静止变频器（SFC）起动.docx

静止变频器(SFC)起动作为大型抽水蓄能电站机组的首选起动方式，对于抽水蓄能电站的正常运行具有非常重要的作用，本文就针对这一起动方式介绍了若干关键问题，如电机无传感器转子位置检测方法、变频起动过程、控制策略、谐波抑制等。英文摘要：Asthefirstchoiceforstart-upsetsinlarge-sizedpumpedstoragepowerplant,thevariable-frequencystartingwithstaticfrequencyconverter(SFC)isveryimportantforthenormalrunningofpumpedstoragepowerplant.Inthispaper,somekeyproblemsforthestartingofSFCareintroduced,suchasrotorpositionsensorlessestimation,variablefrequencystart-upprocess,controlstrategies,harmonicsuppressionandsoon.关键词：静止变频器无

传感器转子位置检测变频起动过程

1引言

抽水蓄能电站静止变频器(SFC)变频起动是利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对蓄能机组进行起动，是目前大型抽水蓄能电站的首选起动方式，其技术特点为：

(1)静止变频器的调速范围可以从电机的静止状态到110%额定转速，在此调速范围内静止变频器工作效率不会降低；

(2)静止变频器起动可使起启动电流维持在同步电机要求的额定电流以下运行，对电网无任何冲击，具有软启动性能；

(3)静止变频器满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网电力调峰过程中频繁启动的要求。

目前，我国大型抽水蓄能电站中发电电动机的电动机起动方式基本设为静止变频器起动为主，背靠背起动为辅。

2静止变频器(SFC)原理和组成

同步电动机静止变频器(SFC)起动系统属自控式同步电机变频调速系统，在要求大容

量、高转速和高性能的可调速领域具有重要的应用价值，它主要是根据电机转速及位置信号控制晶闸管变频装置对同步电机进行变频调速，从而产生从零到额定频率值的变频电源，同步地将机组拖动起来。

抽水蓄能电站静止变频器起动装置的典型接线如图1所示，此静止变频器为典型的交—

直—交电流源型，它由输入变压器(TR)、整流器(REC)、逆变器(INV)、直流平波电抗器(DCL)、交流电抗器(ACL)和控制柜组成，整流器和逆变器都使用普通晶闸管，逆变器晶闸管通过负载同步电动机的反电势进行换流。此外，起动回路中还包括断路器(CB1、CB2)以及供选择被起动机组用的开关S。工作原理为：整流器将交流电整流成直流电，逆变器再将直流电逆变为频率可调的交流电，由于直流平波电抗器的限流作用，使变频器主回路的直流电流波形平直、脉动小，具有电流源特性。

图1静止变频器SFC典型接线图

蓄能机组起动过程如下：在确认机组具备开机条件后，投入选择开关S和断路器CB2,机组加励磁，然后投入断路器CB1,变频装置向电机定子输入频率逐渐上升的三相交流电。定子三相电流产生的旋转磁场与已励磁的转子相互作用而产生加速转矩，使机组逐渐升速至额定转速，满足同期条件时将机组并入电网，同时切除变频装置，完成起动过程。此静止变频器起动的优点是设备静止、运行维护方便、起动容量大、起动速度快、工作可靠性高，对

系统冲击小。

3无位置传感器的转速测量

因为只有检测出转子实际空间位置后，自控式同步电动机调速系统才能决定变频器的通电方式、控制模式以及输出电流的频率和相位，从而保证变频器的输出频率和电机转速始终保持同步，而不产生失步和振荡。所以转子位置检测是自控式同步电动机调速系统运行的必要条件。

获得转子位置信号的最常用方法是在电机上安装机械位置传感器。但是，机械位置传感器增加了系统的复杂程度和安装、调试及维护的工作量，降低了系统的可靠性，在工作环境条件较恶劣时尤其如此，所以取消机械位置传感器，采取无传感器电气位置检测方法是实际系统的优选方案。

3.1转子初始位置检测方法

根据电磁感应原理，若给定一阶跃变化的励磁电压uf,励磁电流if跟随给定uf变化，对应产生的变化的磁场会在机组定子三相绕组上感应出电压，而且三相感应电压的相位、幅值与转子的初始位置有关。因此，可以根据机组励磁电流建立过程中检测到的三相定子电压，计算出转子