变频器装置（精选11篇）
变频器装置 篇1
摘要：简述了变频器的工作原理和基本性能, 并且对变频器应用和选型过程中的注意事项以及如何根据负载的性质来确定选用变频器的型号进行了较详细的说明。
关键词：变频器,负载性质,谐波抑制
异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。作为高能耗设备, 其输出功率不能随负荷按比例变化, 大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节, 而电动机消耗的能量变化不大, 从而造成很大的能量损耗。近年来, 随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛, 使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。
1.变频调速原理
式中 n——异步电动机的转速;
f——异步电动机的频率;
s——电动机转差率;
p——电动机极对数。
由式 (1) 可知, 转速n与频率f成正比, 只要改变频率f即可改变电动机的转速, 当频率f在0～50Hz的范围内变化时, 电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。
变频器主要采用交—直—交方式, 先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器, 逆变部分为IGBT三相桥式逆变器, 且输出为PWM波形, 中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
2.谐波抑制
变频器使用的突出问题就是谐波干扰, 当变频器工作时, 输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且基本达到国家标准要求, 但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。
变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大, 引起转矩脉动;而较高次的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加, 使电机出力不足, 故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
由于变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路, 中间滤波部分采用大电容作为滤波器, 所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流, 呈较陡的脉冲波, 其谐波分量较大。为了消除谐波, 主要采用以下对策。
1.增加变频器供电电源内阻抗
通常情况下, 电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用, 这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小, 内阻抗值相对越大, 谐波含量越小;电源容量相对变频器容量越大, 则内阻抗值相对越小, 谐波含量越大。所以选择变频器供电电源变压器时, 最好选择短路阻抗大的变压器。
2.安装电抗器
安装电抗器实际是从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧或变频器的直流侧安装电抗器或两侧同时安装, 可抑制谐波电流。
3.变压器多相运行
通常变频器的整流部分是6脉波整流器, 所以产生的谐波较大。应用变压器的多相运行, 如使相位角互差30°的Y-△、△-△组合的2台变压器构成相当于12脉波整流器, 则可减小谐波电流, 起到谐波抑制作用。
4.调节变频器的载波比
提高变频器载波比, 可有效抑制低次谐波。
5.应用滤波器
滤波器可检测变频器谐波电流的幅值和相位, 并产生与谐波电流幅值相同、相位相反的电流, 从而有效地吸收和消除谐波电流。
3.负载的匹配
1.平方转矩负载
风机类、泵类负载是工业现场应用最多的设备, 变频器在这类负载上的应用最多, 它是一种平方转矩负载。一般情况下, 具有U/f=const控制模式的变频器基本都能满足这类负载的要求, 下面根据这类变频器的主要特点介绍选型时需要注意的问题。
(1) 避免过载
风机和水泵一般不容易过载, 选择变频器的容量时保证其稍大于或等于电动机的容量即可;同时选择的变频器的过载能力要求也较低, 一般达到120%/min即可。但在变频器功能参数选择和预置时应注意, 由于负载的阻转矩与转速的平方成正比, 当工作频率高于电动机的额定频率时, 负载的阻转矩会超过额定转矩, 使电动机过载。所以, 要严格控制最高工作频率不能超过电机额定频率。
(2) 避免共振
由于变频器是通过改变电动机的电源频率来改变电机转速实现节能效果的, 就有可能在某一电机转速下与负荷轴系的共振点、共振频率重合, 造成负荷轴系不能容忍的振动, 有时会造成设备停运或设备损坏。所以在变频器功能参数选择和预置时, 应根据负荷轴系的共振频率, 通过设定跳跃频率点和宽度, 避免系统发生共振现象。
(3) 憋压与水锤效应
泵类负载在实际运行过程中, 容易发生憋压和水锤效应, 所以变频器选型时, 在功能设定时要针对这个问题进行单独设定。
a.憋压
泵类负载在低速运行时, 由于关闭出口门使压力升高, 从而造成泵汽蚀。在变频器功能设定时, 通过限定变频器的最低频率来限定泵流量的临界点最低转速, 可避免此类现象的发生。
b.水锤效应
泵类负载在突然断电时, 由于泵管道中的液体重力而倒流。若逆止阀不严或没有逆止阀, 将导致电机反转, 因电机发电而使变频器发生故障或烧坏。在变频器系统设计时, 应使变频器按减速曲线停止, 在电机完全停止后再断开主电路, 或者设定“断电减速停止”功能, 可避免该现象的发生。
2.启/停时变频器加速时间与减速时间的匹配
由于风机和泵的负载转动惯量比较大, 其启动和停止时与变频器的加速时间和减速时间匹配是一个非常重要的问题。在变频器选型和应用时, 应根据负荷参数计算变频器的加速时间和减速时间来选择最短时间, 以便在变频器启动时不发生过流跳闸和变频器减速时不发生过电压跳闸的情况。但有时在生产工艺中, 对风机和泵的启动时间要求很严格, 如果上述计算的时间不能满足需求时, 应该对变频器进行重新设计选型。
3.恒转矩负载
带式输送机是恒转矩负载的典型例子。恒转矩负载的基本特点为:在负荷一定的情况下, 负载阻转矩取决于皮带与滚筒间的磨擦阻力和滚筒的半径。这类负载转矩和转速的快慢无关, 所以在调节转速过程中, 负载的阻转矩保持不变。
恒转矩负载在选择变频调速系统时, 除了按常规要求外, 应对变频器的控制方式进行选择。
a.负荷的调速范围
在调速范围不大的情况下, 选择较为简易的V/F控制方式的变频器;当调速范围很大时, 应考虑采用有反馈的矢量控制方式。
b.恒转矩负载只是在负荷一定的情况下负载阻转矩是不变的, 但对于负荷变化时其转距仍然随负荷变化。当转矩变动范围不大时, 可选择较为简易的V/F控制方式的变频器;但对于转矩变动范围较大的负载, 应考虑采用无反馈的矢量控制方式。
c.如果负载对机械特性的要求不高, 可考虑选择较为简易的V/F控制方式的变频器;而在要求较高的场合, 则必须采用有反馈的矢量控制方式。
4.结束语
以上是作者在变频器选型及应用中取得的一些经验, 供有关人员在变频器选购和应用时参考。随着变频器的高智能化、高可靠性、低价格和免维护, 变频器节能降耗的作用会更加明显。
变频器装置 篇2
国产大功率交流变频调速装置的研究
随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的发展,大功率交流变频调速得到长足的发展,并在国民经济各领域广泛应用.例如在国防与交通领域,大功率交流变频调速是大型舰船电力推进、高速机车牵引和磁悬浮列车的`核心设备.在能源工业中,采用交流调速来驱动矿井提升机,西气东输和南
作 者：李崇坚 作者单位：冶金自动化研究设计院 刊 名：电气时代 英文刊名：ELECTRIC AGE 年，卷(期)： “”(5) 分类号： 关键词：变频器装置 篇3
关键词： 方波； 变频； 电磁场； AVR单片机
中图分类号： TN 712文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.02.016
An electromagnetic device with frequency conversion for
fouling control and removal
HOU Honglu， QI Jingjing， HUANG Dingjin
（School of Optoelectronic Engineering， Xi’an Technological University， Xi’an 710021， China）
Abstract： A kind of circuit based on square wave is designed to solve the problem of equipment corrosion caused by fouling in the pipeline. The square wave with variable frequencies is generated by AVR micro controller unit. After being processed through the driving circuit， the electricity signal driving the coil produces a magnetic field. Under the effect of electromagnetic， dirt ion is removed from the pipe wall. Experimental results demonstrate the square wave with the frequency conversion from 0 Hz to 6 MHz. The duty ratio is fifty percent and the driving power is 72 W. The equipment has high efficiency and wide applications and is easy to installation. Besides， the power consumption is low.
