時(shí)間：2022-10-31 20:11:31
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇變頻器論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
一臺(tái)施耐德變頻器，頻率只能上到20Hz，檢查了各項(xiàng)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)最高的頻率上限均為50Hz，由此排除了參數(shù)的問(wèn)題。再檢查是不是給定方式不對(duì)，改成面板給定頻率，變頻器最高可運(yùn)行到50Hz，因此，判斷是模擬量輸出電路出現(xiàn)了問(wèn)題，檢查后，發(fā)現(xiàn)一貼片電容損壞，更換后，變頻器頻率調(diào)節(jié)恢復(fù)正常。
2變頻器過(guò)熱
這幾臺(tái)使用不到一年的變頻器，復(fù)位開(kāi)車后還是可以正常的運(yùn)行，只不過(guò)幾個(gè)小時(shí)候又發(fā)生同樣的故障，檢查電動(dòng)機(jī)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但注意到變頻器的通風(fēng)口風(fēng)量很小，于是把變頻器拆開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)這幾臺(tái)變頻器有的因?yàn)樯犸L(fēng)扇燒壞，有的因?yàn)轱L(fēng)扇保險(xiǎn)燒壞，更換風(fēng)機(jī)后，此類情況就沒(méi)有在出現(xiàn)。4）過(guò)壓和欠壓。一臺(tái)施耐德的變頻器出現(xiàn)過(guò)壓，總是在停機(jī)時(shí)跳“OU”，這個(gè)時(shí)候我們可以重點(diǎn)檢查制動(dòng)回路，測(cè)量放電電阻沒(méi)有問(wèn)題，測(cè)量制動(dòng)管被擊穿，把制動(dòng)管換掉之后，便沒(méi)有出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。出現(xiàn)欠壓情況的DANFOSS變頻器，在加負(fù)載后出現(xiàn)“DCLINKUNDERVOLT”，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查問(wèn)題不是特別的復(fù)雜，應(yīng)該重點(diǎn)檢查整流橋，經(jīng)過(guò)檢查整流橋發(fā)現(xiàn)有一路橋壁開(kāi)路，更換后問(wèn)題解決。
3故障出現(xiàn)的原因和應(yīng)對(duì)方法
3.1不能調(diào)高頻率的變頻器
分析原因后得出結(jié)論，是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)安裝在外面，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)不當(dāng)，下雨時(shí)不能對(duì)電動(dòng)機(jī)及時(shí)防雨，造成了電動(dòng)機(jī)受潮，雨后也未能對(duì)電動(dòng)機(jī)烘干，造成了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部局部發(fā)生短路現(xiàn)象。這樣的情況比較容易解決，只要做好對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)工作，增加電動(dòng)機(jī)防雨系統(tǒng)，及時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)，如有受潮的情況及時(shí)烘干。
3.2變頻器頻率上不去
變頻器調(diào)頻，發(fā)現(xiàn)頻率調(diào)不上去時(shí)，首先看各項(xiàng)參數(shù)是否正常，如果參數(shù)問(wèn)題排除，可以檢查給定方式，如果都排除了，那么就知道是模擬量輸出電路出現(xiàn)了問(wèn)題，仔細(xì)檢查模擬量輸出電路，找出問(wèn)題所在，排除問(wèn)題。
3.3變頻器過(guò)熱
這個(gè)問(wèn)題最終很顯然是因?yàn)樽冾l器的通風(fēng)排熱系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，散熱風(fēng)扇的質(zhì)量過(guò)于粗制劣造，造成不必要的麻煩。應(yīng)該選用正規(guī)廠家合格的有質(zhì)量保證的變頻器，及時(shí)的跟變頻器廠家溝通散熱排風(fēng)扇的質(zhì)量問(wèn)題。
3.4過(guò)壓和欠壓
變頻器過(guò)壓和欠壓是兩個(gè)不同的故障，所以有不同的原因和應(yīng)對(duì)方法。變頻器過(guò)壓報(bào)警，主要原因是因?yàn)闇p速的時(shí)間太短，或者制動(dòng)單元出現(xiàn)了問(wèn)題。變頻器在減速的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度加快，轉(zhuǎn)子的電流增大，電機(jī)從而處于發(fā)電的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候，我們就要認(rèn)真檢查制動(dòng)回路，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后換掉出現(xiàn)問(wèn)題的部分。欠壓報(bào)警主要原因在于整流橋某一個(gè)部位的損壞，剛才也已經(jīng)舉了一個(gè)例子，是整流橋有一路橋臂開(kāi)路。出現(xiàn)變頻器欠壓的問(wèn)題，就要仔細(xì)檢查整流橋，查看問(wèn)題的部位并撤換掉。
3.5變頻器的運(yùn)行環(huán)境
在一些工廠內(nèi)，空氣中的粉塵和蒸汽含量很高，所以變頻器一半在現(xiàn)場(chǎng)的控制柜中保護(hù)，為了更好的散熱，就在控制柜上安裝了冷卻風(fēng)扇[3]。變頻器的各個(gè)部分的電纜都從控制柜的底部連接變頻器，導(dǎo)致控制柜封閉不嚴(yán)，粉塵和蒸汽可以通過(guò)控制柜的底部進(jìn)去到控制柜影響變頻器。
4針對(duì)變頻器出現(xiàn)故障的原因提出對(duì)策和建議
1）變頻器的控制柜。建議把變頻器的控制柜移到室內(nèi)，把變頻器的防護(hù)等級(jí)提高到IP54，防止粉塵和蒸汽進(jìn)入到變頻器內(nèi)。2）變頻器的選擇。根據(jù)不同的負(fù)載選擇恰當(dāng)?shù)淖冾l器，保證變頻器的正常運(yùn)行。3）變頻器電源柜的改變。可以把供電給變頻器的電源柜改為饋電柜，從而可以避免操作人員對(duì)變頻器進(jìn)行多次強(qiáng)制復(fù)位，保護(hù)變頻器不受人為破壞。4）關(guān)于長(zhǎng)期不用的變頻器和變頻器電容器。長(zhǎng)期用不到的變頻器，要定期進(jìn)行帶電運(yùn)行，這樣可以對(duì)變頻器內(nèi)件進(jìn)行充電式的保護(hù)。如果有時(shí)間和條件，對(duì)使用多年的變頻器的電容器進(jìn)行測(cè)試。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:變頻器干擾抑制
Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand
moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe
applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.
Keywords：InverterInterfaceRestrain
[中圖分類號(hào)]TN973[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B文章編號(hào)1561-0330(2003)06-00
1引言
變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、空調(diào)設(shè)備、過(guò)程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來(lái)了一些干擾問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾。對(duì)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾；對(duì)通信設(shè)備和無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問(wèn)題解決不好，不但系統(tǒng)無(wú)法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題進(jìn)行探討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。下面主要討論變頻器的干擾及其抑制方法。
2變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要電磁干擾源及途徑
2.1主要電磁干擾源
電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是以外部噪聲和無(wú)用信號(hào)在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過(guò)電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)其工作于開(kāi)關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)是一個(gè)電磁干擾源。另一方面，電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過(guò)變頻器的供電電源干擾變頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源，如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明設(shè)備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對(duì)電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來(lái)自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過(guò)電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源對(duì)變頻器的干擾主要有過(guò)壓、欠壓、瞬時(shí)掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過(guò)變頻器的控制信號(hào)線也會(huì)干擾變頻器的正常工作。
2.2電磁干擾的途徑
變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合。具體為：①對(duì)周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；②對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動(dòng)機(jī)鐵耗和銅耗增加，并傳導(dǎo)干擾到電源，通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備；③變頻器對(duì)相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)通過(guò)相同的途徑干擾變頻器的正常工作。下面分別加以分析。
（1）電磁輻射
變頻器如果不是處在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過(guò)空間向外輻射電磁波。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開(kāi)關(guān)模式時(shí)，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開(kāi)關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場(chǎng)控開(kāi)關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問(wèn)題相當(dāng)突出。
當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場(chǎng)中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會(huì)干擾變頻器的正常工作。
（2）傳導(dǎo)
上述的電磁干擾除了通過(guò)與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可以通過(guò)阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。
（3）感應(yīng)耦合
感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí)，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過(guò)變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。
3抗電磁干擾的措施
據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個(gè)要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來(lái)抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。
（1）隔離
所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。
（2）濾波
設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從變頻器通過(guò)電源線傳導(dǎo)干擾到電源及電動(dòng)機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對(duì)電源的干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器，以免傳導(dǎo)干擾。
（3）屏蔽
屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號(hào)控制變頻器時(shí)，要求信號(hào)線盡可能短（一般為20m以內(nèi)），且信號(hào)線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離，不能放于同一配管或線槽內(nèi)，周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。
