（中国石化股份有限公司广州分公司机械动力部，广东广州510726）控制技术研制开发成功的新一代同步电机励磁柜。它采用先进的大功率模块（I1BT）取代可控硅（SCR），用只有几斤重的高频变压器取代近半吨重、体积庞大的工频变压器。本文主要分析新型高频开关同步电机励磁柜具有高效节能、稳定可靠等优点，在我厂空分装置中成功应用，并取得良好经济效益。

　　1刖目同步电机是一种特殊的交流电机，正常工作时需要励磁柜提供励磁电流。过去旧式同步电机励磁控制柜采用工频变压器和可控硅整流励磁控制方式，运行效率低、能耗大、故障率高、运行不稳、调试维修困难，给正常生产带来诸多不利影响。为了保证生产装置的稳定运行，节能降耗，1999年对我厂化肥空分K9701B同步电机励磁柜进行更新改造，采用新型无工频变压器高频开关同步电机励磁柜取代原有的旧式工频变压器可控硅励磁柜。

　　2基本工作原理及技术组成新型高频开关式同步电机励磁柜采用大功率高频开关电源技术、PWM技术，同时巧妙地利用逆变回路中的电感电压和电流的谐振，采用ZCC（零电流控制）使开关器件在其电流过零时关断；采用ZVC（零电压控制）使开关器件在其电压为零时导通，从而实现完整的PWM-ZCC/ZVC控制技术。它用大功率模块（IGBT）取代可控硅（SCR），用只有几斤重的高频变压器取代近半吨重、体积庞大的工频变压器。

　　主电路组成如所示。

　　流桥ZL与滤波电容C1、C2滤波获得。

　　由四个相同的IGBT管T1-T4组成两个桥以及高频变压器BZ、隔直电容C3等元件组成。T3、T4一组桥臂组成零电压开通单元（ZVC单元），对T3、T4零电压开通、强迫关断。T1、T2?组桥臂组成零电流关断单元（ZCC单元），对T1、T2采取强迫开通，电流过零关断。

　　次级回路：由快速整流二极管D5、D6及感性负载组成。

　　桥式逆充电路工作过程：为了使T1-T4在PWM-ZCC/ZVC控制下正常工作，PWM-ZCC/ZVC驱动电路提供了T1~T4需的驱动脉冲P1~P4，即：ZVC逆变桥臂T3、T4开关采用超前脉冲驱动，保T3、T4管在Vec=0时导通。

　　ZCC逆变桥臂T1、T2采用即时驱动脉冲强迫开通，检测电流过零使脉冲降落关断。

　　设某一时刻，T1、T4管导通，直流电源E（7）端接桥臂a点，（-）端则与桥臂b点相通，促使高频变压器初级电流由前一时刻的b点向a点流动逐渐转向由a点向b点流动，此时高频变压器初级等同电感L和电阻R串联，即在a、b两点形成一LCR串联谐振电路，电流iab以LCR固有规律变化，当iab由b流向a转向由a流向b并达到某一值时，在控制电路的控制下，使P4脉冲消失，T4管关断，由于感性负载电流不能突变，此时电流iab向T4管并联电容C5充电，使电容C5两端电压（即T4管ec两端电压）则由零压向E变化，当变化至VC5=E时，由于续流二极管D3之作用，电容C5电压的变化即停止，电流U通过T1串联回路LCR、D3流向电源（7）。电流变化规律取决于回路LCR参数。在！0时，T1关断。在P1消失后输出P2脉冲，由于T3管两端电压（Vce）向零压变换，当达到VC4=0时，驱动电满足零压开启的条件，T3管处于开通状态，从而使逆变电流逐渐转化为b点流向'点，其依然按LC*回路规律变化。

　　在桥b两点之间的负载上获得电流，并通过高频变压器变换给次级，提供励磁电流。

　　3节能效果分析新型高频开关式同步电机励磁柜与旧式工频变压器硅整流控制同步电机励磁柜相比，其节能效果主要从效率！

　　及功率因数COS"两方面进行分析比较。

　　新型励磁柜采用高频变压器，该变压器是单相变压器，匝数少（只有几匝），绕组导线截面大；而旧式励磁柜采用工频变压器，三相绕组，匝数多（比高频变压器多得多），绕组导线截面小，因而绕组电阻*旧>>*新。

　　另外，新型励磁柜主回路工作于高压600V，电流I很小。

　　高频变压器采用铁氧体铁芯，与旧式工频变压器的硅钢片相比，剩磁和矫顽力要小得多，因而磁滞损耗也小得多。

　　P涡耗！K/p，新型高频开关式励磁柜与旧式励磁柜相比，Fi新<<因此，新型高频开关式同步电机励磁柜与旧式工频变压器硅整流控制同步电机励磁柜相比，其效率！新>>！旧，功率因数cos"新>>cos"旧，故新型频开关式同步电机励磁柜具有非常好的节能效果。

　　4实际应用效果1999年11月利用化肥空分大修机会，对化肥空分压围3变版器原理及其等效图缩机K9701B同步电机励磁柜进行更新改造，采用新型无工频变压器高频开关同步电机励磁柜（型号GL-n）取代原有的旧式工频变压器可控硅励磁柜（KGLF10）。对K9701B同一台电机（该电机型号TK250-14/1180，额定功率250kW，额定电压6000V，额定电流29A.），在相同工况下，新型励磁柜使用前后，励磁柜的运行参数对比见对于新型励磁柜，年耗电量W新=1.732xV线xI线xcos"X年工作小时对于旧式励磁柜，年耗电量W旧=1.732xV线xl线xcos"x年工作小时表1型号励磁电流（A）励磁电压（V）输入电压（V）输入电流运行一年可节电：新一W由此可见，新型高频开关励磁柜的节电效果非常可观。另外，新型高频开关励磁柜采用二极管整流、高频开关调压，与采用可控硅整流、调压的旧式励磁柜相比，大大提高了功率因数，降低供电电流，减少供电线路的损耗，降低供电线路的投资。由于是二极管整流，大大降低励磁柜对电网的谐波干扰，净化电网，这对容易受干扰的DCS控制系统尤其重要。

　　5结束语新型高频开关同步电机励磁柜采用选进的大功率高频开关电源技术及PWM-ZVC、ZCC控制技术，采用大功率模块（IGBT）取代可控硅（SCK），采用铁氧体铁芯高频变压器代替普通硅钢片工频变压器，并采用模块式结构，控制部分采用全数字控制器。与旧式励磁相比，新型高频开关励磁柜节能高，稳定性好，可靠性高，补偿速度快，稳压范围广。在我厂安装使用的第一台新型高频开关励磁柜己稳定运行3年多，取得很好的经济效益。该新型励磁柜己在我厂推广使用，必将取得更大经济效益。