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摘 要：變頻器直流共母線在石藥集團維生藥業(yè)離心機上的應(yīng)用的研究。
關(guān)鍵詞：變頻器、離心機

1 引言
在化工企業(yè)電氣傳動中，離心機的變頻傳動應(yīng)用十分普遍，由于工藝和驅(qū)動設(shè)備的各種緣由，再生能量的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)作，在通用變頻器中，對再生能量最常用的處置方式有兩種：（1）耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態(tài)；（2）使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動狀態(tài)（又稱再生制動狀態(tài)）。直流共母線的原理是基于通用變頻安裝均采用交－直－交變頻方式，當電機處于制動狀態(tài)時，其制動能量反應(yīng)到直流側(cè)，為了更好的處置反應(yīng)制動能量，人們采用了把各變頻安裝的直流側(cè)銜接起來的方式。譬如當一臺變頻器處于制動而另一臺變頻器處于加速狀態(tài)，這樣能量能夠互補。本文提出了一種通用變頻器在化工企業(yè)離心機中共直流母線的計劃，并論述了其在離心機上回饋單元的進一步應(yīng)用。 目前直流共母線有多種方式：
（1）公用一個獨立的整流器
該整流單元能夠是不能逆變，也能夠是可逆變的。前者能量經(jīng)過外接制動電阻耗費掉，后者能夠充沛地將直流母線上的多余能量直接反應(yīng)到電網(wǎng)中來，具有更好的節(jié)能、環(huán)保意義，缺陷是價錢比前者要高。
（2）大變頻單元接入電網(wǎng)
小變頻器公用大變頻器的直流母線，小變頻器不需接入電網(wǎng)，故也不需求整流模塊，大變頻器外接制動電阻。
（3）每個變頻單元各自接入電網(wǎng)
每個變頻單元均帶有整流、逆變回路并外接制動電阻，直流母線互相銜接起來。這種情形多用于各變頻單元功率接近的狀況。崩潰后還能夠獨立運用，互不影響。
本文引見的直流共母線為第三種方式，相比前兩種有很大優(yōu)勢：
a、共用直流母線能夠大大減少制動單元的反復(fù)配置，構(gòu)造簡單合理，經(jīng)濟牢靠。
b、共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯(lián)儲能容量大，能減少電網(wǎng)的動搖。
c、各電動機工作在不同狀態(tài)下，能量回饋互補，優(yōu)化了系統(tǒng)的動態(tài)特性。
d、各個變頻器在電網(wǎng)中產(chǎn)生的不同次諧波干擾能夠相互抵消，減少電網(wǎng)的諧波畸變率。

2改造前變頻調(diào)速系統(tǒng)計劃

2.1離心機控制系統(tǒng)引見
改造的離心機共12臺、每臺控制系統(tǒng)都是一樣。變頻器為艾默生EV2000系列22kW，恒轉(zhuǎn)矩型，回饋單元皆為加能的IPC-PF-1S回饋制動單元，一切控制系統(tǒng)集中在一個配電室中。兩臺離心機共用一個GGD控制柜，限于篇幅只畫出其中四臺，其他八臺與此相似。系統(tǒng)圖如圖1所示。

 
圖1 改造前變頻器及制動單元系統(tǒng)原理圖

由圖1可知，每一臺變頻器需求一臺回饋制動單元，各自的控制系統(tǒng)完整獨立，

2.2剎車時制開工作剖析
當離心機剎車時，電動機將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)，系統(tǒng)中所貯存的機械能經(jīng)電動機轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這時，假如變頻器中沒采取耗費能量的措施，這局部能量將招致中間回路的儲能電容器的電壓上升，此時電容的直流母線電壓抬升，當升至680V時，制動單元開端工作，即回饋多余的電能到電網(wǎng)側(cè)，此時單臺變頻器直流母線電壓維持在680V（有的690V）以下，變頻器不至于報過電壓毛病。單臺時變頻器制動單元剎車時的電流曲線如圖2，剎車時間為3分種，測試儀器為FLUKE 43B 單相電能質(zhì)量剖析儀，剖析軟件為《FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1》。