Keywords： square wave； frequency conversion； electromagnetic field； AVR micro controller unit
引言日常生活和工业生产中水垢现象非常普遍，如不加以预防处理，危害极大。传统的化学除垢方法虽效果明显，但由于引入了其他有害杂质，且化学药剂本身存在着安全隐患，因而，不适合于人类日常生活中管道的防垢与除垢。物理除垢是用声、光、电、磁等技术及其相应设备来改变水中各种离子和分子的运动状况，实现除垢、防垢的目的，由于其具有节能环保的优势因而引起了人们的广泛关注[1]。目前，常用的物理防垢除垢方法有超声波处理法，磁化处理法，静电场处理法以及电磁场除垢法[2]。超声波防垢除垢需要复杂的超声波发生装置，磁化处理法的磁场稳定性差，静电场处理法需要额外电能产生电场，而电磁场除能够有效除垢防垢外，还能对水质起到杀菌、灭藻的作用。本文基于电磁场除垢机理，将频率连续变化的电信号送入缠绕在管道上的漆包线圈，产生变化的电磁场。在电磁场作用下，污垢离子脱离管道壁，实现防垢除垢目的。1变频电磁防垢除垢机理水垢的主要成分为碳酸钙和碳酸镁。水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成，通常80%的水分子以氢键缔合成水分子团的形式存在，这种水分子团对碳酸钙的溶解度较低，使水垢很容易析出，并附着在管道内壁。当电磁场振动频率同水分子自然频率相同时将产生共振现象，使氢键断裂，水分子变成单个极性水分子。该微小水分子可渗透、包围、溶解水系统中形成的垢层，同时使悬浮在水中的钙离子和镁离子形成特殊的文石碳酸钙晶体，其表面无电荷，无法在管道上吸附[35]。不同环境下水温、硬度、黏度、pH不同，其共振频率也不相同。变频电磁防垢除垢系统可产生频率不断变化的电磁场，不同条件下的水分子与频率不断变化的电磁场产生共振，达到防垢除垢的目的。光学仪器第37卷
第2期侯宏录，等：一种防垢除垢的变频电磁场发生装置
2变频电磁防垢除垢系统方案理论分析与实验结果表明，方波信号的防垢除垢效果较之其他信号更为明显。原因在于：首先，方波的变化更为剧烈，所产生的电磁场能对水中的离子和分子产生较大的扰动；其次，方波信号含有丰富的谐波成分，使水分子团与外加电磁场实现共振的机率更大[4]。因此本系统选用30 min内频率从0 Hz～6 MHz连续变化的方波作为驱动信号，系统以72 W的输出功率驱动线圈产生变化的电磁场。系统原理框图如图1所示，主要由AVR单片机ATmega16、按键控制模块、串口通信模块、光耦隔离电路、驱动电路及线圈组成。按键开启后系统上电，AVR单片机产生两路PWM波信号[67]，由于AVR
图1电磁除垢防垢系统原理框图
Fig.1The diagram of electromagnetic prevention and
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foulingremoval system
图2电源模块原理图
Fig.2The diagram of power module
单片机产生的方波信号其负载能力低，不能直接驱动负载线圈，需要利用驱动电路对AVR单片机产生的信号加以放大。为了提高系统稳定性和可靠性，AVR单片机和驱动电路之间设计光耦隔离电路实现信号隔离[89]。驱动电路对信号放大并传输至线圈产生电磁场。串口通信模块将AVR单片机PWM波信号参数发送给上位机，供工作人员配置波形参量。3变频电磁防垢除垢系统电路设计
3.1电源模块整个系统外部输入36 V直流作为电机驱动电源，采用LM2576电源芯片将其转换为5 V直流后为AVR单片机、串口通信电路、ISP下载电路、光耦隔离电路供电。图2为电源模块原理图。输入端旁路电容C1选择470 μF的铝电解电容防止出现大的瞬间电压。输出端续流二极管选择开关速度快、正向压降低、反向恢复时间短的肖特基二极管，储能电感有高的通流量，C2选择470 μF钽电容用于输出滤波以及提高环路的稳定性。
3.2基于AVR单片机的控制电路设计图3为ATmega16单片机工作最小系统，通过配置代码，单片机输出端口PD4、PD5产生两路相位相反的PWM波[6]。
图3单片机工作最小系统
Fig.3Micro controller unit system
ATmega16作为主控芯片，其外围电路包括晶振、复位电路、ISP下载电路、串口通信电路。选用12 MHz晶振为单片机提供工作时钟。单片机程序运行发生错误时，可由复位电路恢复处理器至初始工作状态。ISP下载电路实现单片机的程序烧写。对于AVR单片机，当RESET为低电平时，可以通过串行SPI接口对其片内的Flash程序存储器进行在线编程。配置代码时，PC机与AVR单片机属于主从关系，PC机为主机，单片机为从机。主机发出的串行数据经MOSI引脚传入从机，由从机返回的数据经MISO引脚传向主机。SCK为串行时钟脉冲，由主机发往从机，主机通过SCK脉冲控制与从机传输数据。AVR单片机产生的方波信号通过串口通信模块发送给上位机，检测人员判断方波信号的频率、占空比及高低脉冲宽度是否符合要求。单片机输出为TTL/COMS电平，该电平规定逻辑0电平为0 V，逻辑1电平为5 V，计算机采用负逻辑的RS232电平，规定逻辑0电平为3～15 V，逻辑1为-15～-3 V，所以计算机与单片机之间通讯时需加MAX232电平转换芯片。
图4光耦隔离电路
Fig.4Opticalcoupling isolation circuit3.3光耦隔离电路光耦隔离电路选用单通道高速光耦合器6N137，其电路原理如图4所示。信号从引脚2和3输入，输入端有两种接法，分别得到反相或同相逻辑传输。本系统采用同相逻辑传输，引脚3接输入信号，引脚2接高电平。单片机输出两路PWM波通过两路光耦隔离电路，方波信号由引脚3输入，输出为Port2。
3.4驱动电路单片机产生的电流无法满足线圈产生电磁场的要求，设计驱动电路对线圈前端信号进行放大，可提供给负载的最大电流为2 A，电压为36 V。本系统选用步进电机专用控制器L298作为驱动电路主芯片，图5为驱动电路原理图。使能输入端ENA接AVR单片机PD3口，当PD3口为高电平时芯片使能，引脚5和7为输入端，分别接两路方波信号，引脚2和3为输出端用来连接负载线圈。当L298从工作状态转换到停止状态时会形成反向电流，电路中的4个二极管起到保护芯片的作用。
3.5电磁转换电感线圈将驱动电路输出的电信号转换为对应的幅值调制磁信号。本系统中的电感线圈是由直径为1.5 mm的漆包线在直径40 mm的铜质管道上单层绕制500匝。通电线圈内的方波电流在管道内部产生变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场产生变化的电场，在管道内形成变频电磁场。图5驱动电路
Fig.5Driving circuit
图6电磁防垢除垢电路实物
Fig.6The photo of electromagnetic prevention
and foulingremoval system
图7电磁防垢除垢电路程序流程图
Fig.7The flow chart of the program for electromagnetic
