高压大功率电动机电磁耦合软起动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压大功率电动机的降压、调压、无功补偿限流软起动等领域，尤其是涉及一种高压大功率电动机电磁耦合软起动装置。
【背景技术】
[0002]高压大功率电动机用电量占到工业用电量的70%左右，高压大功率电动机从几百千瓦到几万千瓦容量越来越大。高压大功率电动机直接起动时产生的大电流(5-7倍的额定电流)对电网、电动机及拖动设备危害巨大。软起动装置可以避免电动机直接起动所造成的危害性及影响，从节能的角度看，使用软起动装置有事半功倍的效果。
[0003]目前常用的电动机起动方法主要有降压起动、调压起动和变频起动等方法。降压起动包括电动机定子绕组串电抗器起动、自耦变压器起动、星-三角转换起动等；调压起动包括电动机定子绕组串液态电阻起动、晶闸管调压起动、磁饱和电抗器降压起动等；变频起动其起动性能好，但技术复杂、并且主要依靠进口、价格高、维护困难等。但均与本实用新型中的“高压大功率电动机电磁耦合软启动”拓扑结构的方法不同。
[0004]本申请者先前发明了“一种电机的软起动装置(ZL200620096602.2) ”、“基于可变电抗的无功补偿软起动装置ZL201020253241.9) ”，分别提供了起动限流与无功补偿等功能，但其核心器件可变电抗器其体积较大，成本较高，电动机起动结束后被切除闲置。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是:针对上述问题，本实用新型提出一种高压大功率电动机电磁耦合软起动装置，该装置集“自耦磁变换降压补偿起动、电磁耦合调压补偿软起动、动态无功补偿”等多功能为一体，实现高压大功率电动机的降压、调压、补偿限流软起动及电网动态无功补偿。
[0006]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:
[0007]本实用新型由由自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统和动态无功补偿子系统组成，它们的输入端经电压电流传感器和高压断路器与电网相连，动态无功补偿子系统的输出端接地，自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统的输出端均与高压大功率电动机的定子相连。
[0008]所述的自耦磁变换降压限流子系统由高压断路器、电压电流传感器、自耦磁变换器、多模式软起动控制器、高压大功率电动机、高压接触器KM1-3和KM5组成。高压断路器的一端与电网相连，另一端经电压电流传感器与高压接触器KMl相连；高压接触器KMl的另一端与自耦磁变换器相连，自耦磁变换器的另一端与高压接触器KM2相连，高压接触器KM2的另一端接地；自耦磁变换器的中间抽头与高压接触器KM5相连，高压接触器KM5的另一端与高压接触器KM3相连，高压接触器KM3的另一端与高压大功率电动机相连。
[0009]所述的电磁耦合调压限流子系统由由高压断路器、电压电流传感器、电磁耦合电抗变换器、多模式软起动控制器、电力电子变换器、高压大功率电动机、高压接触器KMl和KM3-6组成。高压断路器的一端与电网相连，另一端经电压电流传感器与高压接触器KMl和KM6相连；高压接触器KMl的另一端与高压接触器KM4相连，高压接触器KM4的另一端与电磁耦合电抗变换器主控绕组相连，电磁耦合电抗变换器主控绕组的另一端与高压接触器KM3和KM5相连，高压接触器KM3的另一端和KM6的另一端与高压大功率电动机相连；电磁耦合电抗变换器副控绕组与相连电力电子变换器相连。
[0010]所述的动态无功补偿子系统由无功补偿粗调装置和无功补偿微调装置两部分组成。无功补偿粗调装置功能是根据电网无功需要提供无功，无功补偿微调装置是吸收无功，避免无功补偿粗调装置的过补偿，从而实现动态无功补偿。
[0011]所述的无功补偿粗调装置由高压断路器、电压电流传感器、电磁耦合电抗变换器、多模式软起动控制器、电力电子变换器、压接触器2ΚΜ1、3ΚΜ1-η、补偿电容器C1、C2…Cn、多模式软起动控制器组成。高压断路器的一端与电网)相连，另一端经电压电流传感器与高压接触器2KM2相连；2KM2的另一端与高压接触器3ΚΜ1_η相连；3ΚΜ1_η的另一端分别于补偿电容Cl-n相连；而补偿电容器Cl、C2...、Cn的另一端与地相连。
[0012]所述的无功补偿微调装置由高压断路器、电压电流传感器、高压接触器KM1、KM4、2KM2、电磁耦合电抗变换器、多模式软起动控制器、电力电子变换器组成。高压断路器的一端与电网相连，另一端经电压电流传感器)与高压接触器KMl相连，KMl的另一端与高压接触器KM4相连，KM4的另一端与电磁耦合电抗变换器主控绕组相连，电磁耦合电抗变换器主控绕组的另一端与高压接触器2KM2相连，高压接触器2KM2的另一端接地；电磁耦合电抗变换器副控绕组与相连电力电子变换器相连。
