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1、第二十三卷目录GEK 107415(系统描述 ).1330B4411(启动装置示意图) .3GEH 6373, pages 516(变频器) .3GEK 107415(系统描述)启动系统I. 燃气轮机静态启动系统A系统功能和设计要求 燃气轮机启动的动力由静态启动系统提供。静态启动系统为发电机提供频率可变的电压和电流。从这方面看发电机可以当作是燃气轮机启动所必须的启动电机。静态启动系统主要由以下几个主要部分组成：1静态变频器（LCI）2隔离变压器3LCI 隔离开关4低速盘动电机（盘车）盘车装置在燃气轮机启动前为脱开和转动的所需动力，还在停机后使轴继续转动避免大轴的变形。盘车系统包括感应电动机、减
2、速器、SSS 离合器、绝缘装置和柔性联轴器。盘车会脱开透平并保持每分钟 5 到 7 转的低速转动。当盘车提供动力失败时，盘车还有手动旋转转子系统的功能。减速器自身提供润滑油。SSS 离合器和输出轴端轴承的润滑油的连续供给由主润滑油系统提供。SSS离合器正齿型离合器，在燃气轮机转速升高并超过盘车系统转速时，这种离合器能把燃气轮机转子和盘车系统脱开。绝热的联轴器考虑到了发电机大轴因为轴向膨胀而造成的变形。B.运行一个启动信号发出，顶轴油泵启动顶起静止的转子.顶轴系统必须在启动盘车之前投入运行。这就意味着减小了启动和脱开的转矩，把启动时对设备的损坏减小到最小程度。转子系统的脱离是由盘车的感应电机完成
3、的。SSS离合器由蜗杆涡轮组件的空心轴支承。SSS 离合器自动给转子提供直接传输的能量。盘车使转子保持在每分钟5到7转的转速。静态启动器按照启动顺序加速转子时,SSS离合器会自动的让盘车和透平脱开.静态启动器在“脉冲”模式下开始运行，并尽快的转变到“负载转换”模式下。静态启动器为发电机提供作为同步电机运行并拖动透平的可变频率的定子（电枢）电流。启动时静态启动器通过控制励磁系统来控制转子电流来维持所需的磁通和发电机电压。静态启动器使燃气轮机从 25%到 30额定转速加速到清洗转速，清洗要几分钟的时间。在清洗结束后 LCI 不再向发电机供电，转速惰走下降至大约15，燃气轮机点火，然后加速到 90的
4、自持转速。静态启动器的电流按要求开始下降，直到启动装置退出。当达到自持转速后，控制系统开始加负荷并开始使同步电机同步。在启动过程中中性点接地隔离开关和发电机出口开关被自动控制。在停机过程中，当透平转速降低到盘车转速时，如果盘车运行则 SSS 离合器啮合使转子缓慢转动来进行冷却。这个冷却过程要一直持续到轮间温度降低到环境温度。万一转子在转动时断电，则手动转动系统使转子转动。这种手动转动系统在燃气轮机检修时也能用。盘车系统，在顶轴系统加在燃气轮机和发电机作用下，手动和自动盘动转子使大轴系统脱开，将盘车按大小排列C运行预防措施警 告这个设备有一个电击和烧伤的隐患。只有运行人员在经过充分的培训，并且非
5、常熟悉设备和操作规程才能任职、操作和维护设备。进行设备测试时，测试装置的绝缘存在电击危险。如果在设备测试时测试装置没有接地，则测试装置的壳体必须隔离，以防止人员触电。 为了降低电击和烧伤的隐患，接地程序必须严格执行。330B4411(启动装置示意图)GEH 6373, pages 516(变频器)Innovation 系列交流驱动设备文献：GEH-6373发布日期：1998-03-31负 载 换 相 式 变 频 器用 户 手 册2 功能描述本册第 2 节是关于 LCI 的功能描述。 提供操作理论的基本技术上的概述, 帮助用户如何运行和维护设备。本文要求读者要熟悉功率变换和基于微处理器控制的原理