 
圖2 制動單元工作時的電流曲線
由此可見每次剎車時，制動單元必然工作，最大電流達27A。而制動單元的額定電流為45A。顯然制動單元處于半載狀態(tài)。

3、改造后變頻調(diào)速系統(tǒng)計劃

3.1共直流母線的處置辦法
采用共用直流母線很重要的一點就是上電時必需充沛思索到變頻器的控制、傳動毛病、負載特性和輸入主回路維護等。該計劃包括3相進線（堅持同一相位）、直流母線、通用變頻器組、公共制動單元或能量回饋安裝和一些隸屬元件。 關(guān)于通用變頻器而言，圖3所示為在其中一種應(yīng)用比擬普遍的計劃。選用第三種改造計劃后的主電路系統(tǒng)圖如圖3，圖3中空氣開關(guān)Q1至Q4是每個變頻器的進線維護安裝，KM1至KM4為每臺變頻器的上電接觸器。KMZ1至KMZ3為直流母線的并聯(lián)接觸器。1#、2#離心機共用一個制動單元，組成一組，3#、4#離心機共用一個制動單元，組成一組，當兩組都正常時能夠并接在一同。同時也是基于現(xiàn)場操作工人的工作時序，1#、2#離心機不同時剎車，3#、4#離心機不同時剎車。正常工作時普通為兩臺離心機1#、3#為一組，2#、4#為一組，四臺離心機普通不會同時剎車。由于實踐工作現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境常常會招致電網(wǎng)的動搖并發(fā)作高次諧波。也可用于增加電源阻抗并輔佐吸收左近設(shè)備投入工作時產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰，從而最終維護變頻器的整流單元。每臺變頻器也能夠運用進線電抗器來有效地避免這些要素對變頻器的影響。本項目改造中由于原設(shè)備沒有裝進線電抗器，故并沒有畫出進線電抗器及其他諧波管理安裝。

圖3 改造后變頻器及制動單元系統(tǒng)原理圖

3.2控制系統(tǒng)的計劃
控制線路如圖4，四臺變頻器上電后，每臺變頻器運轉(zhuǎn)準備好后，設(shè)置變頻器毛病繼電器輸出端子的輸出選項為“變頻器運轉(zhuǎn)準備好”，只要變頻器上電，并且正常以后，才能夠并接在一同，如恣意一臺有毛病，直流母線接觸器就不吸合。變頻器毛病繼電器輸出端子TA、TC為常開觸點，上電后變頻器“變頻器運轉(zhuǎn)準備好”，各變頻器的TA、TC吸合，直流母線并聯(lián)接觸器依次吸合。否則接觸器就斷開。

 
圖4 改造后的制動單元并聯(lián)控制原理圖

3.3該計劃特性
（1）運用一個完好的變頻器，而不是單純的整流橋加多個逆變器計劃。
（2) 不需求有別離的整流橋、充電單元、電容組和逆變器。
（3）每一個變頻器都能夠單獨從直流母線中別離進去而不影響其他系統(tǒng)。
（4）經(jīng)過連鎖接觸器來控制變頻器的DC共用母線的聯(lián)絡(luò)。
（5）連鎖控制來維護掛在直流母線上的變頻器的電容單元。
（6) 一切掛在母線上的變頻器必需運用同一個三相電源。
（7) 變頻器毛病后快速地與 DC 母線斷開以進一步減少變頻器毛病范圍。
3.4變頻器主要參數(shù)設(shè)置
運轉(zhuǎn)命令通道選擇 F0.03=1
最高操作頻率設(shè)定 F0.05=50
加速時間1設(shè)定 F0.10=300
減速時間1設(shè)定F0.11=300
毛病繼電器輸出選擇 F7.12=15
AO1輸出功用 F7.26=2

3.5 改造后的測試數(shù)據(jù)
停車時進線電壓： 3PH 380VAC
母線電壓： 530VDC
直流母線電壓： 650V

4、節(jié)能剖析
回饋制動單元相比電阻能耗制動自身就是一種節(jié)能的應(yīng)用，可是請求每臺變頻器需求剎車時配用一臺制動單元。必然請求有幾臺變頻器就得配幾臺制動單元，而制動單元的價錢和變頻器價錢相差不大，工作持續(xù)率卻不是很高。共用直流母線變頻器驅(qū)動在離心機上的普遍應(yīng)用，較好的處理了當一個變頻器升速，另一個變頻器剎車時，平衡了“一個吃不飽、一個吃的吐”，的問題，該計劃減少了制動單元的反復(fù)設(shè)置，降低了工作次數(shù)的，也減少了對電網(wǎng)的干擾次數(shù)，進步了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在減少設(shè)備投入，增加設(shè)備運用率，節(jié)約設(shè)備、節(jié)能方面有特別重要的意義。

5 結(jié)束語
通用變頻器共用直流母線的普遍應(yīng)用，較好的處理了電能耗費與電能回饋時間段不同步這個問題，對減少設(shè)備投入、降低電網(wǎng)干擾和進步設(shè)備應(yīng)用率有特別重要的意義。

參考文獻
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