prevention and foulingremoval circuit
4系统电路板级实现
4.1电路布局布线电磁防垢除垢电路电源线和地线形成电流回路驱动整个电路系统，流经电流较大，应尽量减小导线的分布电阻，同时为了得到较为平坦的零电势点，增大电源线和地线宽度为0.75 mm。在元器件布局过程中考虑到LM2576电源芯片工作时发热量高，放置该芯片于PCB板靠近边缘处，且在LM2576芯片的下方添加焊盘加快散热速度。考虑到电磁兼容性及电路内部模块之间相互干扰，在便于信号流通的前提下，将各信号处理芯片分散排布于整块PCB板上。为了减少外界噪声干扰，PCB板上滤波电容放置于距离芯片信号输入管脚处，对PCB电路板进行覆铜，外加屏蔽壳处理。图6为电磁防垢除垢电路实物图。
4.2代码设计电磁防垢除垢电路程序流程图如图7所示。本系统选用16位定时器/计数器，工作模式为占空比和频率均可调的相位修正PWM，该模式下的PWM频率f可由如下公式获得，即f=fclk2·N·TOP式中：fclk为时钟频率；N为预分频因子（18、64、256或1 024）；TOP为计数器计数序列的最大值，其值可以为固定值0x00FF、0x01FF、0x03FF，或是存储于寄存器OCR1A或ICR1里的数值。5系统性能测试及分析
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5.1变频信号特征检测用示波器跟踪检测，得到占空比为50%，频率在0 Hz～6 MHz随时间变化而变化的方波信号。图8和图9是利用示波器检测到电磁信号发生装置在30 min内两个时间点的波形图。两幅图中的信号均为方波信号，时间差为12 min，频率由174.062 kHz变成2.515 MHz，满足变频特性。
图8频率为174.062 kHz信号波形
Fig.8The waveform of the signal with
174.062 kHz frequency图9频率为2.515 MHz信号波形
Fig.9The waveform of the signal with
2.515 MHz frequency
5.2电磁场特性检测图10为方波信号从0 Hz～6 MHz变化过程中，利用高斯计对管道中心位置的磁场强度进行测量的结果。由图10可知，方波频率在500 kHz以内时，磁感应强度随着方波频率的增大而增大；当方波频率大于500 kHz时，磁感应强度在0.8～1.2 mT范围内波动。说明通电后的电感线圈产生了电磁场，且达到稳定后电磁场强度维持在一定范围内。
5.3除垢防垢特性检测选用铜管作为水流管道，试验前标记水管质量。使含有碳酸钙和碳酸镁的溶液流过水管并形成水垢[10]，再次记录水管质量并计算结垢量为2.5 g。将变频电磁场发生装置安装在测试水管上，每隔3 h测量一次水管质量。得到除垢量与时间的关系如图11所示。从图11可以看出，该装置连续除垢接近20 h时，除垢量约为2.5 g且水管内部无新的水垢产生，达到了除垢防垢的目的。
图10方波信号频率与磁感应强度关系
Fig.10The relationship between the frequency of
the square wave signal and the magnetic induction图11除垢量与时间的关系
Fig.11The relationship between foulingremoval
amount and time
6结论
本文设计了一种基于AVR单片机的变频电磁信号发生电路，该装置克服了传统防垢除垢装置系
统复杂、效率低等除垢防垢效果不理想的弊端，解决了单一频率电磁信号无法实现变频共振从而引起除垢低效或除垢失败的问题。理论分析和实验结果均验证了防垢除垢系统方案的可行性，整个电路系统结构紧凑、功耗低、便于操作，仅需36 V直流电源即可正常工作。参考文献：
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（编辑：程爱婕）
变频器低电压穿越装置的研究 篇4
由于系统故障导致变频器低电压跳闸, 从而危及机组安全运行, 此类事故引起了有关管理部门和科研部门的高度重视。经调查, 事故的主要原因是火电厂内部辅机系统变频器不具备低电压穿越能力, 当系统由于故障造成电压降低时, 辅机系统变频器不能躲过系统保护隔离故障元件时间, 在系统保护正确动作未完成前, 变频器由于低压保护动作跳闸, 引起辅机循环系统停运, 进而造成机组跳闸或锅炉灭火。此类非计划停机事故, 直接影响生产的连续性和经济性, 并造成电气设备损坏[1]。
1 变频器拖动系统停机分析
变频器拖动系统, 由变频器、拖动电机和控制箱组成。各种故障造成的电网电压跌落, 会导致变频器拖动系统停止运行, 进而造成停机事故, 分析变频器拖动系统停机的过程, 有两个原因可诱发此问题:变频器动力电源和控制电源。首先, 直流动力电源跌落会造成变频器停机。其次, 控制电源掉电也会造成变频器系统的停运。在变频器拖动系统中, 变频器并非独立运行, 有相应的控制电路板、采样反馈系统、继电器和接触器与其配合工作, 这些部件均需稳定的控制电源供电。电网发生低电压故障时, 控制电源也会发生跌落, 进而造成控制系统与继电器系统的瘫痪, 变频器同样无法正常运行, 变频器拖动系统停运。
2 变频器低电压穿越电源
为满足工业现场对变频器低电压穿越的实际需求, 变频器低电压穿越电源装置成为解决问题的关键[2]。
2.1 变频器低电压穿越电源装置构成
变频器低电压穿越电源拓扑如图1所示。
该设备的主功率输入为系统三相交流电源和直流保安电源, 主功率输出包括一路三相交流电源和一路直流电源。其中直流保安电源输入为可选择项。
交流三相电源分为两路为变频器进行供电:一路为交流供电通路, 可通过原有送电线路或设置旁路开关, 将三相交流电直接送入变频器A/B/C三相交流输入端子;另一路为直流供电通路, 三相交流电能经手动断路器QF1送入二极管整流桥TM1-3构成的整流回路, 再经过电控开关KM1变换为直流电能并储存于电容C1和C2。电感L1与IGBT构成BOOST型式的升压斩波电路, 可将C1/C2上的直流电能变换为电压等级更高的直流电能储存于电容C3/C4, 并经二极管防反回路和熔断器后, 送入变频器的直流输入端子。电动开关KM1与电阻YR1构成预充电回路, 当预充电结束之后闭合KM1, 实现在装置初始上电时为电容C1/C2/C3/C4的平稳充电功能。
直流保安电源输入为可选择项。直流保安电源并联于C1/C2的直流母线处, 当系统电压低于20%时, 由保安电源为后续升压回路供电, 从而保证装置在0~100%的全电压范围内均可保证变频器的稳定运行。
在现场改造施工中, 变频器低电压穿越电源串接在系统三相380 V电源与变频器之间, 无需对变频器的配置、设置做任何改动, 并可利用现场已铺设的电缆, 无需新增任何电力线缆。
2.2 变频器低电压穿越电源装置工作原理
变频器低电压穿越电源装置的控制目标为在系统电压跌落时保证变频器及其拖动电机系统的转速、功率、转矩不变。其工作原理介绍如下。
