图10-20 同步电动机控制主回路结构图

图10-20 为大型烧结鼓风机上应用的同步电动机变频启动系统。同步电动机参数为 6000 V、4000 kW、1000 r/min；变频器选用意大利 ANSALDO 公司的负载换向式 SILCOVERT S 型同步变频器。要求电动机由空载启动后切换到电网，在电网供电下加载至额定负载。启动过程如下：启动前先选择电动机，假设选择 M1 进行启动。

（1）启动开始。变频器发出脉冲指令使励磁电源接通，为同步电动机提供 100% 空载励磁电流，再保持此励磁电流不变的情况下速度指令从零开始缓慢增加，电动机开始启动运转。

（2）加速运行。变频器保持 U/f 不变特性下，频率与电压均线性增加，电动机逐步加速至 48 Hz。

（3）励磁模式切换。当频率达 48 Hz 时，励磁电流从恒磁模式切换到电压闭环调节模式，即励磁电流给定值由电动机电压与电网电压的误差进行调节，如图10-21 所示。

图10-21 励磁电流的闭环控制

因励磁电流变化可调节功率因数并使同步电动机转矩角特性产生小量变化，实际上构成电压反馈的电动机同步跟踪系统。当系统调整稳定时，同步电动机端电压与电网电压之差以衰减振荡趋近于零。

（4）同步切换。当励磁系统电压调节器鉴别到电压误差小于 1% 时进入同步切换控制，此时变频器计算电动机电压与电网电压的相位差；一旦相位差为零，发出切换信号。接通 K1（或 K2）、断开 K3（或 K4），电动机转由电网供电。启动完成后变频器再去启动另一台电动机 M2。

进行变频器和电网之间切换时，最主要要求是尽可能减少切换过程对电网和变频器的冲击。为实现性能与价格间平衡，应根据电动机功率和种类选择切换方案；同时选择变频器时也要考虑其是否具有切换控制所要求的功能。有的变频器可独立实现切换控制，有的可能需在 PLC 配合下进行切换控制。