磁装置的调节器采用基于双微机 （PLC ）和智能人机界面的可控硅励磁数字调节技术，通过软件编程实现励磁系 153 中国水科院科学技术奖 2012 年度获奖成果汇编 统的控制、调节、限制和保护。两套相同调节方式的PLC ，一套主用，一套备用， 两套PLC 同时检测和处理信息，并不断进行双机数据通讯和互校，使得电动机励 磁系统具有最优的励磁控制。当主用PLC 出现故障，备用PLC能自动投入，而且 实现无扰动切换。具有恒触发角、恒励磁电流和恒功率因数等多种数字调节方式， 各种调节方式可在线任意切换。其中，在恒功率因数调节方式，滑差检测、准角 度投励、投励后的励磁电流调节和停机逆变的全部过程不需要人工的干预，完全 实现自动化运行，充分地满足无人值班（或少人值守）的要求。采用MODBUS 通讯协议，有标准的通讯接口RS485 ，可方便与上位机之间实现数据交换。 （2 ）一体化功率单元 一体化功率单元其核心器件采用进口或合资企业生产的性能优良的晶闸管。 其散热技术采用国外引进的先进的热管散热技术，并用模块生产技术将其组成一 体，使可控硅与散热器之间的热阻大大降低，芯片的结温相对降低。加之热管本 身的优良散热性能，使装置的热特性增强，过载能力及长时间运行的可靠性得到 提高，运行时无须风机，可以降低装置的噪音和故障率，并具有维护简单、更换 方便的特点。 （3 ）汉显人机界面 TDPL-20 型同步电动机双微机可控硅励磁装置通过触摸屏与 PLC 通讯实现 人机界面。触摸屏具有显示调节器的参数、状态信息和改变调节方式等功能。运 行人员可以现地观察励磁电流、功率因数等数值，还可以通过触摸屏现地更改调 节方式。当机组出现故障时，触摸屏弹出故障显示窗口，显示故障内容，方便运 行人员和检修人员查找故障原因，及时消除故障。 发明及创新点 （1）采用双微机数字调节器（两套可编程控制器PLC+智能人机界面）构成 双微机电动机可控硅励磁装置。可靠性高、抗干扰能力强（双微机数字调节器， 一套主用，一套备用，即自动跟踪，一旦主用发生故障，热备立即投入）。 （2 ）多种调节（恒触发角、恒励磁电流和恒功率因数）方式，各种调节方 式可在线实现无扰动切换。完全实现了开停机自动化，并能与计算机监控系统通