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WDSP系列同步电动机励磁装置 使用说明书 第 34 页 共 31页 WDSP-L1型同步电动机励磁装置 使用说明书产品安装,使用之前务请认真阅读本使用手册.请妥善保管好本手册以备今后参阅.长沙伟定达电气自动化工程有限公司ChangSha WeiDingDa Electric Automatic Engineering CO.,LTD200601目 录WDSP系列励磁柜使用说明书 3第一章 概述 3一、 用途 3二、 型号及意义 3三、使用条件 3三、 励磁柜涵盖范围 4五、主要特征 4第二章 规格与尺寸 5一、 规格 5二、 外型尺寸 6第三章 结构与工作原理 6一、 结构与组成 6二、工作原理 7第四章 现场调试与运行 10一、 现场调试 10二、 励磁柜的运行 13二、 励磁柜运行注意事项 13第五章 订货与储运 14一 订货 14二 产品的储运 14WDSP-L1型同步电动机励磁控制单元使用说明书 15第一章 概述 15一、 产品特点 15二、 产品用途 15三、 使用条件 15四、 主要技术指标 16五、 主要功能及原理简介 16第二章 WDSP-L1型控制单元硬件结构 19一、 机箱 19二、 控制电路板 20三、 人机界面 20四、 功率因数变送器 21三、 开关电源 21第三章 WDSP-L1型控制单元的操作 21一、 人机操作界面的操作方法 21二、 人机界面显示内容说明 23第四章 WDSP-L1型控制单元现场调试 28一、 控制单元的现场接线 28二、 现场调试 29附录：通讯协议 30WDSP系列同步电动机励磁柜使用说明书第一章 概述WDSP系列同步电动机励磁柜，是本公司结合多年来生产同步电动机励磁装置所积累的丰富经验，采用当今最先进的电子元器件和控制理论研发出的新一代全数字式同步电动机励磁柜。此系列产品是本公司BL系列励磁柜的更新换代产品，它秉承了BL系列同步电动机励磁柜结构简洁、运行稳定可靠、维护快捷方便等众多优点，同时也具有鲜明的优良个性。与BL系列励磁柜的根本区别在于，此型号励磁柜装备了WDSP-L1型微机化全数字式励磁控制单元。励磁控制单元是整个励磁柜的核心，WDSP-L1型励磁控制单元的优秀性能，决定了此系列励磁柜在控制功能的多样性、自动化程度、操作的友好性方面相对于BL系列产品来说有了质的飞跃。一、 用途WDSP系列励磁柜可作为拖动重载或轻载起动的同步电动机的直流励磁电源，与同步电动机单机配套，适用于各种气体压缩机、风机、球磨机等，也适用于拖动冲击性负荷(如轧钢负荷)的同步电动机作励磁使用。二、 型号及意义型号及意义如图1所示：WDSP - / - - 产品分类代码及设计序号产品系列代码P: 普通散热器（可省略） R: 热管散热器额定励磁电流值 额定励磁电压值 图 1三、 使用条件1、周围的环境温度和湿度： 环境温度：-20 +45。 相对湿度：月平均湿度不大于90%，日平均湿度不大于95%。2、海拔高度：不超过2500m。3、周围空气：无引起火灾、腐蚀金属、破坏绝缘的气体。4、尘埃：使用场所应无导电、易爆尘埃；污秽等级：级。5、安装使用场所应无剧烈振动和冲击，地震烈度不超过8度。6、装置安装的垂直倾斜度：不超过5%。四、励磁柜涵盖范围 本励磁柜不包括以下设备：1、同步电动机定子回路高、低压开关及其分、合闸设备。2、同步电动机定子回路继电保护盘。3、辅助机组(油泵、风机等)控制设备。五、主要特征 本系列产品具有如下主要技术特征：1、 同步电动机转子励磁采用三相全控整流桥固接励磁线路,保持了同步电动机的固有起动特性。2、 与同步电动机定子回路没有直接的电气联系,因此,同步电动机可根据电网情况设计为高压3-6-10KV或低压380V,全压起动或降压起动不受限制。3、 励磁柜功率单元采用原装进口的可控硅模块和平板式散热器结合而成，这样的设计大大地增加了整个装置运行的稳定性和可靠性。4、 励磁柜具有滑差、顺极性自动投励和延时投励的功能。5、 励磁柜具有滑差投全压和延时投全压的功能。6、 在同步电动机起动过程中励磁柜具有低通灭磁的功能，当同步电动机异步运行时励磁柜具有自动灭磁的功能。7、 励磁柜具有“恒励磁电流”、“恒励磁电压”、“恒功率因数”三种运行模式，用户可根据需要在三种模式下任选一种作为当前运行模式。