（4）接地
實(shí)踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采用，要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。
單點(diǎn)接地指在一個(gè)電路或裝置中，只有一個(gè)物理點(diǎn)定義為接地點(diǎn)。在低頻下的性能好；多點(diǎn)接地是指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地點(diǎn)。在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號(hào)頻率和接地線長(zhǎng)度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地共用的方式。變頻器本身有專用接地端子PE端，從安全和降低噪聲的需要出發(fā)，必須接地。既不能將地線接在電器設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上。可用較粗的短線一端接到接地端子PE端，另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線長(zhǎng)度在20m以內(nèi)，并注意合理選擇接地極的位置。當(dāng)系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高時(shí)，為減少對(duì)電源的干擾，在電源輸入端可加裝電源濾波器。為抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用與否可視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)允許的畸變程度而定，一般情況下采用為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動(dòng)機(jī)噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。圖1為一般變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)抗干擾所采取措施。
以上抗干擾措施可根據(jù)系統(tǒng)的抗干擾要求來(lái)合理選擇使用。若系統(tǒng)中含控制單元如微機(jī)等，還須在軟件上采取抗干擾措施。
（5）正確安裝
由于變頻器屬于精密的功率電力電子產(chǎn)品，其現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無(wú)故障運(yùn)行。變頻器對(duì)安裝環(huán)境要求較高。一般變頻器使用手冊(cè)規(guī)定溫度范圍為最低溫度-10℃，最高溫度不超過(guò)50℃；變頻器的安裝海拔高度應(yīng)小于1000m，超過(guò)此規(guī)定應(yīng)降容使用；變頻器不能安裝在經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)的地方，對(duì)振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應(yīng)采用加橡膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環(huán)境；不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管道下面，應(yīng)盡量采用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通，確保控制柜有足夠的冷卻風(fēng)量，其典型的損耗數(shù)一般按變頻器功率的3%來(lái)計(jì)算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下：
①確保控制柜中的所有設(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時(shí)阻抗較低）連接到公共地線上。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。
②安裝布線時(shí)將電源線和控制電纜分開(kāi)，例如使用獨(dú)立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。
③使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時(shí)，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時(shí)應(yīng)采用電纜套管。
④確保控制柜中的接觸器有滅弧功能，交流接觸器采用R-C抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過(guò)變頻器的繼電器控制的，這一點(diǎn)特別重要。
⑤用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時(shí)，要將屏蔽層雙端接地。
⑥如果變頻器運(yùn)行在對(duì)噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用RFI濾波器減小來(lái)自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。
4變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他問(wèn)題
除了前面討論的幾點(diǎn)以外，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中還要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。
（1）在設(shè)備排列布置時(shí)，應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置，盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾。在實(shí)際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨(dú)布置的位置，應(yīng)盡量將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開(kāi)，比如將動(dòng)力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。
（2）變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開(kāi)關(guān)作為短路保護(hù)，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內(nèi)部有大電容，其放電過(guò)程較為緩慢，頻繁操作將造成過(guò)電壓而損壞內(nèi)部元件。
（3）控制變頻調(diào)速電機(jī)啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，不要通過(guò)接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內(nèi)部元件。
