WKLF-400无刷同步电动机励磁装置用户手册js40000

1、WKLF-400无刷同步电动机微机励磁装置用户手册文档编号:JS400002C北京前锋科技有限公司WKLF-400型微机控制无刷同步电动机励磁装置用户手册本装置在安装调试及正常使用前,请用户详细阅读本手册及相应图册,并请妥善保管好与装置有关的一切资料。版本修订记录日期 版本号2007.4 A2008.2 B2008.11 CJS400002C 北京前锋科技有限公司IWKLF-400型微机控制无刷同步电动机励磁装置用户手册JS400002C 北京前锋科技有限公司II 重要提示1、本文中包含的信息仅仅是对本产品的介绍,而非产品性能或特性保障,由于技术地不断发展,我们将不断提高产品的性能及质量;因此

2、实际产品与本文之间可能会存在差异。当发现存在类似差异时,请以实际产品为准。2、尽管我们对本手册进行了精心的准备和反复的推敲,并经过认真地核对,手册中仍避免不了存在错漏;本手册也无法涵盖产品在实际运行中的每一个细节。若您发现存在类似缺陷,请您在方便的时候予以指正。3、根据我们以往的经验,只要您仔细阅读并研究本手册的内容及所推荐的方法和建议,我们确保本文产品可以发挥其最佳效能。4、由于操作人员的误操作,或关联设备发生故障而导致的产品失效或其他意外伤害,无论本手册中是否说明,我们不承担任何责任。5、在产品需要更换备品备件时,只允许采用与产品相匹配的备品备件。6、本用户手册内容如有变更,恕不另行通知。

3、版权申明:著作人北京前锋科技有限公司未经著作人同意或依中华人民共和国版权法之允许,不得出版、摘录或翻译本用户手册中的任何内容,不得将本用户手册用于有损于著作人利益的任何商业行为。制 造 商:北京前锋科技有限公司地 址:北京海淀区长春桥路5号新起点4-908生产基地:北京怀柔区迎宾中路乙42号联系电话:010-*-83传 真:010-*邮政编码:100089网 址:电子信箱:qianf_co_ltdWKLF-400型微机控制无刷同步电动机励磁装置用户手册目录概述 (1一、主要技术特点 (2二、装置的适应范围及使用环境 (5三、主要技术性能参数 (7四、装置系统配置 (124.1 电气配置 (12

4、4.2 软件配置 (214.3 结构配置 (24五、Excitrol-400微机励磁调器 (265.1调节器硬件构成 (265.2调节器软件构成 (425.3 调节器保护配置 (64六、Excitrol_soft计算机操作软件包 (716.1软件包的安装 (716.2通讯连接建立 (746.3软件包的功能及操作描述 (76七、标准配置液晶触摸屏操作面板 (867.1 操作面板上电 (867.2 操作显示画面 (877.3 调节器配置 (907.4 事件记录器 (967.5 触摸屏设置 (977.6 调节器信息 (98八、可选配置液晶触摸屏操作面板 (1008.1 操作面板上电 (1018.2

5、操作显示画面 (1018.3 调节器配置 (1038.4 事件记录器 (1108.5 触摸屏设置 (1118.6 调节器信息 (113九、励磁装置的安装与调试 (1149.1装置的安装 (1149.2装置的静态调试 (118JS400002C 北京前锋科技有限公司III9.3 旋转励磁系统试验 (123十、励磁装置的运行操作与维护 (12610.1现场第一次开机 (12610.2更换调节器 (12910.3更换液晶触摸屏 (13310.4开、停机操作规程 (13410.5定期维护 (13510.6合理使用建议 (136十一、装置故障的分析及处理 (139十二、励磁装置用于发电运行 (144概述

6、WKLF-400系列微机控制无刷同步电动机励磁系统是北京前锋科技有限公司研发的最新一代无刷同步电动机励磁产品,其核心控制单元为Excitrol-400型微机控制同步电动机励磁调节器。该系列的标准型产品型号为WKLF-402,配置双套Excitrol-400励磁调节器及单套WKLF-PU20型功率单元;具有双套调节器自动跟踪和故障自动切换(调节器双冗余的技术性能。WKLF-422型产品则在WKLF-402的基础上增加了一套功率单元,除具备后者的所有技术性能外,主通道功率单元故障亦能自动切换至备用通道。该系列的旋转励磁系统电气配置完全相同。Excitrol-400励磁调节器为结构独立的控制单元,其

7、功能涵盖了励磁系统所有测量、控制、调节与保护;如PWM脉冲形成、模拟量测量、接点量开入开出、参数整定与励磁调节、软硬件故障监测、双机通讯、后台通讯、与PC机或液晶操作面板通讯等等。采用双调节器配置时双机只通过CAN通讯电缆连接,无任何公用部分,真正做到百分之百软、硬件冗余。采用Excitrol-400励磁调节器只需另外配置励磁功率单元、人机操作面板及简单的操作指示元件即可构成整套静态励磁系统;各部分功能明确,结构简洁。Excitrol-400励磁调节器采用具有超大规模集成度的32位嵌入式DSP处理器做为核心控制单元,其150MHz的主时钟频率足以应对任何复杂的快速运算; Excitrol-40

