摘 要：變頻器直流共母線在石藥集團維生藥業離心機上的應用的研究。
關鍵詞：變頻器、離心機

1 引言
在化工企業電氣傳動中，離心機的變頻傳動應用十分普遍，由于工藝和驅動設備的各種緣由，再生能量的現象經常發作，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置的與電容器并聯的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態；（2）使之回饋到電網，則稱之為回饋制動狀態（又稱再生制動狀態）。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時，其制動能量反應到直流側，為了更好的處置反應制動能量，人們采用了把各變頻安裝的直流側銜接起來的方式。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，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到電網中來，具有更好的節能、環保意義，缺陷是價錢比前者要高。
（2）大變頻單元接入電網
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，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
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勢：
a、共用直流母線能夠大大減少制動單元的反復配置，構造簡單合理，經濟牢靠。
b、共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯儲能容量大，能減少電網的動搖。
c、各電動機工作在不同狀態下，能量回饋互補，優化了系統的動態特性。
d、各個變頻器在電網中產生的不同次諧波干擾能夠相互抵消，減少電網的諧波畸變率。

2改造前變頻調速系統計劃

2.1離心機控制系統引見
改造的離心機共12臺、每臺控制系統都是一樣。變頻器為艾默生EV2000系列22kW，恒轉矩型，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。系統圖如圖1所示。

 
圖1 改造前變頻器及制動單元系統原理圖

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電制動狀態，系統中所貯存的機械能經電動機轉換成電能，經過逆變器的六個續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。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側，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。

3、改造后變頻調速系統計劃

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。 關于通用變頻器而言，圖3所示為在其中一種應用比擬普遍的計劃。選用第三種改造計劃后的主電路系統圖如圖3，圖3中空氣開關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。由于實踐工作現場的復雜環境常常會招致電網的動搖并發作高次諧波。也可用于增加電源阻抗并輔佐吸收左近設備投入工作時產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原理圖

3.2控制系統的計劃
控制線路如圖4，四臺變頻器上電后，每臺變頻器運轉準備好后，設置變頻器毛病繼電器輸出端子的輸出選項為“變頻器運轉準備好”，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“變頻器運轉準備好”，各變頻器的TA、TC吸合，直流母線并聯接觸器依次吸合。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。
（4）經過連鎖接觸器來控制變頻器的DC共用母線的聯絡。
（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變頻器主要參數設置
運轉命令通道選擇 F0.03=1
最高操作頻率設定 F0.05=50
加速時間1設定 F0.10=300
減速時間1設定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 改造后的測試數據
停車時進線電壓： 3PH 380VAC
母線電壓： 530VDC
直流母線電壓： 650V

4、節能剖析
回饋制動單元相比電阻能耗制動自身就是一種節能的應用，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，工作持續率卻不是很高。共用直流母線變頻器驅動在離心機上的普遍應用，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設置，降低了工作次數的，也減少了對電網的干擾次數，進步了電網的電能質量。在減少設備投入，增加設備運用率，節約設備、節能方面有特別重要的意義。

5 結束語
通用變頻器共用直流母線的普遍應用，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，對減少設備投入、降低電網干擾和進步設備應用率有特別重要的意義。

參考文獻
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