淺析離心機中變頻器的作用

楊豪 吳開波 王鵬程

（作者單位：中國礦業大學）

摘要：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，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
    一、引言
    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。
    二、改造前變頻調速系統計劃
    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。
    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。
    三、改造后變頻調速系統計劃
    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。
    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。
    2.控制系統的計劃。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。
    3.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。
    4.綜合看來，臥螺離心機的變頻應用具有以下特點：
    (1)節能：共母線雙電機雙變頻器驅動在臥螺離心機上廣泛應用，即主、副電機各用一臺普通變頻器驅動，其直流母線用適當的方式并接，較好的解決了這個問題，在能源日益緊缺的今天，有特別重要的意義。
    (2)動態響應快：差轉速調節過程從PID調節器的數分鐘減小為變頻無傳感器矢量控制的數秒鐘，速差調節精確(甚至可以達到±0.05轉/分)，從而大大提高了卸料物中干物質含量(以處理污泥而言在2%左右)。
    (3)轉矩控制功能：利用ACS550的轉矩控制可以非常容易實現速度與轉矩切換，并處理突發事件造成的轉鼓內物料的堆積，從而提高工作效率。
    四、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：
[1]艾默生EV2000變頻器中文技術手冊.艾默生網絡能源有限公司．
[2]IPC電能回饋和電阻制動單元用戶手冊.深圳加能公司．
[3]杜金城.電氣變頻調速設計技術[M].北京：中國電力出版社，2002.