三种运行模式可在线无波动切换，具体说明详见本手册后面介绍控制单元的相关章节。8、 励磁柜可以采用“本控”和“远控”两种方式手动调节励磁电压、励磁电流，两者都可从零至额定值的110%连续平滑可调。9、 励磁柜配备大屏幕全中文人机操作界面，系统所有参数的设定都可以通过它来完成，操作十分直观、友好。10、 励磁柜提供强励功能由用户选用。当电网电压下降至某一百分比(如80%)时,进行突加强励,强励电流为额定值的1.4倍左右，强励时间一般不超过60秒钟。11、 励磁柜具有过压保护、过流保护、欠磁保护、失步保护功能，用户可根据实际需要，灵活设定保护动作值。保护动作时励磁柜向外输出一个干接点供用户使用，同时发出声光报警信号且在人机界面上作出相应的中文提示。12、 本励磁柜具有通讯功能。装置自带标准485通讯接口，很容易与上位计算机实现联网通讯的功能。 第二章 规格与尺寸一、规格 此型号励磁柜的规格如“表一”所示：型号规格输入电压输入电流外型尺寸整流变压器备 注WDSP-200/50-L13N 380V 17.5A柜 1柜内安装WDSP-200/75-L13N 380V26A柜 1柜内安装WDSP-200/110-L13N 380V39A柜 1柜内安装WDSP-200/140-L1 3N 380V48.5A柜 1柜内安装WDSP-200/170-L13N 380V59A柜 1柜内安装WDSP-300/50-L13N 380V26A柜 1柜内安装WDSP-300/75-L13N 380V39A柜 1柜内安装WDSP-300/110-L13N 380V57A柜 1柜内安装WDSP-300/140-L13N 380V73A柜 1柜外附装或柜内WDSP-300/170-L13N 380V88.4A柜 1柜外附装或柜内WDSP-450/50-L13N 380V39A柜 1柜外附装或柜内WDSP-450/75-L13N 380V58.5A柜 1柜外附装或柜内WDSP-450/110-L13N 380V86A柜 2柜外附装或柜内WDSP-450/140-L13N 380V109.1A柜 2柜外附装WDSP-450/170-L13N 380V132.5A柜 2柜外附装WDSP-600/50-L13N 380V52A柜 2柜外附装或柜内WDSP-600/75-L13N 380V78A柜 2柜外附装或柜内WDSP-600/110-L13N 380V114.3A柜 2柜外附装WDSP-600/140-L13N 380V145.5A柜 2柜外附装WDSP-600/170-L13N 380V177A柜 2柜外附装WDSP-450/250-L13N 380V335A柜 2柜外附装表 一 二、外型尺寸此型号励磁柜的外型尺寸如“图2”所示： 柜1：A=2200MM B=1000MM C=600MM 柜2：A=2200MM B= 800MM C=600MM 注：柜体尺寸可根据用户要求另行设计。第三章 结构与工作原理一、结构与组成励磁柜主要由柜体、功率部分、控制单元、继电回路部分和操作显示部分组成，下面分别予以介绍。1、 柜体：柜体采用标准的GGD柜体，表面经喷塑处理，式样美观、经久耐用，且有很强的现代工业感。2、 功率部分：励磁柜的功率部分可以细分为空气开关、整流变压器、功率单元、保护电路。 空气开关： 本励磁柜采用带分励脱扣的名牌空气开关作为装置的总断路器，主回路电源和控制回路电源均由此空开控制。 整流变压器：本励磁柜采用的整流变压器为干式变压器，中小功率的励磁柜变压器一般装于柜内，大功率柜则需外置。整流变压器在励磁柜中所起的主要作用是降压和隔离。 功率单元：功率单元主要是由德国原装进口的晶闸管模块和整体平板式散热器(可选装热管式散热器)装配而成，六只晶闸管组成三相全控桥式整流电路。晶闸管的阻容吸收电路也装在上面。功率单元是整个励磁柜中最重要的功率变换部分。此款功率单元具有体积小、运行稳定、故障率低、安装更换快捷、方便等诸多优点，它也是本公司励磁柜的一大技术特色。 保护部分：此部分包括过压保护电路、过流保护电路和轴流风机三个部分(参考随机提供的主回路原理图)。 过压保护部分：同步电动机异步运行时转子感应过电压,由灭磁环节将放电电阻RFD1、RFD2接入,消除开路过电压。 由R1、R2、R3、和C1、C2、C3组成的阻容吸收装置及压敏电阻RV1、RV2、RV3抑制整流变压器ZB一次侧分、合闸引起的操作过电压。 