（4）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開(kāi)。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需要24V直流電源，而生產(chǎn)廠家為了節(jié)省一個(gè)直流電源，往往用一個(gè)直流電源分兩路分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電，有時(shí)變頻器會(huì)通過(guò)直流電源對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，所以在設(shè)計(jì)中或訂貨時(shí)要特別加以說(shuō)明，要求用兩個(gè)直流電源分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電。
（5）注意變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾。變頻器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)電壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)很低，大功率變頻器應(yīng)特別注意。解決的方法主要有采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，同時(shí)可以根據(jù)具體情況在變頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器以減少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，而進(jìn)線電抗器可以由變頻器供應(yīng)商配套提供，但在訂貨時(shí)要加以說(shuō)明。
（6）變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開(kāi)關(guān)外，不宜安置其它操作性開(kāi)關(guān)電器，以免開(kāi)關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動(dòng)作。
（7）應(yīng)注意限制最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。確需低速運(yùn)轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī)，應(yīng)考慮加大額定功率，或增加輔助的強(qiáng)風(fēng)冷卻。
（8）注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動(dòng)分量，有可能造成電機(jī)的振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開(kāi)共振頻率點(diǎn)。
5結(jié)束語(yǔ)
以上通過(guò)對(duì)變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的干擾問(wèn)題的分析，提出了解決這些問(wèn)題的實(shí)際方法。隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用，變頻器應(yīng)用存在的這些問(wèn)題有望通過(guò)變頻器本身的功能和補(bǔ)償來(lái)解決。隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和社會(huì)環(huán)境對(duì)變頻器的要求不斷提高，滿足實(shí)際需要的真正“綠色”變頻器不久也會(huì)面世。
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變頻器過(guò)電壓主要是指其中間直流回路過(guò)電壓，中間直流回路過(guò)電壓主要危害在于：（1）引起電動(dòng)機(jī)磁路飽和。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，電壓主過(guò)高必然使電機(jī)鐵芯磁通增加，可能導(dǎo)致磁路飽和，勵(lì)磁電流過(guò)大，從面引起電機(jī)溫升過(guò)高；（2）損害電動(dòng)機(jī)絕緣。中間直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過(guò)大，對(duì)電機(jī)絕緣壽命有很大的影響；（3）對(duì)中間直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電容器爆裂。因而變頻器廠家一般將中間直流回路過(guò)電壓值限定在DC800V左右，一旦其電壓超過(guò)限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護(hù)。
二、產(chǎn)生變頻器過(guò)電壓的原因
1.過(guò)電壓的原因
一般能引起中間直流回路過(guò)電壓的原因主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：
（1）來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓
通常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%-+10%，經(jīng)三相橋式全波整流后中間直流的峰值為591V，個(gè)別情況下電源線電壓達(dá)到450V，其峰值電壓也只有636V，并不算很高，一般電源電壓不會(huì)使變頻器因過(guò)電壓跳閘。電源輸入側(cè)的過(guò)電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過(guò)電壓，如雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓等，主要特點(diǎn)是電壓變化率dv/dt和幅值都很大。
（2）來(lái)自負(fù)載側(cè)的過(guò)電壓
主要是指由于某種原因使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，即電機(jī)處于實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)，負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)逆變器的6個(gè)續(xù)流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)，如果變頻器中沒(méi)采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達(dá)到限值即行跳閘。
2.從變頻器負(fù)載側(cè)可能引起過(guò)電壓的情況及主要原因
從變頻器負(fù)載側(cè)可能引起過(guò)電壓的情況及主要原因如下：
（1）變頻器減速時(shí)間參數(shù)設(shè)定相對(duì)較小及未使用變頻器減速過(guò)電壓自處理功能。當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)定的比較小，在減速過(guò)程中，變頻器輸出頻率下降的速度比較快，而負(fù)載慣性比較大，靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒(méi)有能量處理單元或其作用有限，因而導(dǎo)致變頻器中間直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘故障。