8、0励磁调节器内部几乎所有模拟量测量均采用快速傅立叶变换(FFT运算,具有极高的抗工业现场干扰能力。本系列的旋转励磁系统沿用WKLF-41型的旋转励磁系统,有着多年的高可靠运行业绩;各功能模块均通过了南阳防爆电气研究所国家防爆电气产品质量检测中心的防爆检测,并取得防爆合格证。本系列的旋转励磁系统具有滑差检测、准角判断环节、零压计时投励环节以及启动回路控制及监测功能,彻底解决了励磁系统可能出现的起动脉振、投励滑差捕捉不到、投励冲击、运行中起动电阻发热等问题;并使系统具备失步保护和不减载自动再同步功能。本系列励磁系统可应用于石油、化工、冶金、矿山、煤气等类C级T3组爆炸危险场所使用的无刷同步电动机,

9、也可应用于普通场所的无刷同步电动机。一、主要技术特点1.1采用具有超大规模集成度的32位嵌入式DSP处理器做为核心控制单元,主时钟频率为150MHz;励磁调节器具有超强的数字信号处理能力。1.2 16通道模拟量采集均为每周期(每20毫秒128点高速交流直接采样,并通过快速傅立叶变换(FFT计算各电参数基波数值,信号测量不受工业现场干扰影响。1.3 采用DSP、CPLD等超大规模集成电路,最大限度的减少硬件设计(即硬件功能的软件化设计,主控制线路板采用6层板结构,全面的表面贴装工艺。1.4 起动无脉振、投励无冲击。旋转主控制模块设有滑差准角投励检测控制环节,能迅速准确捕捉到滑差,实现真正准角投励

10、。更适合于带负荷起动及要求实现不减载自动再整步的各类场所。同时还设有零压计时投励作为后备投励环节,确保在电机轻载或空载起动时可靠投励。1.5 旋转励磁系统的主回路采用过零触发三相半控桥式电路,较其它形式更为简洁可靠。取消了常规电路设置于直流回路的投励控制可控硅,使由于散热因素引起的电流限制瓶颈得以消除,适应电机容量更广。另外,该型电路在旋转控制模块故障或单一旋转功率模块故障时不会导致电机立即失磁。1.6 设有旋转起动灭磁电阻回路误开通保护环节,在电机正常运行时,确保旋转起动灭磁电阻维持冷态。1.7 旋转控制模块采用胶封型全密封结构,具有防爆增安性能的同时,能耐受酸、碱、潮湿、盐雾等恶劣环境;内

11、部电路采用军品元器件,设计时充分考虑极端工况的过压及欠频冲击。1.8 静态励磁装置设有纯软件快速算法的旋转励磁系统工作状况判别环节,当旋转系统中的模块功能失效时,能及时动作于报警或跳闸。1.9 静态励磁装置功率元件采用IGBT器件,通过PWM斩波控制调节励磁输出大小,对励磁电源相数、相序、频率等无严格要求;允许双套功率单元分主/备机并列运行。1.10 可满足电动机降压和全压启动要求。1.11 励磁调节方式可设置为自动、手动及开环模式。自动模式为双闭环励磁调节方式,内环为励磁电流调节,外环可选择采用恒无功功率或恒功率因数调节;恒功率因数调节方式配置有上、下限无功功率限位功能,确保电机不长时间超额

12、运行以及轻载运行的稳定性。手动模式采用恒励磁电流调节。开环模式作为一种安全保守运行模式在前两种模式无法正常运行时采用,开环模式将退出所有闭环调节并屏蔽除硬件监测保护外的所有限制保护功能。各种调节方式可随时手动互相切换,且切换无抖动(开环模式除外。1.12 具有失步保护及不减载自动再整步功能。当扰动超过同步电机同步能力极限而失步时,该装置能迅速检测到并采取可靠技术措施,使同步机自动恢复再整步,保持连续运行。在出现受同步电机自身等条件限制导致再整步不成功时,装置能可靠跳闸停机。1.13 具有与断电保护装置配合实现断电自动再整步功能。1.14 具有全面的励磁保护和限制功能。包括:调节器内部硬件故障及

13、电源监测、霍尔传感器故障检测、励磁输出开路检测、功率单元故障检测、旋转励磁系统故障监测、增减磁接点粘连保护、PT断线检测、空气开关及快速熔断器检测、失步保护、旋转励磁系统长时间不投励保护、再整步失败保护、灭磁失败保护,可整定的反时限强励限制、最小励磁限制、过励限制、最小无功限制、低电压强行励磁等等。软件故障设有两级看门狗监测保护。1.15 支持在线参数整定,所有参数即改即用,配置参数保存于串行EEPROM中并按正、副本加CRC校验码保存,正本参数错误自动使用副本。掉电不丢失。1.16 支持多种控制操作模式。包括:就地面板按钮操作,带触摸屏的就地液晶面板操作,就地PC机运行Excitrol_so

14、ft软件包操作,远方RS485接口后台PC 机(上位机操作,通过外置调制解调器及公用电话线网络与远程PC机连接实现远程操作、调试及故障诊断。1.17 完备的事件记录功能。能准确记录励磁装置的每一次就地或远方操作、装置的瞬时或永久故障信息、输入输出接点量及内部状态变位等信息,可记录最新发生的1500条事件信息,掉电不丢失。1.18 功能强大的内置录波器。励磁调节器内部配置有可同时录制两路模拟量和八路接点量的录波器;最大录波分辩率为每周期(每20毫秒128点,最大录波时长为76秒,在录波时长内可任意配置录波追忆时间;两路模拟量可根据需要选择配置为调节器采集的所有模拟通道中的任意两个通道;录波器可手