主电路晶闸管元件的换向过电压,由并接于元件两端的阻容电路R11、R21、R31、R41、R51、R61、和C11、C21、C31、C41、C51、C61吸收。 过流保护部分: 与晶闸管元件串联的快速熔断器FU1、FU2、FU3是作为直流侧短路时元件本身短路保护用,快熔熔断时,“保护”环节动作, 发出声、光报警信号,送出接点可跳开同步电动机定子侧电源开关,切断励磁。 短路电流发生在ZB二次侧时,其一次侧空气断路器脱扣器瞬动,切断电源。直流侧过负荷时,空气断路器脱扣器延时动作。注意：整定空气开关过流动作值，应保证励磁装置强励时30秒内空开不动作。 励磁柜的顶部装有一台低噪高效轴流风机，它的主要功能是防止功率单元温度过高。若励磁柜采用的是热管散热器，此风机会被省略。3、控制单元：本励磁柜配备的是一台WDSP-L1型励磁控制单元，它安装在励磁柜的前门上。控制单元是整个励磁柜最核心的控制部分，是集中体现励磁柜技术含量之所在。它具有强大的控制和保护功能，励磁柜大部分的调试工作就是对控制单元的调试。关于励磁控制单元的功能和调试方法在本手册后面章节作了详细介绍，请用户务必仔细阅读。 4、继电回路：励磁柜继电部分安装在功率单元的下方，主要由一些继电器之类的元件组成，它的主要工作是使励磁柜按设计的逻辑运行。5、操作与显示部分：这部分由表计、指示灯、按钮等元件组成，安装在前柜门上，主要作用是显示参数、指示励磁柜的运行状态和操作励磁柜。二、工作原理系统工作原理框图如“图3”所示。1、 晶闸管的触发。AC380V厂电经整流变压器降压后送入晶闸管的交流输入端，同时厂电经过同步变压器降压和信号变换电路转换后输至微处理器，微处理器以此作为同步电压信号，通过软件分相产生六组触发脉冲（双脉冲）输至相对应晶闸管的触发极。微处理器能改变触发脉冲相对于同步信号的相位，这样就获得了可调直流电压。 2、 投励控制。励磁柜投励有滑差投励和延时投励两种方式。 滑差投励。同步电动机在起动的过程中, 整流电路晶闸管处于阻断状态。此时其转子感应出的交变电压的频率，是随着转子的加速而变化的，转速越高感应电压的频率越低。电机刚起动瞬间，转子感应电压频率与定子回路电网频率(F1)同为50周,而到达任一转差(S)时的转子感应电压频率(F)为:F=F1*S=50*S。当同步电动机加速至亚同步速时,转差S=0.05,此时转子感应电压频率为:F=50*0.05=2.5 (周)，一个周期为:T=1/F=1/2.5=0.4 (秒)。 电机进入亚同步转速区后，微处理器通过检测输入的滑差信号，感受到频率为 2.5周的转子感应电压信号顺极性时(感应电流方向与励磁电流方向相同),向晶闸管发出触发脉冲,从而投入励磁将同步电动机拖入同步运行，投励后电机起动过程结束。 电机起动时，转子感应出的滑差信号是频率不断变化的正弦波信号，此正弦波信号必须经由光耦等元件组成的电子电路变换成DC3.3V同频率的方波信号，才能输至微处理器作为滑差检测信号。转子滑差顺极性投励环节，有关电器元件在同步电动机起动过程中的波形如图4所示: 图 4 延时投励。延时投励只与人机操作界面设定的延时投励时间有关，设定的时间一到励磁柜就会输出直流功率，完成投励。3、 投全压控制。和投励一样投全压也分为滑差投全压和延时投全压。电机起动后，微处理器检测到感应信号的频率达到人机界面设定的投全压滑差值时，励磁柜对外输出一个闭合的干接点信号，可利用此接点信号控制电机定子侧的全压开关，实现全压起动。延时投全压则是根据设定的时间投全压。4、 励磁电压负反馈环节将设备直流侧引入的电压反极性信号与给定信号综合,保证电网电压波动时,整流输出励磁电压保持不变, 以实现对电机的恒定励磁。励磁电流负反馈环节将设备直流侧引入的电流反极性信号与给定信号综合,保证电网电压波动时,整流输出励磁电流保持不变, 以实现对电机的恒定励磁。功率因数负反馈环节将电机功率因数线性对应的反极性直流电压信号（来自功率因数传感器的输出端）与给定信号综合,保证电机功率因数值波动时,励磁电流随之自动调节，调节的结果是使电动机的功率因数维持恒定。实际运行可以由人机操作界面在“恒压”、“恒流”和“恒功率因数”运行模式中任选其一作为当前运行模式。5、 灭磁环节。灭磁环节是励磁柜中一个很重要的环节，它直接关系到电动机和励磁系统的安全运行。此环节的主要作用是将同步电动机异步运行时所感应出的能量通过电阻耗能方式泄放掉，否则这部分多余的感应能量就会危及系统安全。