装置挂网运行时, 断路器QF1与电动开关KM1均处于闭合状态。在系统电压正常的状态下, 电能通过交流送电回路送入变频器交流输入端子, 装置中的电力电子器件均处于旁路状态, 不参与装置运行。在系统电压发生跌落, 进而造成C1/C2上整流得到的直流电压跌落时, 装置内置的控制系统实时监测到此电压跌落趋势, 将电感L1与IGBT构成的BOOST斩波升压回路快速投入运行, 保证在A/B/C三相电压跌落期间, C3/C4上的直流电压被举高, 维持到可保证变频器输出功率、电机转矩、电机转速均不变的电压水平。在系统电压跌落结束, 系统电压恢复正常后, IGBT停止运行, BOOST回路退出工作状态, 变频器的供电仍由三相交流送电回路提供。装置中, 交流送电通道与直流送电通道的切换由电力电子器件 (SCR) 完成, 切换动作时间小于1ms, 为无缝切换, 对变频器的稳定运行不会造成冲击[3]。
2.3 变频器低电压穿越电源的特点
1) 更高的安全可靠性。保留原有送电线路或设置旁路开关作为旁路电路, 在系统电压正常的情况下, 装置工作于旁路模式, 变频器由电力系统直接供电, 电源变换模块部分处于休眠状态, 不参与装置运行。由此降低装置中电力电子器件投入使用的工作时间, 从而降低故障概率。2) 高效的定期自检与故障自诊断, 免维护应用。装置采用免维护设计, 其使用过程中无需工作人员对其进行任何操作和维护[4]。该装置集成定期自检功能, 对于自检中发现的问题, 具备强大的故障自诊断功能, 并可将故障诊断结果通过硬接点、通讯等多种方式送至后台管理系统, 方便故障的统计与记录。3) 宽温度范围, 长运行寿命。核心部件为目前世界上最先进的第五代IGBT, 其耐受能力达到150℃以上。装置整机的稳定运行温度范围可达到-20℃~+55℃。可实现各种恶劣工况下的长寿命运行。4) 定制化产品, 接线简单, 界面友好, 易于操作。接线方式非常简单, 基本配置中仅包含交流动力电缆、直流动力电缆与二次硬接点端口。同时, 依据现场需要, 可扩展以太网、CAN网、485等多种通讯方式与后台连接。5) 分布式供电解决方案, 提高系统整体可利用效率。可以为每台变频器配备独立的装置, 任意一台变频器的故障均不会影响到其他变频器系统的安全运行, 提高了系统整体的可利用效率与可靠性。同时在安装方式上, 装置与变频器就近安装, 最大限度地缩短了电缆连接线的长度, 极大地降低了连接线路短路的风险。
3 技术解决方案
根据现场实际情况, 采取如下技术解决方案。在变频器直流母线上, 加设大功率变频器低电压穿越电源装置。维持原有变频器供电线路不变, 为变频器低电压穿越电源装置引入AC380V的交流动力电源, 另外可以选择接入直流保安电源作为直流输入[5]。将变频器低电压穿越电源装置的直流输出, 接入变频器的直流母线。线路连接如图2所示。
为解决低电压时, 变频器控制电源的问题, 将厂内备用UPS电源引入变频器控制柜, 为控制柜中的控制器、接触器、继电器等器件提供控制电源[6]。线路连接如图3所示。
经过改造, 可实现在电网电压发生跌落过程中, 变频器及其拖动系统输出转矩、转速、功率均不变, 进而保证低电压过程中, 系统稳定运行;实现系统稳定、可靠的低电压穿越;避免低电压造成的生产事故, 提高整体生产安全的可靠性。
参考文献
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变频器装置 篇5
1、管中泵供水设备的生产厂家其产品及主要部件提供商的生产过程应已通过ISO 9001:2000质量管理体系认证和ISO 14001:1996环境管理体系认证；
2、设备应获得省级以上卫生行政部门颁发的生活饮用水输配水设备卫生许可批件，应具有CMA（计量认证标志）和CAL（产品质量检验机构考核合格符号）认证的产品质量检验机构出具的检测报告书。
3、倒流防止器应采用按《倒流防止器》CJ/T160-2002行业标准生产的产品，应具有CMA和CAL认证的产品质量检验机构出具的检测报告书。
4、隔膜气压罐≥20L，设备进出口≥DN50，快速接口，含设备外接管道1米（含所需的弯头）。
5、水泵采用的叶轮、内部导流及外壳等均采用SUS304不锈钢材料，每台水泵应具有独立的变频器。水泵效率≥60%，电机机组效率≥82%。
6、管中泵供水设备的进出口应分别设有压力计及压力传感器，箱式泵出口应设压力计及压力传感器，且压力传感器误差不能超过±0.075量程.7、增压泵供水设备PLC应带6个可编程，隔离输入的数字口。2个可标定的模拟输入（需要时可作为数字输入），2个可编程模拟输出，3个可编程数字输出。供水设备应有实现数据远程传输的设备并预留数据端口。
8、所有设备的设计、制造装配都要按照最先进的工艺技术进行。设备的每个部件可在现场安装。两个相同设备上的对应部件要能够互换。
9、管中泵供水设备外箱体（室外型）整体尺寸为≤0.7×0.3m，高度≤1.7m，提供的一体式成套设备应安装紧凑，外箱体尺寸应标准规范统一设计。
10、管中泵供水设备不论安装于室内还是室外，均应采用整体式，不得采用分体式。整体式管中泵供水设备的外箱防护等级不低于IP32（室内型）或IP34（室外型）。增压机组浸没于水中应能正常运转，防止泵房意外水淹机组失效。
增压泵供水设备电气控制应能够手动、自动和远程控制水泵机组运行功能并应有远程监测、监控功能的位置与接口。设备必须符合运行泵与备用泵能定
时轮换运行的工作形式，且能各自完成单独运行功能的设计要求。
11、采用变频调速控制时，水泵额定转速时的工作点应位于水泵高效区的末端；宜采用多台水泵组合供水；电机额定功率在5.5kW以下的水泵，宜采用成套水泵机组。水泵机组应采取减振措施。每台水泵的出水管上，应装设压力表、止回阀和阀门，并应设置水锤消除装置。每台水泵宜设置单独的吸水管。
12、变频控制系统应设计采用软启动、软停车、新型高效滤波等技术；应具备不用水停车，缺水失压保护。泵之间自动切换、水泵工频运转与变频运转应具备手动切换功能；同时具备逆转、高低电压、欠相、漏电、过载过流、瞬间跳电保护、故障原因及运转功能均能自动保存与显示等功能。
13、控制柜柜体所有元器件有永久原理号标识，所有空气开关、断路器、按钮、旋钮、指示灯采用国外品牌，有永久功能标识。设备的金属构件上应有接地点，与接地点相连接的保护导线的截面，应符合GB/T3797的规定。与接地点相连接的导线必须是黄、绿双色线。不能明显表示接地的应在其附近标注明显的接地符号。
14、整套水泵、潜水电机、成品水箱、管道设备必须采用SUS304不锈钢等食品级材质，并保证设备是全封闭式的环保供水设备。
15、采用美国弗兰克林水式潜水电机，电机和水泵均应采用水润滑轴承，可通过电泵所抽送的水润滑。以免定期加油，防止所抽送的水和环境被污染。
16、设备正常运行时噪声：单机功率不大于5.5kW，噪声不大于48dB(A);单机功率大于5.5kW，噪声不大于55dB(A)。
17、对于自带不锈钢成品水箱的一体化变频增压供水装置：（1）进水控制阀（浮球阀）必须具有液压控制及水位差控制功能。（2）水箱体内部加固处及组板焊接处应符合相关规范要求，顶部必须满焊以防灰尘及雨水渗入；水箱进出水管及溢流管结构及铺设要符合相关技术规范及图纸要求，水箱盖必须加锁,水箱体SuS304板厚＞1.5mm..电气控制箱安装在水