15、动触发或自动触发,配合Excitrol_soft软件包中的波形分析功能很方便的实现波形分析、存储、打印等。1.19 功率参数测量的在线选线功能。功率参数的测量依赖于PT、CT次回路的接线正确性;在电机开机前要确保接线正确有一定难度,开机后难免存在带电调换接线或需停机调换接线的难题,而且很难保证一次调线就能解决问题;Excitrol 系列励磁调节器可同时显示PT、CT所有接线组合测得的功率参数值,用户可根据当时电机运行工况轻松地选择正确的接线组合并永久保存至调节器,无须调换PT、CT物理接线位置。1.20 优异的抗干扰性能,通过GB/T17626 严酷等级为级的抗干扰测试,励磁输出无波动,调节器

16、各项功能不受影响。1.21 双机热备用功能。双套调节器通过CAN通讯电缆连接,分主、备机运行,双套调节器软、硬件完全独立,备机自动跟踪主机运行状况;双机均正常时可操作手动切换任意指定主机通道。采用独特的双机切换优先级控制技术,在主机发生软、硬件故障,电源故障,限制器失灵,调节失效等故障且故障等级恶劣于备机时,自动无抖动切换至备用通道;若备机同时发生更严重故障则在非致命故障条件下自动动转入手动模式或开环保守模式运行,致命故障动作于跳闸停机。 1.22 支持电网频率为50Hz或60Hz两种模式。1.23 励磁屏就地操作显示界面标准配置为320240点阵彩色5.7英寸中文界面液晶触摸屏面板,出口型设

17、备配置640480点阵7.7英寸彩色中、英文双语显示液晶触摸屏面板。1.24 全面的电参数测量显示功能。可测量显示的电参数包括:励磁电流、励磁电压、定子三相线电压、定子电流、电网频率、有功功率、无功功率、功率因数、PWM占空比、电机起动时间、累计运行时间、调节器环境温度等。二、装置的适应范围及使用环境2.1 适应范围WKLF-400微机控制无刷同步电动机励磁系统适用于转速低于1000RPM增安型类C级T3组爆炸危险场所各种容量、各种不同负载的无刷同步电动机;也可用于转速高于1000RPM普通场所(非增安型的各类无刷同步电动机。2.2 使用环境2.2.1旋转励磁系统的使用环境WKLF-400微机

18、控制无刷同步电动机励磁系统的旋转励磁系统安装于主电机轴上,其使用环境与主电机相同。转速低于1000RPM时旋转励磁系统各组成部件均单独取证,符合增安型类C级T3组爆炸危险场所的要求。2.2.2静态励磁装置的使用环境WKLF-400系列静态励磁装置不符合增安型类C级T3组爆炸危险场所的要求,必须与电机分别安置。2.2.2.1环境温度Excitrol-400励磁调节器型式试验环境温度:低温-10,高温55;WKLF-400系列励磁装置使用环境温度为-545,环境温度变化率不大于5/h。2.2.2.2海拔WKLF-400系列励磁装置使用地点海拔不大于1500米,超过1500米与用户协商做降额使用。2

19、.2.2.3湿度WKLF-400系列励磁装置使用环境相对湿度不超过90%(20,且不得出现凝露。2.2.2.4气体污染使用环境应无导电或爆炸尘埃,无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸气。2.2.2.5振动装置安装地点所允许的振动条件:振动频率严酷度等级为(10Hz150 Hz时,振动加速度不大于5m/s2。三、主要技术性能参数3.1 静态励磁装置模拟量测量范围及精度模拟量测量为每周期(每20毫秒128点高速交流直接采样测量,A/D 转换分辨率2-12。励磁电流:0 不小于1.5倍额定励磁电流,精度不低于0.5%;励磁电压:0 不小于1.2倍励磁变压器二次侧额定电压峰值,精度不低于2.5%;定子电压:

20、取自PT二次侧三相线电压,0 140V,精度不低于0.5%;定子电流:取自CT二次侧单相相电流,设有5A和1A两个独立输入通道对于5A通道,测量范围 0 30A,精度不低于1%;对于1A通道,测量范围 0 6A, 精度不低于1%;频率测量:50Hz10%或60Hz10% 精度不低于0.02Hz;功率参数测量:四象限功率参数测量,功率因数测量范围-0-0.51.0+0.5+0, 精度不低于2%;特征谐波电流测量:精度不低于2.5%;4-20mA通道输入电流范围 0 25mA,精度不低于0.5%;所有模拟量测量在环境温度从-10 55变化时波动不超过1%3.2 Excitrol-400励磁调节器开

21、入开出接点量容量开入:17路光电隔离开入开出:13路继电器开出3.3 励磁调节参数IGBT控制PWM占空比分辨率 2-16,调节范围2%98%控制调节速度:励磁电流调节 200次/秒功率因数或无功功率调节 50次/秒(受交流整周期采样限制3.4 励磁电源允许范围频率:251KHz,或直流相数:单相或三相标准配置使用三相50或60Hz,AC400V双路交流电源,用户要求使用其他类型励磁电源时需在定货前说明。3.5 静态励磁最大持续励磁输出(配置WKLF-PU20功率单元电压:0300V电流:020A强励倍数:1.4倍,持续时间10秒3.6 励磁电流调节器性能指标 给定值调整范围以及调整速率均可按