此系列励磁柜采用的是双灭磁电路，下面具体分析一下此灭磁电路的工作原理（请同时参阅随机提供的“主回路原理图” ）。同步电动机起动过程中,转子励磁绕组感应的交变电压在一个周期的波形变化如图5所示： 图5同步电动机起动后至投入励磁前的这一段时间，称之为起动过程。此过程中全控桥上晶闸管处于阻断状态，起动开始时转子励磁绕组所感应出的交变电压的正半波,并未达到灭磁晶闸管的整定导通电压,相当于励磁绕组开路起动。随着起动过程的延续，感应电压急剧上升,当感应电压瞬间值上升至灭磁晶闸管的导通电压时,晶闸管VT4-1、VT4-2导通工作，接入放电电阻RFD1、RFD2开始灭磁，直至正半波结束。由于有熄灭线的存在（直接从变压器副边三相中的一相引出，励磁柜引出的是C相。）造成灭磁晶闸管阳极电压过零而自行关断。感应电压的负半波是通过续流二极管VD1将放电电阻RFD1、RFD2接入进行灭磁的。 调节电位器19W1、19W2即可改变VT4-1、VT4-2的导通电压值。灭磁检测接点闭合时,在较低的直流输出电压下,灭磁晶闸管即可导通。在“调定”状态下通过操作灭磁按钮，可以检测灭磁环节正常与否。注意：在直流输出电压较低的情况下检测，且时间不宜过长。 低通灭磁是由控制单元控制的一种灭磁方式，当电动机起动时控制单元会给出干接点短接灭磁检测点，进行强行灭磁。当励磁柜完成投全压过程后，低通灭磁也会随之结束。第四章 现场调试与运行一 现场调试励磁柜运至现场后可按以下步骤进行调试：1、 拆开外包装后应对励磁柜的外观作仔细检查，以便确定在运输过程中励磁柜的元器件是否受到损伤，柜内接线有无松动现象发生。2、 将励磁柜安放固定在使用位置，放置要平稳、固定要牢靠。3、 严格按照随机提供的接线端子图，对励磁柜与外部系统进行正确连线。4、 核对放电电阻RFD1、RFD2阻值，这两个电阻阻值之和应等于转子直流电阻值的6-10倍，若不在此范围内，就必须对它们进行阻值调整直至符合要求为止。5、 灭磁环节的调试（参见随机提供的原理图）。 灭磁晶闸管导通电压值的计算。 灭磁可控硅VT4-1、VT4-2导通电压的有效值应分别大于整流变压器ZB二次侧线电压的峰值且低于可控硅耐压值的0.5倍,即:0.5UTUKK10*K11*Uem1.1*1.35*2 Ue2.1Ue式中:UT： 晶闸管耐压值； Uk: 晶闸管VT4-1或VT4-2分别整定的导通电压有效值； Uem: 整流变压器ZB二次侧线电压峰值； Ue : 整流变压器ZB二次侧线电压有效值； K10: 电网电压升高系数取1.1； K11: 可靠系数取1.35。 设备额定整流电压值为250V的产品,VT4-1、VT4-2导通电压的有效值应为: UK=1.62Ue2=1.15 Ue(这一电压等级的设备去掉了熄灭线,所以其整定值的选取与其它不一样。)其它电压等级的参考值如“表2”所示： 整流变压器二次侧线电压有效值VT4-1、VT4-2分别整定的导通电压工频有效值(V)峰值(V)50V10615075V160225110V233330140V297420170V360510200V420600 表2 灭磁电路的调试。调试按“图6”接线。切除励磁柜交流电源,断开转子负载，用不小于2.5平方毫米的导线将一支灭磁晶闸管短接。示波器接至灭磁电路对应端(示波器外壳接地线必须解除)，图中“R”为功率1000W左右的电阻性负载。合上开关K,调节TB二次侧电压至10V左右,示波器出现图7(A)波形即正常。后缓慢上升TB,输出电压至灭磁晶闸管的整定导通电压,调节相对应的电位器,使示波器出现图7(B)波形,即表示灭磁晶闸管已导通(此种状态不可持续过长),然后微降TB输出电压,又出现图7(A)波形,表示晶闸管已关断。将TB输出电压降至60V左右再按灭磁检测按钮检测灭磁,示波器波形又出现图7(B)波形(时间不要过长)，将调好的电位器锁紧。切断开关,将短接线改接另一支灭磁晶闸管元件,按上述同样方法调整好另一只晶闸管的导通电压值。 图6 图 66、 将励磁柜转换开关置于“零ll大位”，在励磁 图76、 将励磁柜转换开关置于“零位”，在励磁柜的直流输出端接上一个电炉之类的假负载，并在负载两端接上示波器。7、 送励磁柜电源，电源指示灯HL3亮。合励磁柜空气开关，控制单元得电。按照后面“控制单元使用说明书”的相关章节的说明，通过操作人机界面对控制单元的控制参数进行正确设置，控制单元运行模式设为“恒电压”（假负载时电流比较小，所以要用“恒电压”模式调试）。