箱出水端，与水箱形成一体，防护等级不低于IP34,变频器采用西门子V10，PLC采用西门子S7-200，显示器为西门子TP400.（4）溢流管、通气孔需设不锈钢过滤网，人孔盖须加装长度3寸以上铜密码锁，密码为666；
变频器装置 篇6
【关键词】变速调速装置；升级改造；提效节能
1.概述
四老沟矿南阳路路付立井提升机控制系统是传统的绕线电机转子串电阻调速方式，在加速过程中，转子回路电阻依次减小，以保证加速力矩的平均值不变。在减速和爬行阶段要求电动机低速运行，则需在转子回路串较大电阻。这种拖动方案存在的问题是：
1.1开环有级调速，加速度难以准确控制，调速精度差；
1.2触点控制，大量使用大容量开关，启动电流和换档电流冲击大，接触器频繁投切，电弧烧伤触点，影响接触器的使用寿命，设备维修成本较高。其系统可靠性差、控制精度低，而且硬件接线繁杂、故障率高。低速转矩小，转差率大，系统维护工作量大，可靠性差；
1.3运行效率低；转子回路串接电阻在低速时大部分功率都消耗在电阻上，消耗电能，造成能源浪费；
1.4电机的机械特性偏软，一般电阻上消耗的功率约为电动机输出功率的20%—30%；
1.5接触器经常吸合与断开，噪音比较大；
1.6提升机在低速爬行阶段和减速阶段速度控制性能差，减速过程转矩脉动大、罐笼平稳性较差、钢丝绳摆幅较大，减速过程完全由绞车司机手动控制，控制不当易造成过放和过卷事故。
2.变频调速装置的改造
2.1改造过程
冲变频调速电控系统共由一台可控硅转子调速柜、一台电阻柜和一台低频电源柜组成。
可控硅转子调速柜采用淮南六信电控设备有限公司设计生产的用于交流提升机电控系统改造的新产品，该调速柜具有结构紧凑、维护方便、可靠性高等特点，减少了设备的占地面积。所有硬件采用模块化设计，大大提高了维护的效率。无机械噪声和磨损，避免了机械传动部分的维修，同时固定触发，周期性好。
本装置为8级起动电阻切换方式运行，当提升机等速运行至减速点时，由司机根据运行速度按需要切换转子电阻，直至爬行运行，或根据系统设置，在运行到减速点时，由限速开关给出减速信号，PLC检测到减速信号后发送给控制器，由控制器启动自动减速程序，使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。当测速发电机给出超速信号，PLC检测该信号发送给控制器，进入自动减速运行，当井口或深度指示器传感器监测到罐笼到停车位后，信号反馈至PLC，实现自动停车。减速阶段再生能量通过功率单元来处理。电机处于发电状态，功率单元母线电压升高，当母线电压超过电网电压的1.1倍时，CPU根据比较器和相位检测的结果，通过移相变压器回馈到电网，装置充分利用了移相变压器对谐波的抵消作用，具有对电网无谐波污染、功率因数高、控制简单、损耗小，返回到电网谐波小于5%。变频调速系统的调速特性。
如图所示，绕线式电动机转子回路串接电阻调速时，通过电阻的分级切换和正反转接触器切换，实现有级调速和正反转控制。其中，工作点1和工作点2为电动状态，工作点3为能耗制动状态，工作点4为再生发电机状态。
变频调速特性为一组平行的曲线，由于变频器的频率连续可调，因而能够实现平滑无级调速。图2中1区为电动区，2区为再生发电区。
2.2副井绞车电控采用变频方案的优越性
2.1.1系统采用西门子S7-300系列可编程控制器，其结构紧凑，功能强大，模块化设计，可靠性高。内置的综合诊断能力，高速计算能力，完整的指令集等。
2.2.2采用变频调速实现了软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。起动及加速时冲击电流很小，减轻了对电击。
2.2.3回馈能量直接回电网，且不受回馈能量大小的限制，回馈的能量通过EMC滤波器，有效控制了回馈时的谐波含量。
2.2.4簡化了操作、降低了工人的劳动强度，故障率大大降低。
2.2.5运行速度曲线成S形，低速力矩可达200%，使加减速平滑、无撞击感。
2.2.6安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还具有以下的保护功能：
（1）深度指示器断轴保护；
（2）减速点后备保护；
（3）接近井口定点检测限速保护；
（4）防倒转保护；
（5）给定方向记忆保护；
（6）二级制动解除保护；
（7）减速段超速保护；
（8）测速发电机欠压保护；
（9）安全回路由PLC内部和外部AC回路串联实现。
采用现代智能控制技术实现速度闭环调节，负力减速阶段在各种负载条件下可严格按照给定的速度图运行，使交流拖动系统在减速段已达到直流拖动系统的调速性能。系统具有完善的自诊断能力，通过液晶显示器可以指示70余种故障信息、系统运行参数等，提高了系统的可靠性和可维护性。采用全数字变频控制技术，减速段速度调节采用低频发电制动方式，将系统的动能反馈给电网，与动力制动减速相比，不仅调速性能好，减速与爬行自然过渡，而且节能效果显著。
3.经济社会效益
有效地解决了使用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统时，提升机减速和爬行阶段的速度控制、性能差、严重耗能等问题，为用户提高生产效率的同时，实现了双重节能效果，并有效利用能源。节能效果十分显著：
节电计算：
减速、爬行段节电：800KW×0.6×15/3600=2度
加速段节电：800KW×0.4×19/3600=1.6度
变频器在加、减速段节电为：2+1.6= 3.6度
改造前记录数据每罐用电13.2度
节电率为：3.6÷13.2=27%
年节电能为：3.6度×80罐×330天=95040度
4.结束语
副立井提升机改用变频调速方式后，不仅使系统的性能大大提高和机械部份寿命延长，更重要的是具有柔性化控制，改造后的电控系统结构简单、应用灵活、编程方便，维护工作量比原系统减少了40%，耗电量减少了20～30%，运行稳定可靠，大大提高了提升机的安全运行，缩短了提升时间，提高了生产效率。
参考文献
[1]沈鸿.《电气工程师手册》.机械工业出版社出版，1990年
[2]倪能容.《中国机电成套设备技术手册》.浙江科学技术出版社出版，1992年。
变频器装置 篇7
九江石化坚持科技创新建设绿色低碳炼厂的发展理念,通过优化生产运行和管理挖潜增效,缩减投资以低成本发展,对现有炼化装置进行升级配套改造,从而实现炼化企业节能减排、降耗增效。
近几年来,西门子、富士、东芝、三菱、ABB等变频自动化设备在九江石化公司炼油、化工、化肥等生产装置推广应用,先后对化肥气化炉渣油进料泵、液氨输送泵、常减压加热炉鼓风机、原油输送泵、聚丙烯造粒机组、热电锅炉排粉风机等生产装置重要机泵驱动电动机,进行了变频调速节能改造,均取得了较好的节能效果,降低了电气设备的能耗和故障率,提高了企业的经济效益,推进了石油化工企业节能降耗、降本增效和可持续健康发展。
据统计,九江石化公司应用西门子变频器对风机、水泵进行变频调速节能技术改造,平均投资回收期约1.6年,每台设备平均节电率40%,节约电能效果明显,每年可节约电费、设备维修费和材料费500万元。
1 气化炉渣油进料泵原系统分析
1.1 渣油进料泵主要技术参数