22、用户习惯整定,默认值为: 给定值上限:120%给定值下限:35%给定值调整速率:10%/s 励磁电源波动不大于20%时,励磁电流输出波动不大于0.5%; 励磁绕组直流电阻波动不大于10%时,励磁电流输出波动不大于0.5%;3.7 功率因数调节器性能指标 给定值调整范围以及调整速率均可按用户习惯整定,默认值为: 给定值上限:0.80给定值下限:1.00给定值调整速率:5%/s 在功率因数调节器的上、下无功功率限定范围内,额定功率因数条件下,有功功率波动额定值的50%时,功率因数波动不大于0.5%;3.8 无功功率调节器性能指标 给定值调整范围以及调整速率均可按用户习惯整定,默认值为: 给定值上限

23、:120%给定值下限:0%给定值调整速率:5%/s 额定无功功率条件下,有功功率波动额定值的50%时,或定子电压波动10%时,无功功率波动不大于0.5%;3.9 静态励磁装置的辅助电源交、直流双路电源并联供电,任意一路故障装置运行不受影响,双路电源同时掉电能可靠跳闸停机。交流电源输入:AC175V260V,4566Hz;直流电源输入:DC100V270V,现场无直流电源时也可接入AC175V260V, 4566Hz交流电源;3.10 抗干扰能力3.10.1抗静电放电干扰符合GB/T17626.2,等级为级,试验电压6Kv。3.10.2脉冲群干扰符合GB/T17626.4,等级为级,脉冲频率分别

24、为1MHz和100KHz,共模试验电压2.5Kv,差模试验电压1.0Kv。3.10.3快速瞬变干扰符合GB/T17626.4,等级为级,正、负向尖峰脉冲,频率5KHz,共模试验电压2.0Kv。3.11 串行通讯接口Excitrol-400励磁调节器提供有四个异步串行通讯接口PORT1:隔离的标准9线制RS232串行通讯接口,通讯速率不低于57600Bit/S,用于与就地PC机直接连接或通过调制解调器及公用电话网与远程计算机连接,支持调制解调器的初始化配置自动摘机。PORT2:隔离的RS485串行通讯接口,并带有24V电源输出,通讯速率不低于57600Bit/S,用于与就地液晶操作面板连接。PO

25、RT2和PORT1通讯连接不得同时进行。PORT3:CAN总线串行通讯接口,通讯速率500KBit/S,用于双套调节器之间的数据交换。PORT4:隔离的RS485串行通讯接口,配置有标准MODBUS RTU模式通讯规约,通讯速率可配置为不超过57600Bit/S ;用于调节器与后台计算机通讯,支持后台测控。A、B套调节器需分配不同的从站地址。3.12 人机界面分 辨 率:320240点阵屏幕尺寸:5.7英寸颜 色:彩色触 摸 屏:4线电阻式,分辨率1.5mm,表面硬度4H3.13 旋转励磁系统的主要技术参数3.13.1 旋转功率模块防爆标志:ExeT3防爆合格证编号:CNEx04.499UZL

26、型旋转整流功率模块:通态平均电流200A500A;断态重复峰值电压1600V2600V;QD型旋转整流功率模块:通态平均电流200A400A;断态重复峰值电压600V1200V;3.13.2 QM型旋转起动灭磁电阻防爆标志:ExeT3防爆合格证编号:CNEx04.500U电阻值:0.10.6;电流值不大于210A(高速型非增安型无此限制;通电时间不大于12秒(高速型非增安型无此限制;3.13.3 ZK42型旋转主控制模块防爆标志:ExeT3防爆合格证编号:CNEx04.498U最大输入电压AC270V(三相线电压;三路相互隔离的触发脉冲输出,最大输出电流平均值0.2A;3.13.4 当电机转速

27、超过1000RPM时,可选配高速非增安型旋转励磁系统;除不具备防爆增安性能外,各部件的电气技术指标达到或超过增安型对应部件;其中功率模块及灭磁电阻的技术参数不受前述参数范围限制。3.14 柜体尺寸及防护等级柜体外形尺寸: 800mm(宽800mm(深2200mm(高颜 色: RAL7032(Pebble grey 卵石灰防护等级: IP31柜体外形尺寸及颜色亦可依用户要求定制四、装置系统配置4.1 电气配置4.1.1静态励磁装置电气配置WKLF-402型微机控制同步电动机励磁装置的电气原理图如图4.1所示。装置的电气配置由以下几部分构成:4.1.1.1功率单元本装置功率单元采用WKLF-PU2

28、0型PWM脉宽调制功率单元,励磁电源(直流或交流、单相或三相,通常采用三相交流电源通过3#5#接线端子输入,经三相快速熔断器-FU1-FU3输入至三相整流桥模块-V1,并配置有用于交流侧浪涌吸收的三相形连接的压敏电阻-RV1-RV3;整流桥模块-V1将输入的交流电源整流为直流,并通过电容器-C1滤波。IGBT模块-V2工作于斩波状态,按固定频率导通和截止;通过改变-V2在每一个导通周期内的导通时间(即占空比即可调整输出电压的大小。IGBT模块-V3为灭磁用IGBT,投励时-V3持续导通,灭磁时-V3截止;励磁电流通过灭磁电阻-R1形成回路,励磁绕组储能由-R1消耗以缩短灭磁时间。-V2及-V3