8、 将励磁柜转换开关置于“调定”位置，风机运转、“励磁运行”指示灯HL1和“风机运行”指示灯HL4亮，检查一下风机运行方向（正确方向是向上抽风）。此时控制单元应立即投励，操作增、减磁键（按钮），应观察到励磁电压能从0-110%Ue连续平滑可调，示波器显示整流波形应正确（有均匀的六个整流波头）。9、 将转换开关置回“零位”，关励磁柜电源开关。拆除假负载，接上转子。10、合励磁柜电源开关，将转换开关置于“调定”位置，操作增、减磁键（按钮），励磁电流应能从0-110%Ie连续平滑可调，且示波器显示的波形正确。将运行模式在线切换到“恒电流”，切换过程中励磁电压、电流均不应发生波动。在“恒电流”模式下励磁电压、电流同样应稳定、平滑可调。11、模拟风机故障和快熔熔断故障，此时故障继电器KM2应吸合，励磁柜发出声光报警信号，这两类故障人机界面上不会出现相应的提示。当故障拆除后声光报警信号消失。参照后面章节说明，通过对控制单元人机界面的设置可模拟励磁柜“过压”、“欠流”等故障。故障出现时，KM2应吸合，励磁柜发出声光报警信号，且人机界面上提示相应的故障信息。当故障拆除后，对控制单元进行复位操作，声光报警信号和故障提示信息消失。12、将转换开关置于“允许”位置，利用“空投”的手段检查一下低通灭磁、延时投全压、延时投励功能的动作。利用“空投”操作时励磁柜应按设定的时间投全压、投励。13、分空开QF，切断励磁柜电源，拆除示波器，现场调试结束。二、励磁柜的运行完成现场调试工作后就可以按以下步骤试车了。1、 送励磁柜电源，合柜内空气开关QF。2、 将控制单元设为“恒电流”运行模式（用“恒电压”模式也可以开车）。3、 将转换开关打到“调定”位置，通过操作“增”、“减”磁按钮将励磁电压调至50V左右（若励磁柜励磁电压等级较低，可适当小于此值），按灭磁检测按钮,直流电压表V的读数应变为零,同时直流电流PA1的读数应有增加。松开灭磁按钮后，电压、电流表的读数都应恢复。4、 将励磁电流调到运行时所需要的值，再将转换开关打到“允许”位置。5、 按用户现场要求进行“空投”及继电保护联锁实验，实验完成后即可送定子电源开车。6、 若用户需要使用“恒功率因数”运行模式，每次电机起动投励完成后，通过“增”、“减”磁按钮将功率因数调到待恒定值，然后通过人机界面或转换按钮（在励磁柜中“恒功率因数转换按钮”为选配元件）转换到“恒功率因数”运行模式。三、 励磁柜运行注意事项1、 同步电动机铭牌所标励磁电压、电流数值不得大于本励磁柜的额定值。 2、 本柜的主电路,控制电路都应对地有良好的绝缘。3、 一定要在完全了解本励磁柜的性能和使用方法后，才能修改控制单元的运行参数。 4、 同步电动机起动过程中,定子回路不允许断电,例如: 采用降压起动方式,降压起动开关的分闸必须在全压起动开关合闸之后动作,否则,将引起误投励。 5、 同步电动机起动过程中,不允许用示波器观察转子波形,避免损坏示波器。 6、 使用中如发现故障,调节失灵,应仔细检查设备内、外有无短路、断路情况发生, 排除故障后方可继续使用,以免故障扩大。 7、 如需更换晶闸管等元件,应按电气元件表所列规格或元件合格证参数选配。第五章 订货与储运一 订货 用户订购励磁柜时应提供以下技术参数：1、本励磁柜所配电动机的型号。2、电动机的定子电压等级，电机额定功率。3、电动机额定的励磁电压、励磁电流。 4、电动机转子的直流电阻。5、其它特殊要求。 二 产品的储运 产品在储运过程中应注意以下几点： 1、储运过程中空气要流通、干燥、环境温度小于40度,相对湿度小于85%,无腐蚀性气体。 2、装卸过程中不允许倒置、卧置和剧烈振动、撞击，应充分利用吊环。安装了4个吊环的装置不允许用2个吊环承受全部重量。吊运中,钢丝绳在吊勾处夹角不得大于60。 WDSP-L1型同步电动机励磁控制单元使用说明书第一章 概述一、 产品特点WDSP-L1型同步电动机励磁控制单元是本公司结合多年生产同步电动机励磁控制装置所积累的经验，采用当今最先进的电子元器件和控制理论研发出的新一代全数字式同步电动机励磁控制装置。该产品在使用功能、运行稳定性、操作的友好性以及技术先进性等方面，相对于目前国内同步电动机励磁控制装置而言，有了质的飞跃。控制单元采用双CPU结构，主CPU选用的是美国德州仪器公司生产的TM320LF2407型DSP芯片，它是整个控制单元的核心器件，控制单元主要控制功能的实现都依赖于它。