九江石化公司30×104 t/a合成氨装置采用荷兰壳牌(Shell)渣油气化制氨专利技术,渣油进料泵A-GA101是该公司化肥厂合成氨装置的重要设备,其作用是将减压渣油、脱油沥青等原料输送到2台单炉产氨500 t/d的壳牌气化炉制氢。
3台渣油进料泵的驱动电动机均为德国西门子电动机,机泵主要技术参数:电动机功率(P)75kW,转速(n) 2 982 r/min,额定电压(U) 380 V,额定电流(I)140A,额定出口流量(Q)28.52 m3/h。
1.2 渣油进料泵原系统运行中存在的问题
渣油进料泵原系统采用仪表控制系统控制出口阀门的方法控制介质流量,即差压变送器检测流量信号送至PID调节器,再由PID调节器输出控制信号控制出口调节阀的开度,从而控制出口介质流量,以保持流量稳定。
渣油进料泵仪表控制系统信号滞后,调节阀故障率高,控制精度低,出口介质流量波动大;出口阀门的节流量较大,接近泵额定流量的50%,浪费了大量的电能;电动机运行时产生机械振荡,且振动值一直较高;电动机一直工作在额定转速,出力不变,消耗电能;电动机运行噪声较大;泵和管线阀门承受的压力较大,经常造成机械密封损坏,导致介质泄漏;减压渣油、脱油沥青等原料介质黏稠,经常造成泵打不上量;设备故障率高,维修工作量大,基本上2～3个月就要检修更换机械密封或者检修机泵,影响渣油进料泵长周期运行,严重制约化肥装置安全稳定生产。
2 西门子变频器在合成氨气化炉渣油进料泵的工业应用方案
2009年6月,利用化肥装置检修的时机,选用西门子公司成套变频设备,对3台渣油进料泵(2台运行、1台备用)的驱动电动机进行变频优化节能改造。
2.1 变频调速节能原理
应用电动机变频调速节能技术控制风机、泵类负载是一种先进、科学的控制方法。利用变频器内置的PID调节软件,可以根据工艺负荷精确地自动调节电动机输出频率和转速,保持恒定的水压、风压,满足生产装置工艺系统要求的压力。实际应用证明,当电动机在额定转速的80%运行时,节能效率可以达到40%。
变频调速器还可以实现大型电动机的软起动和软停机,避免了电动机启动电流对电力系统的冲击,降低了运行电流,不仅减少了电动机、机泵和阀门设备故障率,延长其使用寿命,而且节电效果显著,从而实现了电动机、风机、泵类设备的经济运行。变频调速节能原理矢量图见图1[1]。
用变频器代替仪表调节阀,实现自动控制电动机转速来控制介质流量,使机泵出口阀处于全开状态,扬程与管网阻力特性曲线相吻合,电动机降速运行,电动机运行电流明显降低。渣油进料泵及驱动电动机各项运行参数都在正常范围之内,电动机实现了软启动,减小了大电动机启动对电网的冲击,电动机轴承运行温度不超过60℃,振动、轴位移符合相关技术标准要求,机泵运行时的机械振荡、振动值大幅降低,轴承等机械部件磨损减少,避免了泵的抽空现象,泵端面机械密封系统不易损坏,有效延长了机泵轴承、机械密封等易损件的使用寿命。由于出口阀全开,电动机降速运行,使得管网压力下降,减少了工艺设备的泄漏,机泵故障率大幅降低,减少了设备维护工作量,从而提高了设备运行的安全可靠性[2]。
2.2 渣油进料泵变频技术改造后取得的效果
渣油进料泵经过变频技术投入运行后,西门子变频器运行安全可靠,自动化程度高,流量控制精度高,工艺运行平稳。西门子变频器的加速和减速时间可根据工艺要求调节,调速性能极好。由于西门子变频器的调节信号有高速传递性,减少了以前仪表控制系统信号滞后现象,解决了由于调节阀故障高给生产带来的影响,从而使系统控制精度提高,工艺运行指标得到了优化,管网压力稳定,机泵故障率大幅降低,提高了化肥装置生产过程的安全性和可靠性。渣油进料泵连续运行1年多,只进行了1次常规中修,实现了机泵的长周期运行,满足了大型化肥生产装置长周期、连续生产所需的严格工艺技术指标。
2.3 渣油进料泵变频技术改造的节能效益
渣油进料泵变频调速技术改造后取得了良好的经济效益。节电率达到70%,按年运行8 000 h计算,2台渣油进料泵年节约电量84×104kWh,节约电费50.4万元,该项目投资75万元,投资回收期约1.5年。
3 结语
变频器以其显著的节能效果,安全、易控,优质、无级、平滑调速,高精度控制工艺参数,投资回收期短等优势,越来越广泛地应用在石油化工行业的多种与工艺设备配套的电力拖动设备中。实践证明,应用变频调速技术是石油化工等高能耗行业挖潜改造、节能降耗、降本增效的有效途径,是石油化工企业履行节能减排社会责任、实现“绿色低碳”可持续发展的战略需要,必将成为石油化工工业电力拖动的中枢设备,具有重要的推广意义。
2012年第8期石油石化节能31
参考文献
[1]张燕宾.变频器应用教程[M].北京:机械工业出版社2007:136-1 39.
变频器装置 篇8
关键词：变频器,PWM,尖峰电压
0 引言
莱钢宽厚板生产线辅传动系统采用ABB公司的ACS800系列PWM交—直—交电压型变频器供电, 变频器采用公共直流母线式结构;每条运输链采用4~6台电机单独传动, 电机采用的是国内设计转型的专用690 V变频电机, 每台电机分别由独立的逆变单元进行控制。变频器安装在主电室, 从主电室到电机的电缆长度均在200 m以上。
1 现状介绍
从安装调试到全线贯通期间共烧毁电机10余台, 通过对电机进行检测, 发现有的电机绝缘击穿, 有的电机匝间短路, 有的电机三相不平衡等, 均为绝缘损坏、匝间短路, 给生产带来了较大的制约。
通过监测, 得到变频器、电机侧的电压波形如图1、图2所示, 实验数据如表1所示。
由图表可以看出, 在逆变器输出侧电压波形畸变较小, 峰值电压为1 540 V, 超出正常值54%, 经过2个震荡周期后电压趋于正常, 峰峰电压为2 000 V。在电机输入侧电压波形畸变严重, 峰值电压为1 900 V, 超出正常电压90%, 经过2个震荡周期后电压趋于正常, 峰峰电压为2 700 V。
2 原因分析
(1) 交—直—交PWM电压型变频器将三相交流电输入整流器, 经直流电容滤波后得到基本恒定的直流母线电压, 再经过PWM逆变器把直流电压逆变成交流PWM脉冲电压, 通过电缆连接至交流电机的接线端, 驱动电机运行。变频器采用的PWM控制方法为正弦波脉宽调制SPWM。上述的PWM变频器输出端输出的PWM电压信号为一系列宽度不断周期性变化的近似方波的脉冲信号, 开关器件为可关断晶闸管IGBT, IGBT的快速开关动作导致逆变器输出的电压波形在上升沿和下降沿du/dt很高, 即电压变化率很大, 这是产生尖峰电压的主要原因。因此, 电机线路对地电压的峰值就会大幅度增加, 从而导致电机绕组之间的绝缘过早损坏, 电机寿命也因此缩短, 如图3所示。
从表1监测的数据可以看出690 V电机端尖峰电压在2 000 V以上, 对电机绝缘产生了破坏并加速了其老化, 这是电机匝间短路故障的直接原因。
(2) 变频器和电机位置相隔过远, 电缆长度超过200 m, 由于长线电缆存在分布电感和分布电容, 将产生反射波现象, 反射波现象是由阻抗不匹配引起的, 即逆变器和电机端的阻抗与电缆的线路阻抗不匹配, 使电机端du/dt加倍。变频器输出的PWM脉冲信号可被看作是在电缆线上进行长线传输的行波, 在电机的接线端会产生反射, 反射波与入射波叠加, 从而使电机端的电压加倍, 因此会在电机端产生过电压, 电机电缆越长, 电压峰值越高。我们从表1的实验数据上可以明显看到电机输入侧的峰值电压为1 900 V, 超出正常电压90%。长期过电压会使电机绝缘老化, 造成电机烧毁。