6、。内容如下：2-1. LCI系统基础LCI是一种静态频率可调的驱动系统。它使用特殊应用程序、基于微处理器的软件来控制同步电机（电动机或发电机）的转速。基本的LCI是6脉冲配置，有两个功能部分组成：功率变换器及控制系统。图21是单通道LCI的单线简图。2-1.1节到2-1.3节描述了图示部分的功能， 2-5与2-6 节描述 12脉冲配置。2-1.1. 功率变换LCI功率变换器由一个通过直流的链接电抗器向逆变器供电的整流器组成。隔离变隔断LCI与交流系统，并提供整流器入口合适的电压。变压器的内阻抗限制了任何下游母线故障对LCI的冲击。整流器是一个线性整流、定相控制的可控硅整流桥，功能为源桥。其微处
7、理器控制门提供可变的直流电压输出至直流链接电抗器，直流电抗器使电流波形平滑，并在系统运行范围内保持连续。电抗器输出至逆变器，逆变器是一个负荷换流的可控硅桥。逆变器也由微处理器控制，功能为负荷桥（见2-2.1.1节）。逆变器提供频率可变的交流电，输给同步电机的定子。2-1.1.1. 电气制动LCI整流器及逆变器桥使用同一个电源硬件，也都由基于微处理器电子控制。其功能可通过改变功率方向而反向。因此，同步电机可以通过向其交流绕组侧倒输能量来制动。因为这种反向能力，进线侧桥（在图21中标识为整流器）也被叫做源桥，负荷侧桥（标识为逆变器）也被叫做负荷桥。2-1.2. 励磁电压控制器同步电机磁场通常由无刷
8、励磁机励磁，它与电机转轴联接。无刷励磁机为绕线式转子感应电动机。其转子电压被整流用以提供同步电机的励磁电流。LCI控制柜包含向无刷励磁机提供定子电压的静态励磁电压控制器。LCI 电子控制（见2-1.3节）门/控制该电压控制器。其控制励磁以产生要求的磁通量，它还提供转子过流和欠励保护。为了适用滑环励磁，LCI提供直流桥励磁的控制，其控制硬件与无刷励磁机使用的相同。为了适用外部交流或直流励磁机，控制器完全支持任何控制信号一致的外部励磁。2-1.3. 基于微处理器的控制(参照图 2-3)LCI微处理器电子控制源桥和负荷桥的导通，程序向下列功能输入信号：衰减电源及负载母线电压信号至同步电源及负载晶闸管
9、控制门。电压反馈过电压和低电压监测来自电流互感器衰减电源及负载电流信号：调节器电流反馈电子式过电流监测软件式故障监测速度参考值过程要求，如停机和启动LCI控制器对过程指令和内部状态信号评估后，决定LCI 的停用、启动、报警或故障工况。如果在启动工况下，控制器向晶闸管桥及励磁电压控制器提供门信号。该信号是低电平的，由功率桥回路限制以提供必要的绝缘及功率水平2-2. 功率变换器运行注释系统原理图包含了每个用户要求的电源桥及负载桥配置。功率桥是6脉冲2路型（见2-4节，2-5是12脉冲桥的配置）。原理图显示了功率桥中的晶闸管整流器物理布置。可控硅按编号顺序导通。同步电机定子电压随着电源转换器的顺序导
10、通而变化。 图23 LCI 控制模块图图24显示了切换开关逆变器电流顺序导通的过程。该原理对整流桥和逆变桥都适用。相位控制开关是基于下列两个晶闸管特性。当加在晶闸管上的电压是正的，它能触发为导通状态。不允许电流反向通过。因此，在交流电压电路中，晶闸管电流变为时，截止并出现反向电压。电流转换必须在电压被加一正导通角前完成。这一角度必须持续足够长，以便先前的导通的晶闸管能在前面的电压施加前恢复为截止状态。这就是为什么电流的基波分量必须超前于逆变器/电机的电压，但滞后于整流器/电源的电压。为了成功整流， = 180 = 180 必须始终小于180 ，实际应用时的限制值为155。实际应用时的逆变器桥