辅CPU选用的是51系列单片机，它的主要功能是负责对人机界面和外部通讯的管理。CPU采用了硬件“看门狗”技术同时在软件中也设置了陷阱，这就使得这款产品具有超强的抗干扰性能，能够保证在复杂的工业环境中长时间稳定运行。DSP的采用是该产品最亮丽的技术特色，DSP芯片的优秀性能决定了此款产品的先进性和可靠性。DSP全称数字信号处理器，是一款高性能的32位微处理器，相对于目前市场上的通用型单片机来说，DSP在硬件集成度、运算速度、使用功能、抗干扰能力、通讯能力、运行的稳定性、编程的灵活性等方面都有了本质上的提高。但以前由于DSP的开发成本很高，它一般多用于军工、航空、航天等要求较高的领域。随着电子技术日新月异的发展，电子元件成本不断降低，使DSP走入普通工控领域成为了可能。不难预见在不久的将来，DSP全面代替单片机成为嵌入式系统的主流CPU，将是技术发展不可阻挡的潮流。WDSP-L1型励磁控制单元电路板采用了模块化结构，即按主要功能把整个电路分别安装在两块电路板上，板与板之间通过标准接插件进行连接，单元内每个接插件都具有唯一性，有效防止了错插情况的发生。控制单元选用进口插拔式接线端子作为对外接线端子，励磁装置在更换控制单元时无需重新接线。所有这些结构使得现场人员维护控制单元的工作变得更加方便、快捷。二、产品用途WDSP-L1型同步电动机励磁控制单元主要用于轻载或重载起动的同步电动机，如球磨机、空气压缩机、泵类负载等。本单元适用于组装和改造KGLF、KCLF、KLF、BKL1等型号的同步电动机励磁装置。可作为同步电动机功率为125-10000KW的励磁电源使用。可用于三相全控桥式整流电路，亦可用于三相半控桥式整流电路。 由于本装置控制的整流桥的交流电源与定子回路不直接相连，因此定子电压可为高压3KV、6KV、10KV或低压380V，交流电源不受定子回路控制。三、使用条件1、周围的环境温度和湿度： 环境温度：-20 +45。 相对湿度：月平均湿度不大于90%，日平均湿度不大于95%。2、海拔高度：不超过2500m。3、周围空气：无引起火灾、腐蚀金属、破坏绝缘的气体。4、尘埃：使用场所应无导电、易爆尘埃；污秽等级：级。5、安装使用场所应无剧烈振动和冲击，地震烈度不超过8度。6、装置安装的垂直倾斜度：不超过5%。四、主要技术指标1、输入要求：三相四线交流，380V/220V 10% ，50HZ 1HZ。2、触发脉冲移相范围： 0O-179O。3、恒压、恒流精度 1% 。4、显示精度 1%。5、定时精度 0.01秒。6、动态调节特性：超调量8%，调节时间3秒，振荡次数3次。7、强励倍数为1.4倍。五、主要功能及原理简介 整个系统电路大致可分为几个大的部分，原理框图如图8示： 电压电流传感器 部分B1 DSP（主CPU）部分B4 人机界面（ 辅CPU）部分 B5功率因数传感器 部分B2控制信 号输 入部 分B3各 种信号输 出部 分B6 图81、 控制单元具有滑差投全压和延时投全压功能。同步电动机起动产生的感应电压信号由B3变换后传输给B4，DSP通过软件据此计算出电动机的滑差值，当滑差值达到B5设定的滑差投全压值时，B6输出一个投全压接点信号（接点闭合）实现投全压输出,用户可利用此接点实现投全压功能。电动机起动后DSP开始软件计时，在B5设定的定时投全压时间到达后，无论滑差是否达到投全压滑差设定值，控制单元都会输出投全压接点信号。投全压接点闭合时，B5上投全压指示灯亮。当系统完成投励后投全压接点释放，指示灯随之熄灭。2、 控制单元能够准确实现滑差顺极性投励和延时投励功能。同步电动机起动产生的感应电压信号由B3变换后传输给B4，DSP通过软件据此计算出电动机的滑差值，当滑差值达到B5设定的投励滑差值且感应电压方向与励磁电流方向一致时（顺极性），发出投励信号，由B6输出可控硅触发脉冲，使励磁装置向转子输出直流功率，实现滑差顺极性投励，同时B5上投励指示灯亮。这种投励方式，能使电动机的投励过程迅速、平顺、无冲击。电动机起动后DSP开始软件计时，在B5设定的延时投励时间到达后，无论电动机是否达到设定的投励滑差值，控制单元都会实现投励。定时投励可作为一种后备投励手段，在滑差投励部分出现故障时才采用此方式投励。3、 控制单元具有低通灭磁功能。低通灭磁就是在电动机起动时进行强制灭磁，这样就大大增加了灭磁的可靠性。