?。ㄖ袊煞萦邢薰緩V州分公司機械動力部，廣東廣州510726）控制技術研制開發成功的新一代同步電機勵磁柜。它采用先進的大功率模塊（I1BT）取代可控硅（SCR），用只有幾斤重的高頻變壓器取代近半噸重、體積龐大的工頻變壓器。本文主要分析新型高頻開關同步電機勵磁柜具有高效節能、穩定可靠等優點，在我廠空分裝置中成功應用，并取得良好經濟效益。

　　1刖目同步電機是一種特殊的交流電機，正常工作時需要勵磁柜提供勵磁電流。過去舊式同步電機勵磁控制柜采用工頻變壓器和可控硅整流勵磁控制方式，運行效率低、能耗大、故障率高、運行不穩、調試維修困難，給正常生產帶來諸多不利影響。為了保證生產裝置的穩定運行，節能降耗，1999年對我廠化肥空分K9701B同步電機勵磁柜進行更新改造，采用新型無工頻變壓器高頻開關同步電機勵磁柜取代原有的舊式工頻變壓器可控硅勵磁柜。

　　2基本工作原理及技術組成新型高頻開關式同步電機勵磁柜采用大功率高頻開關電源技術、PWM技術，同時巧妙地利用逆變回路中的電感電壓和電流的諧振，采用ZCC（零電流控制）使開關器件在其電流過零時關斷；采用ZVC（零電壓控制）使開關器件在其電壓為零時導通，從而實現完整的PWM-ZCC/ZVC控制技術。它用大功率模塊（IGBT）取代可控硅（SCR），用只有幾斤重的高頻變壓器取代近半噸重、體積龐大的工頻變壓器。

　　主電路組成如所示。

　　流橋ZL與濾波電容C1、C2濾波獲得。

　　由四個相同的IGBT管T1-T4組成兩個橋以及高頻變壓器BZ、隔直電容C3等元件組成。T3、T4一組橋臂組成零電壓開通單元（ZVC單元），對T3、T4零電壓開通、強迫關斷。T1、T2?組橋臂組成零電流關斷單元（ZCC單元），對T1、T2采取強迫開通，電流過零關斷。

　　次級回路：由快速整流二極管D5、D6及感性負載組成。

　　橋式逆充電路工作過程：為了使T1-T4在PWM-ZCC/ZVC控制下正常工作，PWM-ZCC/ZVC驅動電路提供了T1~T4需的驅動脈沖P1~P4，即：ZVC逆變橋臂T3、T4開關采用超前脈沖驅動，保T3、T4管在Vec=0時導通。

　　ZCC逆變橋臂T1、T2采用即時驅動脈沖強迫開通，檢測電流過零使脈沖降落關斷。

　　設某一時刻，T1、T4管導通，直流電源E（7）端接橋臂a點，（-）端則與橋臂b點相通，促使高頻變壓器初級電流由前一時刻的b點向a點流動逐漸轉向由a點向b點流動，此時高頻變壓器初級等同電感L和電阻R串聯，即在a、b兩點形成一LCR串聯諧振電路，電流iab以LCR固有規律變化，當iab由b流向a轉向由a流向b并達到某一值時，在控制電路的控制下，使P4脈沖消失，T4管關斷，由于感性負載電流不能突變，此時電流iab向T4管并聯電容C5充電，使電容C5兩端電壓（即T4管ec兩端電壓）則由零壓向E變化，當變化至VC5=E時，由于續流二極管D3之作用，電容C5電壓的變化即停止，電流U通過T1串聯回路LCR、D3流向電源（7）。電流變化規律取決于回路LCR參數。在！0時，T1關斷。在P1消失后輸出P2脈沖，由于T3管兩端電壓（Vce）向零壓變換，當達到VC4=0時，驅動電滿足零壓開啟的條件，T3管處于開通狀態，從而使逆變電流逐漸轉化為b點流向'點，其依然按LC*回路規律變化。

　　在橋b兩點之間的負載上獲得電流，并通過高頻變壓器變換給次級，提供勵磁電流。

　　3節能效果分析新型高頻開關式同步電機勵磁柜與舊式工頻變壓器硅整流控制同步電機勵磁柜相比，其節能效果主要從效率！

　　及功率因數COS"兩方面進行分析比較。

　　新型勵磁柜采用高頻變壓器，該變壓器是單相變壓器，匝數少（只有幾匝），繞組導線截面大；而舊式勵磁柜采用工頻變壓器，三相繞組，匝數多（比高頻變壓器多得多），繞組導線截面小，因而繞組電阻*舊>>*新。

　　另外，新型勵磁柜主回路工作于高壓600V，電流I很小。

　　高頻變壓器采用鐵氧體鐵芯，與舊式工頻變壓器的硅鋼片相比，剩磁和矯頑力要小得多，因而磁滯損耗也小得多。

　　P渦耗！K/p，新型高頻開關式勵磁柜與舊式勵磁柜相比，Fi新<<因此，新型高頻開關式同步電機勵磁柜與舊式工頻變壓器硅整流控制同步電機勵磁柜相比，其效率！新>>！舊，功率因數cos"新>>cos"舊，故新型頻開關式同步電機勵磁柜具有非常好的節能效果。

　　4實際應用效果1999年11月利用化肥空分大修機會，對化肥空分壓圍3變版器原理及其等效圖縮機K9701B同步電機勵磁柜進行更新改造，采用新型無工頻變壓器高頻開關同步電機勵磁柜（型號GL-n）取代原有的舊式工頻變壓器可控硅勵磁柜（KGLF10）。對K9701B同一臺電機（該電機型號TK250-14/1180，額定功率250kW，額定電壓6000V，額定電流29A.），在相同工況下，新型勵磁柜使用前后，勵磁柜的運行參數對比見對于新型勵磁柜，年耗電量W新=1.732xV線xI線xcos"X年工作小時對于舊式勵磁柜，年耗電量W舊=1.732xV線xl線xcos"x年工作小時表1型號勵磁電流（A）勵磁電壓（V）輸入電壓（V）輸入電流運行一年可節電：新一W由此可見，新型高頻開關勵磁柜的節電效果非?？捎^。另外，新型高頻開關勵磁柜采用二極管整流、高頻開關調壓，與采用可控硅整流、調壓的舊式勵磁柜相比，大大提高了功率因數，降低供電電流，減少供電線路的損耗，降低供電線路的投資。由于是二極管整流，大大降低勵磁柜對電網的諧波干擾，凈化電網，這對容易受干擾的DCS控制系統尤其重要。

　　5結束語新型高頻開關同步電機勵磁柜采用選進的大功率高頻開關電源技術及PWM-ZVC、ZCC控制技術，采用大功率模塊（IGBT）取代可控硅（SCK），采用鐵氧體鐵芯高頻變壓器代替普通硅鋼片工頻變壓器，并采用模塊式結構，控制部分采用全數字控制器。與舊式勵磁相比，新型高頻開關勵磁柜節能高，穩定性好，可靠性高，補償速度快，穩壓范圍廣。在我廠安裝使用的第一臺新型高頻開關勵磁柜己穩定運行3年多，取得很好的經濟效益。該新型勵磁柜己在我廠推廣使用，必將取得更大經濟效益。