11、角的最小值为25 。因此，电机的功率因数总是大于0。LCI控制系统必须与同步电机运行在超前功率因数的特性一致。图2-5为同步电机运行在超前功率因数的相量图。对于确定的磁通量，电压特性主要为转子磁场Ef1、直轴电流的去磁作用的函数，它产生的IDXAD2电压与励磁产生的电压相反。如图所示，定子电流IS随直轴电流IDXAD3的升高而升高。而这整流用的电机电压EG4降低，从而增大了位移角 。的增大进一步增大了定子电流，一直下去，直到平衡点到达一个新的运行点。在实践中，发电机磁场在大约010的转速范围是固定的，这样在较高速度时可以产生一个理想的可控的电机磁通量。转速高于10时，LCI运行在励磁可调模式下
12、。它调整其静态励磁电压控制器(EVC)的输出以维持发电机励磁在一个理想的水平上。2-3. 控制运行2-3.1. 同步无论运行在何种模式（见2-3.3及2-3.4节），电子控制必须使电源转换器和负载转换器的触发同步，通过衰减母线对地信号作主反馈，而使交流回路、同步电机母线电压同步。这种关联的控制使输入功率在两个转换器上产生相似的电压，然后对此电压积分来获得磁通量信号。磁通量信号的相交零点用以使触发两个转换器控制的锁相回路能够同步。在低速时，负载侧锁相回路激活前，如果闭环模式不激活，使用零点标记作为时间基准标记来激活强制整流运行方式。2-3.2. 整流LCI电源侧变换器总是运行在线性整流下。因此，
13、交流侧电压变换器是晶闸管的依次导通。负荷侧变换器可以根据发电机转速和磁感应强度，运行在强制整流（见2-3.3 ）或负荷整流模式下（见2-3.4）。当同步发电机转子（磁场）旋转时，几近正弦波形的磁场切割定子绕组，在定子中产生一个三相正弦电压。这些正弦电压相差120度相位角。反电动势的强度（CEMF）与转速和磁场强度成正比。在低转速下，感应电动势不足以使负荷侧变换器的晶闸管导通。因此，在这种模式下，负载变换器必须运行在强制整流模式下。2-3.3. 强制整流运行模式强制整流在以下情况时使用：当同步电机从零启动时低转速时，直至电机反电动势足以触发负载整流。（见图2-6 ）在强制整流运行时，负荷变换器的
14、导通是通过将电源侧转换器定相到转换限制来停止，直到直流链接电抗器感应电流为零。因此，直流链路电流被斩波成发电机频率角为60宽的片。强制整流运行有数种模式，可以分为两种类型数字脉冲环用以跟踪转子位置的模式非数字脉冲环的模式LCI初始启动（试运转）时，数字脉冲环在初始运行检查完成后才会选定。2-3.3.1. 非数字脉冲环的模式启动。在这种模式，启动电流必须足够大以使电机能在1个或2个逆变器导通时加速至0.5HZ。这大约是LCI 能可靠的感应电机磁场并开始控制扭矩和转速的最小频率。当从停止开始启动，LCI在一个固定频率下提供一个固定的电流给电机定子。该频率由调整STFREQ（启动频率）设置，而启动电
15、流由调整CRSTART（启动电流）设置（见第5节）。LCI控制磁通量达到足够的量级，转变为强制整流运行的分段触发模式，在这种模式下：逆变器的触发与电机磁场同步。电机在整功率因数附近运行可以得到最大扭矩。逆变器的触发可以每30调整。转速调节器起作用。在大约为5电机转速时负荷锁相回路可以锁定。逆变器触发分辨率增加至0.35，结束分段触发模式。强制整流模式在同步电机的频率达到可以提供足够的电动势来触发负载侧转换器导通时结束。此时，控制模式切换到负载整流模式运行。2-3.3.2.闭环启动LCI使用脉冲环以适应大的启动扭矩，计数环脉冲来保持对转子位置的跟踪。从停止位启动不依赖电机磁场的零相交。LCI斜升定子电流直至它监测到轴的转动。在这个位置上，