29、 IGBT的控制信号由励磁调节器发出,经过IGBT驱动板-AP2实现对功率单元的励磁输出调节以及投励或灭磁的控制。霍尔电流及电压传感器安装于线路板-AP1(型号为EXC_LEM上,用于励磁电流及励磁电压的测量变换,励磁电压传感器根据励磁电源的峰值选取一次测量电压,励磁电流传感器则根据额定励磁电流的大小选择一次穿心的匝数。功率单元的规格包括励磁电源输入线电压,以及最大输出励磁电流(不小于额定励磁电流的1.5倍,需根据同步电动机额定励磁电流、电压的实际值选择,在现场实验报告中有明确记录。4.1.1.2空气开关空气开关作为励磁电源投、切控制及励磁装置的输入过电流保护元件,安装于励磁电源进线与励磁变压

30、器一次侧之间。空气开关设置有辅助接点,反映空气开关的手柄位置(即分、合闸状态,在分闸时接点闭合;空气开关的操作型式也 可由用户选择手动操作(常规或电动操作机构(选配,Excitrol系列励磁调节器均配置有空气开关电动操作接口,在选配有电动操作机构时可通过励磁调节器的串行通讯接口以多种模式从就地或远方操作空气开关。4.1.1.3励磁变压器本装置常规配置的励磁变压器为三相干式整流变压器,B级绝缘,一次侧电压为AC400V,对励磁变压器的连接组别则不做要求;变压器的容量及变比根据电机的实际参数选择。励磁变压器规格参数在现场实验报告中有明确记录。4.1.1.4励磁调节器WKLF-402型微机励磁装置采

31、用两台功能等同的Excitrol-400型微机控制同步电动机励磁调节器作为励磁系统的A(-AA、B(-AB两套核心控制、调节及保护单元,两套调节器均能独立完成同步电动机的启动及再整步控制、励磁自动或手动调节、励磁系统的所有保护、多种模式的串行通讯及就地、远方操作等功能;双套调节器之间没有任何软、硬件公用部件,只通过高速CAN总线连接以交换运行数据,分主、备机运行,备机自动跟踪主机运行状况;双机均正常时可操作手动切换任意指定主机通道。Excitrol-400型励磁调节器采用了独特的切换优先级控制技术,在主机发生软、硬件故障,电源故障,调节器限制调节器失效等故障且故障等级恶劣于备机时,自动无抖动切

32、换至备用通道;若备机同时发生更严重故障则在非致命故障条件下自动转入手动模式或开环保守模式运行,致命故障(即励磁事故则动作于跳闸停机。每个Excitrol型励磁调节器都设置有软标签,标签记载的信息包括调节器型号、序列号、软件版本号、制造日期、制造商名称及联系电话。其中调节器序列号是区别不同调节器的唯一标识,从调节器上传的所有文件包括调节器配置文件、录波图文件以及事件记录文件都包含有该标识。励磁调节器型号及序列号在现场实验报告中有明确记录。4.1.1.5测量指示元件(1本装置配置有用于励磁电流(-P1、励磁电压(-P2及定子电流(-P3显示的常规表计,为显示直观,标准配置为指针式仪表。(2 用于励

33、磁电流和励磁电压的测量的霍尔电流(-B1和霍尔电压(-B2传感器安装于WKLF-PU20型功率单元中;霍尔电流、电压传感器的工作电源从双套励磁调节器获得,其输出的信号直接送至励磁调节器单元。(3从电压互感器小母线上获取的三相母线电压信号通过熔断器-FU6、-FU7、-FU8直接送至A、B套励磁调节器单元。(4从机端电流互感器二次获取的单相定子电流信号串联定子电流表计后依次串联至A、B套励磁调节器单元;Excitrol励磁调节器分别设置有电流互感器二次额定电流为5A和1A的测量通道并设置有不同的接线端子,在用户没有特别说明时按5A考虑,电流互感器二次连线串联于5A通道的接线端子。由于双套调节器的

34、定子电流信号为串联连接,在电机运行中若需更换A或B套调节器单元,需先将对应调节器的该信号短接,在端子排-X6上设有专用的短接端子。(5本装置仪表板单元安装有交流电源、直流电源、励磁工作、故障指示及电机运行五个不同颜色指示灯;在故障指示点亮时说明励磁系统(包括励磁装置及其外部关联设备存在非正常状况,但并不一定表明励磁装置自身存在故障,需根据液晶触摸屏面板显示的故障信息加以区分。4.1.1.6液晶面板液晶面板-P4为本装置就地操作、参数配置、信息显示等的人机交互平台;标准配置为320240点阵5.7英寸彩色液晶触摸屏面板;出口型设备配置640480点阵7.7英寸彩色中、英文双语显示液晶触摸屏面板。

35、液晶面板通过RS485通讯接口及通讯电缆(Excitrol-TFT-2与A(B套励磁调节器单元进行通讯,读取调节器内部信息并对调节器进行参数配置。液晶面板的工作电源通过Excitrol-TFT-2型通讯电缆并联取自A、B套励磁调节器单元PORT2端口,供电容量为24V/500mA。在进行必要的操作后,切断任意一套调节器均不影响液晶面板正常工作。在配置7.7英寸及以上尺寸TFT液晶触摸屏面板时,还可通过液晶触摸屏面板上配置的软按钮对励磁装置进行几乎所有的操控。4.1.1.7电源系统电源系统指给装置内部励磁调节器及其他控制回路供电的交、直流控制电源回路。(1交流控制电源本装置的交流控制电源标准设置