DSP对同步电动机起动过程实施全程监控，同步电动机起动后，DSP通过B6输出一个低通灭磁接点信号（接点闭合），同时B5上相应的指示灯亮，利用这个信号可实现低通灭磁。当控制单元投全压后低通灭磁接点释放，低通灭磁过程结束，B5上指示灯随之熄灭。4、控制单元具有“恒电压”、“恒电流”和“恒功率因数”三种运行模式，用户可通过对B5的操作选择运行模式，各运行模式之间可在线切换。三种运行模式通过软件实现了相互跟踪，因此切换过程中励磁电压、电流平稳、无波动。恒电压模式：励磁电压信号通过B1变换后传输给DSP，DSP将其与B5设置的励磁电压给定信号通过软件作PID运算，运算结果控制可控硅导通角，从而使系统在运行过程中保持励磁电压的恒定。恒电流模式：励磁电流信号从分流器采样，通过B1变换后传输给DSP，DSP将其与B5设置的励磁电流给定信号通过软件作PID运算，运算结果控制可控硅导通角，从而使系统在运行过程中保持励磁电流的恒定。恒功率因数模式：励磁控制单元内装有一个功率因数传感器B2，它将电动机功率因数信号变成线性对应的直流电压信号传输给DSP，DSP将其与B5设置的功率因数给定信号通过软件作PID运算，运算结果控制可控硅导通角，从而使系统在运行过程保持功率因数的恒定。运行在此模式下，当由于外界原因使电动机功率因数发生变化时，控制单元能够自动调节励磁电流的大小，使功率因数恒定在给定值运行。多种运行模式的设计大大增加了励磁系统的稳定性，当控制单元一个运行通道发生故障时，可以切换到另外一个通道继续运行。5、控制单元可外扩增、减磁按钮，方便实现远控的功能。6、 控制单元采用双脉冲触发方式，能稳定可靠地触发1000A以内的各式可控硅。DSP采集经B3变换后传输过来的单相电压作为同步信号，通过软件分相技术产生六组可控硅触发脉冲。每组脉冲为两个，每个脉冲脉宽为20 O ，两个脉冲的间距为40 O，每组脉冲的间距为60 O。触发脉冲的移向范围由软件控制在0 O-179 O可调。触发脉冲通过调制电路调制后变成频率10KHZ的调制脉冲，经IRF730场效应管放大，再经B6部分的脉冲变压器隔离放大后触发可控硅。7、 控制单元具有灵活改变触发脉冲相对同步信号相位差的功能。通过对B5的操作，可在360O范围内改变触发脉冲相对于同步信号的相位差，每一次可改变60 O，总共可改变六次。这就使得在不改变硬件和接线的条件下，控制单元能够满足原、副边线圈所有接线类型（共12种）整流变压器的控制要求。8、 控制单元具有早投保护的功能。电机起动后，时间小于B5设定的早投保护时间，无论投励条件是否得到满足，控制单元都不会使励磁装置投励。这样能有效避免 电动机早投事故的发生。9、 控制单元具有过压限制和报警的功能。当控制单元运行在任何模式下时，DSP软件限制了励磁电压输出不可能超过B5设定的过压限制值。当系统运行在“恒电流”或“恒功率因数”模式下时，励磁电压值达到B5设定的电压限制值时，系统会自动转入“恒电压”模式运行，将励磁电压输出值限制在B5设定的励磁电压限制值。当系统运行于“恒电压”模式下时，若由于特殊原因，励磁电压失控超过B5设定电压限制值5V且2秒还未解除时，B6会输出一个故障接点信号（接点闭合），B5显示相应故障信息。10、控制单元具有过流限制和保护功能。无论控制单元运行在何种工作模式下，一旦励磁电流达到B5设定的过流限制值时，系统马上会自动转入“恒电流”工作模式，并限制励磁电流不可能超过电流限制值。 若由于故障原因使系统工作在“恒电流”模式下励磁电流仍然失控，当励磁电流大于B5设定电流限制值加上分流器设定值10%时，转入“恒电压”工作模式，且运行电压按低于过压限制值5V运行。11、控制单元具有欠流报警功能。无论系统运行在何种工作模式下，一旦励磁电流输出值小于B5设定的欠流限制值且2秒还未解除，B6会输出一个故障接点信号（接点闭合），B5上故障指示灯亮，液晶屏同时显示相应的故障信息。特别注意：在每次电动机起动励磁柜完成投励后，输出电流一定要高于设定的欠流限制值30A一次后，电流再下降到低于欠流限制值时，欠流报警功能才会起作用。这样做的目的是为了躲过在电机起动过程中出现的欠磁现象。12、控制单元具有失步报警的功能。DSP通过功率因数传感器对电动机功率因数进行实时监控，当功率因数值低于（滞后）B5设定的失步保护值且2秒还未解除时，B6会输出一个故障接点信号（接点闭合），B5上故障指示灯亮，液晶屏同时显示相应的故障信息。 