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3 变频起动仿真分析
3.1变频起动原理
同步电机转子速度为：
n＝n0＝60 f/P（1）
异步电机转子速度为：
n＝（1-s） n0＝（1-s）60f/P （2）
式中，n0为同步转速；n为转子转速；f为电源频率；P为极对数。
由式（1）、式（（2）可知，当极对数P不变时，转子转速n和电源频率.f成正比，因此连续改变供电电源频率，可平滑调节电机转速。式（2）是同步电机异步起动时转子转速和频率间的关系，在这种情况下，同步电机相当于异步电机。
变频起动时，希望气隙磁通量0m基本保持不变，因此磁路饱和程度、激磁电流和电机功率因数均可基本保持不变。由于忽略定子漏阻抗压降时U1≈E1≈4.44f1N1k W1φm（其中，E，为感应电动势；U1为定子电压；五为电网频率；N1为定子绕组匝数；kw1为绕组基波绕组因数），因此要保持φm不变，应使定子端电压与频率成比例地调节，即：
另外，一般生产过程中，希望调速时电机的过载能力保持不变，即保持最大转矩不变。同步电机的最大转矩Tm为：
式中，C为常数。
由式（（3）、式（（4）可知，在改变频率的同时，相应地改变定子电压，使
不变，即保持磁通不变，就能保持最大转矩Tm不变。
3.2变频起动方案设置及仿真分析
变频器的过载能力为1.2～1.5倍。为了确保变频器不过载，根据现场经验，27MW大功率电机起动时间一般设置为100～120s，在本算例中设置为100s，初始起动频率设置为1Hz。起动方案设置两种，即线性方式起动方案和“S”形方式起动方案，起动过程中电压随频率成比例增大，始终保持U/f恒定。下面分别就两种起动方案结果进行分析。
3.2.1起动方案
线性方式起动频率控制为额定频率的2%（1Hz），频率在100s内呈线性上升至100%，如图3所示。“S”形方式起动频率控制为额定频率的2%，在开始阶段和结束阶段，频率上升加速过程较缓慢，而在中间阶段，加速较快，如图4所示。同步电机起动类型页选取带10％额定负荷起动，待电机起动成功后，维持10％额定负荷2s不变，然后在6s内呈线性加载到100％额定负荷。
3.2.2起动电机机端电流比较
在上述设置条件下，分别完成线性方式、“S”形方式的电机起动仿真计算，得到电机机端电流变化曲线如图5、图6所示。采用线性方式或“S”形方式起动时，都会产生电流冲击，峰值均约为电机额定电流的12.3%; 100s起动成功后，电机电流上升是由电机负荷加载过程引起。