36、为取自三相励磁电源的L3相(-QF1:3/W及-X1-B:4/N,在端子排-X8分线至各用电回路。若用户现场能提供AC220V不间断电源,也可以将原配置从-X8端子排(-X8:1及-X8:4至-X1端子排及-QF1的连线取消,并将不间断交流电源连接至-X8端子排(-X8:1及-X8:4,以使装置获得更好的供电可靠性;交流控制电源的供电容量应不低于1KVA,配电断路器规格应不小于10A。装置内部使用交流控制电源的回路有:a、通过熔断器-FU5及断路器-QF3至A套励磁调节器b、通过熔断器-FU5及断路器-QF5至B套励磁调节器c、通过熔断器-FU4至电动空气开关的跳、合闸操作回路d、通过熔断器-

37、FU11至装置面板调试用辅助电源插座(2直流流控制电源本装置标准设计需从外部引入直流控制电源,其电压等级可以是DC220V或DC110V,无极性要求;耗电容量不大于200W,配电断路器规格应不小于10A。直流控制电源从对外二次接线端子-X5的5和6号端子输入,通过熔断器-FU9、-FU10及断路器-QF2送至(A套励磁调节器,通过断路器-QF4送至B套励磁调节器。个别无直流控制电源的现场也可以引入一路交流控制电源,直接连接至-X5的5和6号端子。但该电源应来自AC220V不间断电源或与励磁电源不同段供电母线。(3液晶面板工作电源液晶面板工作电源为装置内部使用电源,它由双套励磁调节器串行通讯接口

38、PORT2并联提供, 电压等级为DC24V,负载能力为每套调节器500mA。该电源与调节器内部串行通讯接口电路使用的电源为同一个电源,并有共同的输出短路保护及监视,外部短路将导致串行通讯连接故障,因此除给液晶触摸屏面板使用外不允许分配给其他用电单元。(4柜内操作电源柜内操作电源同样为装置内部使用电源,它由励磁调节器的75和74号端子提供,双套励磁调节器输出并联;电压等级为DC24V,负载能力为每套调节器500mA 并带有输出短路保护及监视。该电源用于柜内接点量输入及输出,包括外接输入接点、指示灯,输出继电器等;在用户有特殊要求增加非标准元件(如4-20mA励磁电流、电压输出变送器等需要用到工作

39、电源时也由该电源提供。在该电源故障时励磁装置的所有输入、输出接点量逻辑都将发生紊乱,因此不允许用来给柜外任何单元供电。4.1.1.8接点量开入开出(1 标准配置5.7英寸彩色液晶触摸屏面板时,装置配置有用于“工作/调试”切换,“投励/灭磁”控制,“手动/自动”选择,“增磁/减磁”控制,“信号复归”控制等常规硬件按钮; A、B套励磁调节器均设置有上述接点量开入连接端子。在配置7.7英寸或以上TFT彩色液晶触摸屏面板时,上述按钮功能全部通过液晶触摸屏面板上的软按钮实现,不再另设常规硬件按钮,如用户有特殊要求,也可选配上述全部或部分硬件操作按钮。(2接点量开入a、装置内部接点量开入(不含励磁调节器内

40、部接点量快速熔断器指示器辅助接点,开入至A、B套调节器单元66#端子功率单元故障监视接点,开入至A、B套调节器单元65#端子空气开关位置辅助接点,开入至A、B套调节器单元23#端子“远方/就地”操作模式选择接点,开入至A、B套调节器单元22#端子。选择“就地”时励磁屏面板操作按钮、液晶触摸屏面板等操作有效,选择“远方”时RS485后台通讯操作有效。b、装置外部开入接点量装置外部开入接点量应为无源干接点,接点容量不应小于DC24V/1A。电机高压断路器辅助接点(DL,开入至对外接线端子排-X5的13、16#端子 外部增磁接点(INC,开入至对外接线端子排-X5的14、17#端子外部减磁接点(DE

41、C,开入至对外接线端子排-X5的14、18#端子外部灭磁控制输入接点(EOFF,开入至对外接线端子排-X5的15、19#端子 外部启动强励接点输入(EXTF,开入至对外接线端子排-X5的15、20#端子(3接点量开出a、装置内部接点量开出(不含励磁调节器内部接点量故障指示开出,开出至仪表板故障指示灯-HL4励磁工作指示开出,开出至仪表板励磁工作指示灯-HL3电机运行状态指示开出,开出至仪表板电机运行指示灯-HL5空气开关合闸控制开出,开出至空气开关-QF1电动操作机构(选配空气开关分闸控制开出,开出至空气开关-QF1电动操作机构(选配或空气开关分励线圈。b、装置开出至柜外接点量装置开出至柜外接

42、点量均为继电器常开干接点,接点容量为AC250V/10A。下述开出接点只在励磁装置运行工况为“工作”时有效。励磁故障报警(继电器-K1开出,开出至对外接线端子排-X5的29#和30#端子,励磁装置自身或外部关联设备发生故障时接点吸合。励磁事故跳闸(继电器-K2开出,开出两副接点至对外接线端子排-X5的23#和24#端子及25#和26#端子,励磁系统(包括装置本身和机组与励磁相关系统发生必须跳闸停机的励磁事故时接点吸合并保持0.5秒。投全压控制(继电器-K3开出,开出至对外接线端子排-X5的27#和28#端子,在降压起动模式时电机起动过程中,电机加速至定子电流小于等于调节器配置参数中投全压控制定

