摘 要：交流電動(dòng)機(jī)是廣泛用于各領(lǐng)域的重要?jiǎng)恿υO(shè)備．電動(dòng)機(jī)數(shù)值可觀的啟動(dòng)電流及其對(duì)供電系統(tǒng)的影響長(zhǎng)期困擾著人們，傳統(tǒng)的各種啟動(dòng)方式都有這樣或那樣的弊端。自變頻調(diào)速器問(wèn)世以后，交流電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)很好地解決了這一問(wèn)題但當(dāng)前大量出現(xiàn)的問(wèn)題是電動(dòng)機(jī)升速到接近額定轉(zhuǎn)速切換到電網(wǎng)電源過(guò)程中，常常造成很大的沖擊并引起電動(dòng)機(jī)保護(hù)跳閘，使切換失敗。交流電動(dòng)機(jī)并網(wǎng)控制器很好地解決了這一問(wèn)題，實(shí)踐證明電動(dòng)機(jī)的電源切換是能無(wú)擾動(dòng)平滑切入電網(wǎng)的。  

　　關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速器;同期; 中擊;  

　　1 前言  

　　交流電動(dòng)機(jī)廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，特別是同步電動(dòng)機(jī)更以其很高的節(jié)能效率及能向電網(wǎng)提供無(wú)功功率受到人們的青睞。然而異步電動(dòng)機(jī)可觀的啟動(dòng)電流，以及同步電動(dòng)機(jī)不具備自行啟動(dòng)能力的缺陷一直困擾著人們。變頻調(diào)速器的問(wèn)世成功地解決了這兩個(gè)問(wèn)題．即用零啟升速的軟啟動(dòng)方式完全消除了啟動(dòng)電流及同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)難所帶來(lái)的問(wèn)題。但變頻調(diào)速器作為啟動(dòng)電源帶來(lái)了新的問(wèn)題，即當(dāng)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)升速到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，需要實(shí)施電動(dòng)機(jī)的電源切換．即從變頻調(diào)速器供電切換到電網(wǎng)供電。而長(zhǎng)期以來(lái)人們所使用的切換方法導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)經(jīng)常受到極大的沖擊．甚至誘發(fā)電動(dòng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作使切換失敗。究其原因．是人們忽視了電源的切換必須遵循交流電機(jī)同期（或同步）三準(zhǔn)則的，即必須在變頻電源與電網(wǎng)電源的電壓、頻率相近時(shí)捕捉兩電源電壓相角差為零的瞬間完成電源切換。而當(dāng)前普遍流行的切換方式卻忽視了最重要的相角差條件，這是損害電機(jī)的重要原因。例如，當(dāng)今不論在水廠還是在建筑物中的恒壓供水系統(tǒng)，常用的控制模式就是根據(jù)水壓的變化，通過(guò)變頻調(diào)速器按用水量及水壓的大小依次將水泵啟動(dòng)．切人工頻電網(wǎng)，或是按總的供水量切除多余的水泵。而每次在將水泵切人工頻電網(wǎng)時(shí)都難以避免設(shè)備受到電磁力的沖擊，甚至跳閘。在石油、化工、電力、機(jī)械制造等行業(yè)都有類(lèi)似情況，這是應(yīng)予以重視并徹底根除的大面積技術(shù)缺陷問(wèn)題。  

　　2 電源切換過(guò)程描述  

　　圖1給出了交流電動(dòng)機(jī)電源切換的示意圖．變頻調(diào)速器的三相輸出電源Us，及電網(wǎng)電源Us分別經(jīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)ATS給電動(dòng)機(jī)供電。啟動(dòng)程序是：變頻調(diào)速器按預(yù)先設(shè)定的升頻及升壓方式，通過(guò)ATS開(kāi)關(guān)使電動(dòng)機(jī)逐步由零升壓及升頻，并網(wǎng)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)Uv，及Us的頻差、壓差及相角差， 當(dāng)變頻器輸出電壓Uv，與電網(wǎng)電源電壓Us的頻差△f及壓差△f／達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，并網(wǎng)控制器將在相角差△δ到達(dá)0°之前，即相當(dāng)于ATS開(kāi)關(guān)固有合閘時(shí)間tk 的瞬間，對(duì)ATS開(kāi)關(guān)發(fā)出切換控制命令，實(shí)現(xiàn)電源無(wú)擾動(dòng)切換�？紤]到在ATS開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中， 電動(dòng)機(jī)將會(huì)在相當(dāng)于開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間t 的時(shí)段內(nèi)失去電源而進(jìn)入惰轉(zhuǎn)減速狀態(tài)，因此，并網(wǎng)控制器應(yīng)具備計(jì)及這一因素的自適應(yīng)功能。也就是要考慮在切換過(guò)程中控制器測(cè)量到的△f及△U值會(huì)有一定程度的增加，發(fā)出切換命令的提前控制角要向增大方向作一定的修正。  

　　3 并網(wǎng)控制器原理簡(jiǎn)介  

　　并網(wǎng)控制器是基于微處理器的智能控制器．考慮到電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境較惡劣，控制器在防護(hù)及溫度適應(yīng)性方面具有良好的品質(zhì)�？刂破鞯闹饕�輸入信號(hào)是變頻器的輸出電壓和電網(wǎng)電源電壓．直接取自相電壓或線電壓�？刂破麟娫从呻娋W(wǎng)電源的相電壓或線電壓提供，內(nèi)部有專(zhuān)門(mén)的穩(wěn)壓模塊，保證電壓在有較大幅度的波動(dòng)時(shí)仍能正常工作�？刂破鬏敵鲇靡则�(qū)動(dòng)ATS開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)容量為AC400V，5A。  

　　控制器從輸入的Uv和Us單相電壓獲取兩電壓的實(shí)時(shí)電壓差△U= Us一Uv、頻率差af= fs一fv及相角差△φ 的信息，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的ATS開(kāi)關(guān)切換時(shí)間tk 、容許切換頻差△f,及容許切換壓差△Uy ，控制器按計(jì)及頻差△f及△f的一階導(dǎo)數(shù)d△f／dt及二階導(dǎo)數(shù)d2△f／dt2 的微分方程快速求解，發(fā)出控制切換命令的提前角δk，如圖2所示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：