特别注意：以上“9”-“12”所述的报警功能，须在励磁装置完成投励5秒后才会被启动，这样做的目的是为了避开电动机起动过程中可能出现的误故障信息。13、控制单元具有开机相序检测功能。在控制单元上电时，DSP通过软件对输入电源的相序进行检测，若相序有错，励磁单元的工作会被禁止，B5上显示相应故障信息。这时应使控制单元断电，调换相序后再重新开机。14、控制单元具有在线断相检测的功能。在运行过程中输入电源若发生断相故障，B6会输出一个故障接点信号（接点闭合），B5上故障指示灯亮，液晶屏同时显示相应的故障信息。15、控制单元具有强励的功能。在控制单元3号端子上接入DC24V（由控制单元提供）电源时，控制单元会使励磁装置的输出达到最大值，这样就实现了强励的功能。16、控制单元具有友好的人机操作界面。控制单元人机界面由320*240型高清晰度液晶屏和平板式PVC按键组成，界面十分友好。现场操作人员通过对它的操作不但可随时了解励磁装置运行的状态信息，还可完成所有控制参数的设定工作。17、控制单元具有强大的通讯功能。控制单元配有标准的485通讯口，可根据客户实际情况提供多种通讯协议，方便与外部设备通讯。第三章 WDSP-L1型控制单元的硬件结构WDSP-L1型同步电动机控制单元的硬件主要由机箱、控制电路板、人机界面、功率因数变送器、开关电源等部分构成。一、机箱控制单元机箱采用进口镀锌钢板利用数控机床加工而成，表面经过了喷塑处理，整个箱体精致美观。箱内元器件分两层安放，上层是控制电路板，下层是功率因数变送器和开关电源，上下层之间利用标准接插件方式通过导线相连。这样的结构大大方便了元器件的装配和更换。机箱外型尺寸如图9示 图9二、控制电路板 控制单元的电路按控制功能分别被设计安装在两块印刷电路板上，它们分别是母板和主控制板，这两块电路板都采用了4层PCB板技术。下面分别简述一下每块电路板的功能：1、 母板：“图8”所示B1、B3、B6部分电路都安装在该电路板上。各部分电路功能介绍如下： B1部分电路由两个高精度电压传感器和隔离变换电路组成，他们的主要功能是将励磁装置输出的励磁电压和励磁电流信号隔离后线性的变换成0-DC2.5V信号传输给DSP（DSP要求输入模拟信号的最大值不能超过DC2.5V）。励磁电压信号直接取自电动机转子两端，电流信号取自于75mV的分流器。 B3部分电路的主要功能是将系统外部信号经过衰减和隔离变换成DC15V直流信号传输给主控制板。这些信号包括外部控制信号（DC24V）、交流电源信号（AC380V）和滑差感应信号（交流）。外部控制信号的作用是要求主控制板CPU执行相应的控制命令，它们都是直流开关量信号，这些信号经过滤波后传输给主控板；交流电源信号直接取自厂电，它们是作为控制单元的同步信号和相序（断相）检测信号，它们先经过变压器衰减后再经过光耦隔离变换成同相的DC15V脉冲信号整形后传输给主控板；滑差信号取自电机转子两端，通过光耦隔离变换成同相的DC15V方波信号整形后传输给主控板。 B6部分电路的主要功能是将主控制板输出的控制信号，经过光耦隔离和功率放大后输出。主控板的输出信号可分为控制信号和触发脉冲信号两大类，控制信号经光耦隔离放大后变换成DC24V开关量直流信号或者通过单元内继电器变换成干接点信号输出；触发脉冲信号则经过光耦隔离放大后，然后通过调制电路将其频率增加到10KHZ，再经过场效应管作进一步功率放大，最后经由脉冲变压器将触发脉冲传送给可控硅。由此可见母板是控制单元与外部系统联系的桥梁，外部系统进入控制单元CPU的各种信号（包括电源）首先必须经过母板衰减或转接。主控板输出给外部系统的控制信号也是先传输到母板上，经母板变换或转接后再向外面输出。母板的后部装有一排接线端子，这就是控制单元对外接线端子。2、 主控板：“图8”中B4和B5部分电路都安装在这块电路板上，主控制板安装在机箱的前面板上，它和液晶屏直接相连。主控制板是整个控制单元最核心的部分，它上面装有两个CPU：一个是DSP芯片它是系统的主CUP，控制单元的主要控制功能都是由它来完成的。DSP的工作电压是DC3.3V，所以由母板上传的输入信号和它下传的控制信号都必须经主控板上的隔离变换电路进行转换。DSP及其外围主要芯片是用贴片方式安装的；主控板上另一个CPU是89S52型单片机，它主要负责对人机界面和对外通讯接口（485）的管理，它的工作电源是DC5V 。单片机和DSP之