43、子电流整定值时接点吸合并保持4秒。励磁就绪控制(继电器-K4开出,开出至对外接线端子排-X5的21#和22#端子,在励磁装置为“工作”状态,空气开关为“合闸”状态且双套调节器自检无致命故障(无励磁事故时接点吸合。励磁状态(继电器-K5开出,开出至对外接线端子排-X5的31#和32#端子,在电机起动结束,励磁装置自动投励后延时5秒吸合,电机停机接点释放。该接点可用于启动某些关联设备(如磨机系统的气动离合器的投入。4.1.1.9后台上位机通讯接口本装置标准配置提供有与后台上位机通讯的RS485串行通讯接口,该接口位于对外二次接线端子排-X5的34#(DATA+或A、35#(DATA-或B、36#(

44、PE。有关通讯设置及后台可操作寄存器地址定义请参考WKLF-系列励磁装置上位机通讯手册。4.1.1.10就地计算机或调制解调器(MODEM通讯接口本通讯接口位于A、B套励磁调节器上,接口编号为PORT1;本装置标准配置中不包括计算机及调制解调器(可选配,但提供与计算机直接连接的专用通讯电缆及Excitrol_soft 软件包;在与计算机就地连接时,必须使用专用通讯电缆,与调制解调器连接则应使用其自带的标准电缆。4.1.1.11励磁电流、电压4-20mA变送输出(选配励磁电流、电压4-20mA变送输出为非标准配置,只在用户有特殊要求时提供。励磁电流变送器-B3的规格固定为0-75mV/4-20m

45、A,其输入信号取自分流器-R2两端(0-75mV,在励磁电流输出为电流表-P1满度电流时,变送器输出为20mA;-B3的工作电源取自柜内DC24V操作电源,其4-20mA信号输出至对外接线端子排-X5的37#(+和38#(-端子。励磁电压变送器-B4的电压规格根据励磁变压器二次侧线电压的峰值选取,其输入信号取自励磁输出的两极,在输入电压的有效值等于变送器的额定输入电压时变送器输出为20mA。-B4的工作电源取自柜内DC24V操作电源,其4-20mA 信号输出至对外接线端子排-X5的39#(+和40#(-端子。励磁电流、电压变送器的型号和规格在在现场实验报告中有明确记录。 组成起动灭磁回路;控制

46、模块使用胶封型全密闭结构的ZK42型旋转主控制模块,模块内部配置有滑差捕捉、起动回路控制及监视、以及主桥可控硅触发控制等环节,是旋转励磁系统的控制核心。该型结构的旋转励磁系统各部件均有单独的防爆取证,能满足类T3场所的防爆增安要求。当电机转速大于1000RPM且无防爆增安要求时,旋转励磁系统采用高速型结构及部件,由3只KX型旋转可控硅和3只ZX型旋转二极管组成三相半控桥式整流电路,1只KX型旋转可控硅和1只ZX型旋转二极管及带状灭磁电阻盘组成起动灭磁回路;控制模块使用ZK42H型圆环状胶封型全密闭结构的旋转主控制模块。其电气原理与增安型旋转励磁系统完全相同。旋转励磁系统各部件的规格根据主电机及

47、交流励磁机的参数选择,在现场实验报告中有明确记录。4.2 软件配置4.2.1旋转励磁系统为纯硬件结构,无软件配置。4.2.2静态励磁装置的各功能软件配置于双套励磁调节器中,双套调节器的配置完全相同。包括以下功能软件:a、任务调度等系统软件模块b、电参数A/D采集及快速傅立叶(FFT变换模块c、励磁电流控制调节PI模块d、功率因数控制调节PID模块e、无功功率控制调节PID模块f、投励/灭磁控制模块g、投全压控制功能模块h、配置参数管理功能模块i、接点量输入输出控制模块j、IGBT控制PWM脉宽调制模块k、励磁保护功能模块l、励磁限制功能模块m、特征谐波电流测量即旋转励磁系统故障监测功能模块 n

48、、计算机就地/远程操作通讯控制模块o、液晶触摸屏通讯控制模块p、后台上位机通讯控制模块q、双套调节器通讯及双机切换控制功能模块r、事件记录器功能软件模块s、录波器功能软件模块4.2.3 Excitrol_soft计算机就地或远程控制操作软件包。该软件包运行于Window98以上操作系统,可实现对励磁装置的全方位控制及调试,并能下载配置参数表、事件记录及录波图文件存档、打印等;如图4.4所示。 图4.4:Excitrol_soft计算机操作监控软件包界面4.2.4 触摸屏监视操作软件包。该部分软件配置于用于就地显示操作的触摸屏面板中。本装置配置触摸屏面板为标准HMI人机界面,通过串行通讯从双套励

49、磁调节器获取数据,并将各种操作命令实时下发给励磁调节器。本部分软件将调节器内已定义的各类变量直观显示为一幅幅监视操作界面图形,以方便运行维护人员使用。4.3 结构配置4.3.1 静态励磁装置结构配置WKLF-402型微机控制同步电动机静态励磁装置的柜体结构图如图4.5所示。 本装置的标准结构配置为钢质单柜体结构,励磁主回路及控制操作单元按图4.5所示安装于励磁柜内,柜体尺寸为8008002260mm,颜色为浅驼灰(色标号RAL7032。励磁屏从前往后依次为玻璃门,面板,调节器安装板;功率单元为独立部件于柜体后门方向悬挂安装;选配双套功率单元时,双套功率单元并列安装。面板部分从上至下分别为仪表板