由上面的分析我们知道, 在PWM波的每个脉冲上升和下降时, 即开关以非常短的时间切换时, 逆变器内部的直流电压Ud因切换所形成的电压变化率du/dt会变得很大, 这是产生尖峰电压的根源;而长电缆的分布电容和分布电感是对其所传输的高频方波产生严重影响, 造成尖峰电压畸变的主要原因。
3 改进措施
我们选择在逆变器输出侧加装正弦波滤波器, 将PWM调制波滤成近似正弦的电压波形。正弦波滤波器由高频出线电抗器、RC回路、共模电抗器组成。正弦波滤波器是利用LC回路将逆变器输出高频载波频率滤除, 只剩余基波频率50 Hz, 这样在滤波器输出侧不会存在高频谐波反射效应。使用该装置可以有效抑制高频损耗及du/dt射频干扰, 人为地提高了电缆阻抗, 减少了电缆、电机的阻抗不匹配, 降低了反射波幅值, 使电机侧的电压较平常小。LC正弦波滤波器的原理图如图4所示。
加装滤波器前的波形如图5所示, 加装后波形如图6所示 (此时直流侧电压上升至1 800 V) , 从图中我们可以看出电压波形由高频方波被整定为近似正弦波, 在电机工作在恒转矩状况时输出电压随转速提升到最高 (743 r/min) 而线性上升至直流侧电压980 V (经过滤波器后会有压降, 大约3%~5%, 此部分能量由滤波器损耗) 。
4 实施效果
尖峰电压的能量比相同幅值的方波能量成几何倍数降低, 所以在相同电压幅值情况下, 经过滤波器滤波后的尖峰电压对电机绝缘的冲击已几乎没有, 滤波效果非常明显。
参考文献
变频器装置 篇9
宁夏华能大坝发电有限责任公司3、4号机组共10台给煤机,每台给煤机配备ABB公司生产的ACS800-01-0009型变频器,额定电压380V,额定电流13A,低压跳闸值为247V(0.65U1min),适配电机额定功率4k W。在实际使用过程中,因为电网发生低电压穿越或备自投切换时,厂用电电压瞬时或短时低于变频器低电压保护整定值,造成给煤机变频器低压保护动作,变频器闭锁输出,所有给煤机停运,引起MFT动作,给电网和机组安全稳定运行带来隐患。
根据《大型发电机组涉网保护技术管理规定》Q/GDW1773-2013标准规定要求“电网发生事故引起发电厂高压母线电压、频率等异常时,电厂重要的辅机保护不应先于主机保护动作,以免切除辅机造成发电机组停运”,同时为了满足西北网调关于《大型汽轮发电机组一类辅机变频器高、低电压穿越技术规范》中对一类辅机变频器低电压穿越能力的要求,对3、4号炉A-E给煤机安装了VRT-380A型低电压穿越装置。
1 设备现状
给煤机变频器跳闸主要有两个原因:变频器功率回路(变频器动力部分)和控制回路(控制部分)。变频器的功率回路均由整流模块、直流环节、逆变模块组成。
在变频系统中,变频器并非独立运行,有相应的控制电路板、采样反馈系统、继电器和接触器与其配合工作,这些部件均需稳定的控制电源供电。电力系统发生低电压故障时,控制电源也会发生跌落,进而造成控制系统与继电器系统的瘫痪,变频器同样无法正常运行,导致给煤机变频停止运行[1]。
2 改造方案
2.1 低电压穿越装置VRT-380A工作原理介绍
变频器低电压穿越装置(VRT-380A)的控制目标为在系统电压跌落时保证变频器及其拖动电机系统的转速、功率、转矩不变。
在系统电压正常的状态下,变频器母线电压正常且变频器正常工作,电能通过交流送电回路送入变频器交流输入端子,满足装置备用条件,VRT-380A装置中的中央控制单元向断路器、电动开关等执行单元发出合闸命令,此时直流回路处于备份状态,不参与变频器运行。
在系统电压发生跌落时,装置内置的控制系统实时监测到此电压跌落趋势,当下降至低于要求的额定电压,装置瞬时投入运行,在A/B/C三相电压跌落期间,通过BOOST升压回路将跌落的交流电压提升到500V直流电压。通过变频器的直流母线对变频器供电,使其维持到可保证变频器输出功率、电机转矩、电机转速均不变的电压水平。
在系统电压跌落结束,系统电压恢复正常后,装置停止运行,升压回路退出工作状态,恢复到备用状态,变频器的供电仍由三相交流送电回路提供。
VRT-380A装置中,交流送电通道与直流送电通道的切换由电力电子器件(IGBT)完成无缝切换,切换动作时间小于1μs,对变频器的稳定运行不会造成冲击。
2.2 动力回路改造原理
变频器动力单元的电压变化过程可以简化为:交—直—交模型,变频器低电压穿越装置的工作原理就是给变频器的直流环节提供一套后备式的直流能量。
电网电压波动时,装置内置的控制系统实时监测到此电压跌落趋势,装置瞬时投入运行,通过BOOST升压回路将跌落的交流电压提升到500V直流电压,通过变频器的直流母线对变频器供电,在系统电压跌落结束,系统电压恢复正常后,装置停止运行,升压回路退出工作状态,恢复到备用状态,变频器的供电仍由三相交流送电回路提供。
2.3 控制回路改造原理
变频器控制单元供电取自变频器的交流进线端,通过变压器达到控制单元所需电压等级后接入控制单元进线侧,一旦电网电压波动,控制单元工作电压随即丢失,做为变频器重要组成部分的控制单元宕机,变频器势必引发故障报警。线性负载的低压保护方面,UPS效果显著,故变频器低电压穿越装置的控制电源与给煤机控制回路电源取自厂用UPS电源,以保证在发生电压跌落事故时控制电源正常。
3 试验结果
3.1 试验方法
试验使用的主要测试仪器:WFLC-VI型便携式电量记录分析仪,TSGC2调压器,VDG-380电压跌落试验仪。
将380V三相交流电源接至电压跌落测试仪VDG380交流输入端,将电压跌落测试仪输出端接至变频器输入端和低电压穿越装置交流输入端。
3.2 试验结果
分别对给煤机进行试验,采用WFLC-VI进行试验录波,其中5号炉D给煤机试验条件为25t/h煤量,电机382rpm运行:
(1)电源电压跌落到90%额定电压试验录波:
试验过程中给煤机运行正常,未出现异常。
(2)电源电压跌落到60%额定电压试验录波:
试验过程中给煤机运行正常,未出现异常。
(3)电源电压跌落到20%额定电压试验录波:
4 结论
随着电力电子技术的发展,变频器以其调速精确,使用简单,保护齐全等特点广泛应用于电厂辅机调速控制系统中。由于电力电子器件的应用,变频器均带有低电压跳闸保护,电网电压的波动往往会带来变频器的退出运行,从而造成事故的扩大。此类故障期间的非计划停运,一方面影响发电厂发电连续性和经济性,另一方面会进一步对电力系统造成冲击,加剧系统故障程度,严重影响电力系统的安全稳定运行[2]。通过变频器低电压穿越装置改造,能够解决火电厂辅机变频器低电压穿越的难题,提高电源、电网运行的可靠性和稳定性。因此,火电厂变频器低电压穿越装置改造是必要的,具有较好的经济效益和社会效益。
摘要：针对电网电压波动或厂用电电压瞬时或短时低于变频器低电压保护整定值时,给煤机变频器低压保护动作,变频器闭锁输出,给煤机停运,引起MFT动作。本文分析了VRT-380A变频器低电压穿越装置在火电厂的应用,它采用升压技术将电网残压整流后进行升压调制,通过现场试验与实际应用表明变频器具备低电压穿越能力。
关键词：给煤机变频器,低电压穿越装置
参考文献
[1]师迎新,胡坤,陈文波.基于电网安全的火电厂辅机低电压穿越装置应用[J].河南电力,2013(2):12-13.