[0013]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0014]能分时分布式实现“自耦磁变换降压补偿起动、电磁耦合调压补偿软起动、动态无功补偿”功能，满足高压大功率电动机起动过程中的限流和无功补偿特性要求，具体如下:
[0015](I)采用自耦磁变换降压限流软起动与电磁耦合调压限流软起动，并进行起动过程中无功补偿，使用脉冲突跳、电压斜坡、限制电流等控制方式，使高压大功率电动机起动电流限制在额定电流的2倍以内，电网压降低于5%。满足多任务机械特性要求，避免对电网产生大的冲击以及对电机及其拖动设备的损坏，节能降耗，保持电网电压稳定。
[0016](2)动态无功补偿子系统与自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统分布式并联，实现电动机软起动过程中自耦降压和电磁耦合调压的无功补偿；当电动机起动完成后，可进行动态无功补偿，改善电能质量，使软起动装置资源得到充分应用，其性价比高。
[0017](3)多模式软起动控制器采用工业可编程控制器(PLC)和MCGS嵌入式屏等，其软件实现自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统和动态无功补偿子系统之间的协调控制工作，以及电机软起动过程的动态区间划分、动态无功补偿量计算及投切、软起动逻辑切换处理等控制功能。
【附图说明】
[0018]图1是高压大功率电动机电磁耦合软起动装置的组成图。
[0019]图中:1.电网；2.高压断路器；3.电压电流传感器；4.自耦磁变换器；5.电磁耦合电抗变换器；6.多模式软起动控制器；7.电力电子变换器；8.高压大功率电动机。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
[0021]本实用新型提供的高压大功率电动机电磁耦合软起动装置，集“自耦磁变换降压、电磁耦合调压、动态无功补偿”等多种功能为一体，实现高压大功率电动机的降压、调压、补偿限流软起动及电网动态无功补偿。该装置的结构如图1所示，由自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统和动态无功补偿子系统组成，它们的输入端经电压电流传感器3和高压断路器2与电网I相连，动态无功补偿子系统的输出端接地，自耦磁变换降压限流子系统、电磁耦合调压限流子系统的输出端均与高压大功率电动机8的定子相连。
[0022]所述的自耦磁变换降压限流子系统，由高压断路器2、电压电流传感器3、自耦磁变换器4、多模式软起动控制器6、高压大功率电动机8、高压接触器KM1-3和KM5组成。高压断路器2的一端与电网I相连，另一端经电压电流传感器3与高压接触器KMl相连；高压接触器KMl的另一端与自耦磁变换器4相连，自耦磁变换器4的另一端与高压接触器KM2相连，高压接触器KM2的另一端接地；自耦磁变换器4的中间抽头与高压接触器KM5相连，高压接触器KM5的另一端与高压接触器KM3相连，高压接触器KM3的另一端与高压大功率电动机8相连。
[0023]所述的电磁耦合调压限流子系统，由高压断路器2、电压电流传感器3、电磁耦合电抗变换器5、多模式软起动控制器6、电力电子变换器7、高压大功率电动机8、高压接触器KMl和KM3-6组成。高压断路器2的一端与电网I相连，另一端经电压电流传感器3与高压接触器KMl和KM6相连；高压接触器KMl的另一端与高压接触器KM4相连，高压接触器KM4的另一端与电磁耦合电抗变换器5主控绕组相连，电磁耦合电抗变换器5主控绕组的另一端与高压接触器KM3和KM5相连，高压接触器KM3的另一端和KM6的另一端与高压大功率电动机8相连；电磁耦合电抗变换器5副控绕组与相连电力电子变换器7相连。
[0024]所述的动态无功补偿子系统，由无功补偿粗调装置和无功补偿微调装置两部分组成。无功补偿粗调装置功能是根据电网无功需要提供无功，无功补偿微调装置是吸收无功，避免无功补偿粗调装置的过补偿，从而实现动态无功补偿。
[0025]所述的无功补偿粗调装置通过投切补偿电容来调节提供无功功率的大小，该装置由高压断路器2、电压电流传感器3、电磁耦合电抗变换器6、多模式软起动控制器6、电力电子变换器8、压接触器2ΚΜ1、3ΚΜ1-η、补偿电容器Cl、C2…Cn、多模式软起动控制器6组成。高压断路器2的一端与电网I相连，另一端经电压电流传感器3与高压接触器2KM2相连；2KM2的另一端与高压接触器3ΚΜ1-η相连；3ΚΜ1_η的另一端分别于补偿电容Cl_n相连；而补偿电容器Cl、C2...、Cn的另一端与地相连。
[0026]所述的无功补偿微调装置通过改变电磁耦合电抗变换器的主控绕组的电感值，调节吸收无功功率的大小。该装置由高压断路器2、电压电流传感器3、高压接触器KM1、KM4、2KM2、电磁耦合电抗变换器5、多模式软起动控制器6、电力电子变换器7组成。高压断路器2的一端与电网I相连，另一端经电压电流传感器3与高压接触器KMl相连，KMl的另一端与高压接触器KM4相连，KM4的另一端与电磁耦合电抗变换器5主控绕组相连，电磁耦合电抗变换器5主控绕组