50、,调节器封板和空气开关封板;各层封板均配置可向左前旋转打开90的独立开启门结构以方便维护检修。空气开关封板后侧安装有空气开关(-QF1,励磁电源进线接线端子排-X1;在现场安装接线时可向左前旋转打开90打开空气开关封门后进行操作,操作完毕后恢复。4.3.2 旋转励磁系统结构配置WKLF-400旋转励磁系统结构配置由旋转整流盘及旋转灭磁电阻构成,旋转整流盘安装于机组的轴端以方便检修。对于低速增安型产品,在整流盘的圆周分别安装有3只ZL型旋转功率模块,1只QD型旋转功率模块以及1只ZK42型旋转主控制模块;旋转灭磁电阻体积较大,通常安装于主电机转子支架上。对于高速非增安型产品,在整流盘外侧圆周分别

51、安装有4只KX型旋转可控硅、4只ZX型旋转二极管,盘体中央安装有环状的ZK42H型旋转主控制模块;灭磁电阻使用由带状电阻环绕而成的电阻盘,安装于旋转整流盘的内侧。 五、Excitrol-400微机励磁调器Excitrol-400微机励磁调节器是WKLF-402微机控制无刷同步电动机励磁装置的核心控制、励磁调节及保护单元。该型装置采用两台软、硬件功能完全相同Excitrol-400微机励磁调节器分A、B套运行,A、B套均可以以主机运行,当A(B套调节器为主机运行时,B(A 套调节器自动转入备机运行时,备机不接受任何励磁操作控制(通讯及调节器配置,录波操作等除外,备机自动跟踪主机的运行参数及状态且

52、其触发脉冲及控制输出完全被封锁(故障报警输出除外;主、备机分别不断进行各自的软、硬件自检及运行参数测量,与备机相比,主机还要不断进行励磁的控制与调节,并判断励磁调节是否正常。一旦主机调节器发生故障,在备机调节器正常或备机调节器的故障致命等级低于主机时,备机调节器自动转入主机运行,原主机调节器则失去对励磁系统的控制调节权而转入备机运行(自动切换;若主机调节器故障时备机调节器发生的故障致命等级高于主机时,则不会进行调节器切换,在主机调节器故障为非致命故障转入手动模式或开环保守模式运行,致命故障(励磁事故则动作于跳闸停机。每个Excitrol型励磁调节器都设置有软标签,标签记载的信息包括调节器型号、

53、序列号、软件版本号、制造日期、制造商名称及联系电话。其中调节器序列号是区别不同调节器的唯一标识,从调节器上传的所有文件包括调节器配置文件、录波图文件以及事件记录文件都包含有该标识。5.1调节器硬件构成Excitrol-400微机励磁调节器为独立的单元结构,钢质壳体;其外形尺寸为254(宽360(高127(深mm,安装尺寸为110(宽343(高mm;如图5.1所示。其冷却方式为上下通风孔自然对流冷却,在调节器内部上通风孔下侧设有防尘挡板,以防止灰尘侵入破坏内部电气绝缘。5.1.1调节器接线端子布置Excitrol-400微机励磁调节器对外接线为带辅助顶出机构的进口知名品牌接线端子,分上、下两侧引

54、出;上侧为强电输入输出端子,下侧为弱电输入输出端子。接线端子及对外通讯接口排列如图5.2所示。各接线端子的名称及描述如表5.1所示。表5.1:Excitrol-400微机励磁调节器对外接线端子明细表端子编号 端子名称功能描述允许双套并联最大输入或输出1 +12 霍尔电流、电压传感器专用+12V电源输出 是2 GNDA 霍尔电流、电压传感器专用12V电源地 是3 -12 霍尔电流、电压传感器专用-12V电源输出 是DC250mA4 IFI 霍尔电流传感器二次侧电压信号输入 是 DC3.4V5 NO 未定义,空端子6 UF 霍尔电压传感器二次侧电压信号输入 是 DC5V7 IL1+ 4-20mA通

55、道1电流信号输入(正端 否 DC25mA 8 IL1- 4-20mA通道1电流信号输出(负端 否9 IL2+ 4-20mA通道2电流信号输入(正端 否10 IL2- 4-20mA通道2电流信号输出(负端 否DC25mA11 DL 主断路器辅助接点量信号输入 是12 BAK 备用接点量信号输入 是13 EOFF 外部灭磁接点量信号输入 是14 T/S 调试/工作位切换控制接点量信号输入 是15 M/A 手动/自动模式切换控制接点量信号输入 是16 ON/F 手动投励/灭磁接点量信号输入 是17 EXTF 外部启动强励接点量信号输入 是18 RST 信号复归接点量信号输入 是19 MSW 双套调节

56、器手动切换接点量信号输入 是20 ACT 空气开关过流保护接点量信号输入 是21 PUS 功率单元投入状态接点量信号输入(422型 否22 R/L 远方/就地操作模式选择接点量信号输入 是23 AUX 空气开关位置辅助接点量信号输入 是24 INC 增磁调节接点量信号输入 是25 DEC 减磁调节接点量信号输入 是26 COM3 接点量信号输入11-25号端子的公共端 是DC30V27 485A 后台通讯RS485接口输入输出正端 是28 485B 后台通讯RS485接口输入输出负端 是29 PE 后台通讯RS485接口屏蔽地 是 接大地30 FLT 励磁故障指示接点量输出 是31 RUN 励磁工作指示接点量输出 是32 MRUN 电机运行指示接点量输出 是33 COM2 接点量输出30-39号端子的公共端 是34 STU 励磁状态接点量输出 是35 BAK 备用接点量信号输出 是36 RDY 励磁就绪接点量输出 是 DC30V或AC250V37 ALM 励磁故障报警接点量输出 是38 FULL 投全压控制接点量输出 是39 TRIP