变频器装置 篇10
1 传统的控制方式及其利弊
1.1 传统的控制方式
传统的控制方式采用主令控制器控制继电器, 然后由继电器来控制接触器的方式来进行控制, 通过正、负两接触器的电气互锁来控制绕线电机的转向;通过对交流绕线电机转子串电阻的方式进行调节转速。该控制方式在行车上的应用已经有了几十年的历史, 但存在电气设备多、线路多、接触器主触点及辅助触点更换频繁、日常检修时间长等等缺陷。
1.2 传统的控制方式存在的问题
(1) 传统的控制方式采用交流绕线电机转子串电阻的方式来进行调节转速, 由于其为开环控制, 控制精度及其速度稳定性差。
(2) 传统的控制方式没有稳定的低速, 操作人员只有通过反接制动 (俗称“打倒车”) 来稳钩, 使得主回路接触器在大电流的情况下, 频繁分合闸, 导致主触点烧损或粘连, 减少其使用寿命, 造成故障或定期更换, 导致浪费。
(3) 传统的控制方式起动及其制动过程中, 由于速度突变, 对行车的机械系统及其电气系统造成很大冲击, 严重影响了整个行车的使用寿命。
(4) 传统的控制方式是在运行状态下进行制动的, 完全靠闸皮的机械制动, 严重影响了闸皮的使用寿命及其对整个机械系统造成冲击。
(5) 传统的控制方式使用了大量的接触器、继电器、电阻、电缆等电气设备, 由于行车处于高温且多金属粉尘的环境中, 故障率高, 日常维护时间长, 给生产的顺利进行造成了影响。
1.3 传统的控制方式的优点
传统的控制方式在行车上应用已经有了几十年的历史, 由于其设备及其控制思路简单, 维修人员 (尤其是老的一些维修人员) 对该控制方式非常熟悉, 常见故障的处理轻车熟路, 可以大大减少常见故障的处理时间。
2 PLC+定子调压装置+变频器控制方式及其利弊
2.1 P LC+定子调压装置+变频器控制方式
在行车电气室设立PLC主站, 在司机室设立分站, 将起升及平移机构的主令控制器命令接入分站, 然后通过DP网传输于主站, 经过处理后, 通过DP网传输于定子调压装置及其变频器, 使命令得到执行。
2.2 P LC+定子调压装置+变频器控制方式存在的问题
(1) 由于PLC、定子调压装置及其变频器故障率低, 维修人员日常培训不到位, 当其出现故障时, 一般维修人员能力有限, 判断故障原因不清, 需技术人员进行处理, 增加了故障处理的时间, 对生产造成影响。
针对这种情况下, 我厂专业技术人员多次组织维修人员进行培训, 努力调高维修人员的维修水平, 当故障发生时, 尽可能的缩短故障处理的时间, 减少对生产的影响。
(2) 起升机构采用了定子调压装置控制, 为了提高其控制精度, 在电机后轴上加装了编码器以实现闭环控制, 但由于行车在行驶过程中, 振动比较大, 容易造成编码器固定螺栓松动, 从而使编码器晃动, 计数不准确, 导致定子调压装置保护, 从而影响生产的顺利进行。
针对这种情况下, 我厂在制定日常点检维护措施时, 特别强调:维修人员在每天点检时, 必须对编码器固定螺栓进行检查, 发现松动时及时紧固, 大大减少了故障率的发生。
2.3 P LC+定子调压装置+变频器控制方式的优点
(1) 主令控制器命令通过DP网经分站传输电气室PLC, 然后通过DP网传输于主、副起升机构定子调压装置及其平移机构的变频器, 因此, 敷设线路少, 继电器、接触器等设备使用数量少, 大大降低了故障率。
(2) 起升机构采用定子调压装置控制, 加装编码器以实现闭环控制, 控制精度及其速度稳定性相对于传统控制均有很大的提高;起动、加速、减速、制动过程平稳, 定位准确, 对机械、电气系统冲击小, 且电磁制动和机械制动相配合, 先电磁制动后机械制动, 减少了制动器的摩擦。
(3) 平移机构采用变频器控制, 起动、制动时运行稳定;且制动时, 电磁制动配合机械制动, 有效的缓解了对机械系统及其电气设备的冲击, 增加了其使用寿命。
(4) 无论是定子调压装置, 还是变频器均可以实现低速状态下稳定运行, 并且能准确定位, 方便了职工操作。
3 两种控制方式的效益比较
通过对以上两种控制方式进行比较, 发现后者比前者具有很大的优越性, 具体如下。
(1) 采用“PLC+定子调压装置+变频器控制”的行车比采用“传统控制”模式的行车故障率低, 大大节约了生产成本。虽然“PLC+定子调压装置+变频器控制”控制模式的行车一次性投资成本比较大, 但炼钢厂生产节奏紧张, 这几部行车主要负担着铁水或者钢水的调运工作, 如行车出现故障, 哪怕是短短的3分钟~5分钟, 都有可能造成单台连铸机的断流甚至停产, 造成正常生产的中断, 既影响了生产产量, 同时也加大了生产成本。
(2) 采用“PLC+定子调压装置+变频器控制”的行车比采用“传统控制”模式的行车接触器、继电器等备件消耗小, 日常维护简单、时间短, 提高了维修人员工作的效率, 减轻了劳动负担。
(3) 采用“PLC+定子调压装置+变频器控制”的行车比采用“传统控制”模式的行车起动、加速、减速、制动及其运行过程中平稳, 定位准确, 减少了对机械、电气系统冲击, 使得行车的整体使用寿命得到延长。
4 结语
通过现场多年的应用, 实践证明, “PLC+定子调压装置+变频器控制”的控制模式多方面优越于“传统控制”模式, 相信其通过在行车上应用的不断增加, 必然成为将来的发展方向。
参考文献
[1]黄明铸.变频器和PLC在起重机的应用[M].北京:机电技术, 2009, 3.
变频器装置 篇11
该产品采用先进的电力电子技术、热管散热技术实现煤矿井下电动机的重载启动、功率平衡、变频调速、 方向控制、软启软停、能量回馈等功能,可消除机械及电气冲击,延长设备使用寿命,达到节能降耗的效果。
该产品控制方式灵活,通信接口 丰富,自动调节 多台电动 机功率平 衡,是调速型 液力耦合 器、CST (Controlled Start Transmission,可控启动传输)等机械设备的理想替代产品,可实现节能运行,即根据实际负载情况,自动控制电动机的转速,降低电动机设备损耗,并且其结构简单,采用快开门结构,安装、检修、维护方便。