PLC在同步電動機勵磁裝置中應用

3．1 啟動回路
(1)起動時滅磁繼電器接點CJll、CJ22閉合，見同步電機起動回路圖2，使同步電機在異步驅動狀態時，滅磁晶閘管7KGZ、8KGZ在較低的電壓下便可開通，保證感應電流在正負半周是對稱的。有效地消除了傳統勵磁屏在同步電機異步啟動過程中轉子回路感應電流正負半周不對稱現象，避免了異步啟動過程中所存在的脈振現象，具有良好的異步驅動特性。
(2)在啟動結束后，滅磁繼電器接點CJll、CJ22斷開，滅磁 晶閘管7KGZ、8KGZ在較高的電壓下便可開通。當電機在同步狀態時，滅磁晶閘管在過電壓情況下才開通，既起到保護器件的作用，又當電機正常同步運行時，保證附加電阻RFl、RF2被可靠切除，并防止滅磁晶閘管誤導通，可使電機在遇到故障，被迫跳閘停機時，減少電機受損傷程度。
(3)起動前，人為按下ANl、AN2可以實驗滅磁回路。
3．2 投勵控制
同步電動機的投勵過程控制是一個非常重要的問題，主要表現為對投勵時間和投勵角度的選擇上。理想的投勵時間是指當電機異步啟動到亞同步速時，即轉速達到同步速的95％-98％之間；準角度投勵是指在轉子感應電流的過零點，即從負半周到正半周的零點準確投勵。滿足兩者條件時，勵磁繞組產生同步力矩，使電機盡早進入同步。
轉子兩端的電壓經電阻R12、R11、二極管D7后，在穩壓管Z7兩端得到了近似的矩形波，經過光耦TPl送人PLC。經過計算和判斷后，PLC輸出點PLCDO控制光耦TP3，控制TC787的5腳，當其為低電位時，輸出6路觸發信號，完成投勵，
4。有兩種投勵方式：
(1)按照"準角強勵整步"的原則設計，并具有強勵磁整步的功能。所謂準角度投勵，系指電機轉速進入臨界滑差，按準角度投勵方式，這樣電機進入同步時輕松、快速平滑無沖擊。投勵時刻的滑差大小，通過面板按鍵菜單操作任意設定。
(2)后備投勵
若滑差投勵不成，即達不到設定的滑差值，可按預定的后備投勵時間和準角度方式投勵。后備投勵時間的大小，通過面板按鍵菜單操作任意設定。

3．3 勵磁電流控制
三相晶閘管移相觸發電路選用TC787，經三極管后，驅動6路脈沖變壓器，輸出為調制脈沖列，觸發1KGZ～6KGZ晶閘管。TC787有移相控制端和投勵控制端。
18、1、2腳是三相同步信號，來自同步變壓器的三相電源電壓Va、Vb、Vc；16、15、14、13腳外接電容用于調節脈沖列的頻率；12、11、10、9、8、7輸出六相脈沖，分別與T1、T2、T3、T4、T5、T6六個三極管的基極連接。三極管驅動脈沖變壓器，其二次經整流二極管輸出到晶閘管的門極和陰極，以滿足電氣隔離和觸發功率的要求。4腳是有移相控制端；5腳是投勵控制端；17、3腳是工作電源輸入端；6腳為全橋控制端。
為了滿足同步機各種工況的要求，運行過程中的勵磁電流控制模式分為：恒勵磁電流模式和恒無功功率模式。因此選用了模擬量模塊與S7-200配合使用，構成單閉環控制系統。勵磁給定值由外接電位器提供，無功電流由無功電流轉換器提供，勵磁電流由霍爾元件LEM塊檢測勵磁電流得到。三個模擬信號送入PLC的模擬輸入端。
3.4 系統故障監控
系統故障主要包括：同步機失步、可控整流器缺相或失控、滅磁晶閘管誤導通、熔斷器故障、勵磁電流超限等。
3.4.1 失步監測
失步保護采樣信號，來自串接在轉子勵磁回路的分流器兩端的不失真毫伏信號。此信號經放大、變換，光耦隔離后輸入PLC，對其波形特征進行分析，判斷電機是否失步。當發生帶勵失步時，首先應切斷勵磁，識別后判斷是報警還是再整步運行。
3.4.2 晶閘管故障監控
晶閘管勵磁整流波形整型后經光耦送入PLC，如果波頭相互比較，寬度誤差較大，說明全控整流橋出現故障，如：脈沖丟失、三相丟波缺相、失控、管壓降波形崎變等各種現象，造成勵磁電流不穩定。
3.4.3 滅磁晶閘管誤導通
在實際運行當中，偶爾會出現滅磁晶閘管誤導通，引起附加電阻加熱，經過一段時間后，造成控制柜內的控制線烤焦、進而發生電氣短路事故。
檢測附加電阻RFl、RF2兩端的電壓信號，經過比較判斷，將結果送入PLC，進行聯鎖和報警。
3.4.4 勵磁電流超限
在整流變壓器的一次側，A相和C相裝有電流互感器，二次引線經變換識別電路后，將信號送入PLC，過流信號達到設定時間后，報警或跳閘。以防止勵磁電流過大引起勵磁繞組過熱，損壞電機。
3.5 輔助控制環節
3.5.1 停車后逆變控制
當同步機停車或故障跳閘時，PLC發出指令使三相全控整流橋晶閘管1KGZ-6KGZ的控制角變為140°，可控整流橋工作在逆變狀態，不致因同步機停車時轉子電感放電造成續流或顛覆而燒壞元件。
當電網電壓下降到整定值，一般為80％時，PLC發出強勵信號，可達到正常勵磁電流的1.4倍，進行強勵，以防止同步機失步，10s鐘后，若電網電壓不回升，PLC撤消強勵信號，以防轉子繞組過熱。
強勵時間為10-14s，具體時間人機界面設定。