大多數(shù)變頻器為了避免跳閘，專門設(shè)置了減速過(guò)電壓的自處理功能，如果在減速過(guò)程中，直流電壓超過(guò)了設(shè)定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設(shè)定值以下后再繼續(xù)減速。如果減速時(shí)間設(shè)定不合適，又沒(méi)有利用減速過(guò)電壓的自處理功能，就可能出現(xiàn)此類故障。
（2）工藝要求在限定時(shí)間內(nèi)減速至規(guī)定頻率或停止運(yùn)行。工藝流程限定了負(fù)載的減速時(shí)間，合理設(shè)定相關(guān)參數(shù)也不能減緩這一故障，系統(tǒng)也沒(méi)有采取處理多余能量的措施，必然會(huì)引發(fā)過(guò)壓跳閘故障。
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。位能負(fù)載下降過(guò)快，過(guò)多回饋能量超過(guò)中間直流回路及其能量處理單元的承受能力，過(guò)電壓故障也會(huì)發(fā)生。
（4）變頻器負(fù)載突降。變頻器負(fù)載突降會(huì)使負(fù)載的轉(zhuǎn)速明顯上升，使負(fù)載電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，從負(fù)載側(cè)向變頻器中間直流回路回饋能量，短時(shí)間內(nèi)能量的集中回饋，可能會(huì)中間直流回路及其能量處理單元的承受能力引發(fā)過(guò)電壓故障。
（5）多個(gè)電機(jī)拖動(dòng)同一個(gè)負(fù)載時(shí)，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒(méi)有負(fù)荷分配引起的。以兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一個(gè)負(fù)載為例，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，則轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起了過(guò)電壓故障。處理時(shí)需加負(fù)荷分配控制。可以把變頻器輸出特性曲線調(diào)節(jié)的軟一些。
（6）變頻器中間直流回路電容容量下降
變頻器在運(yùn)行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對(duì)直流電壓的調(diào)節(jié)程度減弱，在工藝狀況和設(shè)定參數(shù)未曾改變的情況下，發(fā)生變頻器過(guò)電壓跳閘幾率會(huì)增大，這時(shí)需要對(duì)中間直流回路電容器容量下降情況進(jìn)行檢查。
三、過(guò)電壓故障處理對(duì)策
對(duì)于過(guò)電壓故障的處理，關(guān)鍵一是中間直流回路多余能量如何及時(shí)處理；二是如何避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過(guò)電壓的程度限定在允許的限值之內(nèi)。下面是主要的對(duì)策。
1.在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少過(guò)電壓因素
對(duì)于電源輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓、雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。
2.從變頻器已設(shè)定的參數(shù)中尋找解決辦法
在變頻器可設(shè)定的參數(shù)中主要有兩點(diǎn)：是減速時(shí)間參數(shù)和變頻器減速過(guò)電壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負(fù)載減速時(shí)間時(shí)，變頻器減速時(shí)間參數(shù)的設(shè)定不要太短，而使得負(fù)載動(dòng)能釋放的太快，該參數(shù)的設(shè)定要以不引起中間回路過(guò)電壓為限，特別要注意負(fù)載慣性較大時(shí)該參數(shù)的設(shè)定。如果工藝流程對(duì)負(fù)載減速時(shí)間有限制，而在限定時(shí)間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘現(xiàn)象，就要設(shè)定變頻器失速自整定功能或先設(shè)定變頻器不過(guò)壓情況下可減至的頻率值，暫緩后減速至零，減緩頻率減少的速度。
3.通過(guò)控制系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)解決變頻器過(guò)電壓?jiǎn)栴}
在很多工藝流程中，變頻器的減速和負(fù)載的突降是受控制系統(tǒng)支配的，可以利用控制系統(tǒng)的一些功能，在變頻器的減速和負(fù)載的突降前進(jìn)行控制，減少過(guò)多的能量饋入變頻器中間直流回路。如對(duì)于規(guī)律性減速過(guò)電壓故障，可將變頻器輸入側(cè)的不可控整流橋換成半可控或全控整流橋，在減速前將中間直流電壓控制在允許的較低值，相對(duì)加大中間直流回路承受饋入能量的能力，避免產(chǎn)生過(guò)電壓故障。而對(duì)于規(guī)律性負(fù)載突降過(guò)電壓故障，可利用控制系統(tǒng)如SIEMENS的PLC系統(tǒng)的控制功能，在負(fù)載突降前，將變頻器的頻率作適當(dāng)提升，減少負(fù)載側(cè)過(guò)多的能量饋入中間直流回路，以減少其引起的過(guò)電壓故障。
4.采用增加泄放電阻的方法
一般小于7.5kW的變頻器在出廠時(shí)內(nèi)部中間直流回路均裝有控制單元和泄放電阻，大于7.5kW的變頻器需根據(jù)實(shí)際情況外加控制單元和泄放電阻，為中間直流回路多余能量釋放提供通道，是一種常用的泄放能量的方法。其不足之處是能耗高，可能出現(xiàn)頻繁投切或長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)，致使電阻溫度升高、設(shè)備損壞。
5.在輸入側(cè)增加逆變電路的方法
處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側(cè)增加逆變電路，可以將多余的能量回饋給電網(wǎng)。但逆變橋價(jià)格昂貴，技術(shù)要求復(fù)雜，不是較經(jīng)濟(jì)的方法。這樣在實(shí)際中就限制了它的應(yīng)用，只有在較高級(jí)的場(chǎng)合才使用。
6.采用在中間直流回路上增加適當(dāng)電容的方法中間直流回路電容對(duì)其電壓穩(wěn)定、提高回路承受過(guò)電壓的能力起著非常重要的作用。適當(dāng)增大回路的電容量或及時(shí)更換運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且容量下降的電容器是解決變頻器過(guò)電壓的有效方法。這里還包括在設(shè)計(jì)階段選用較大容量的變頻器的方法，是以增大變頻器容量的方法來(lái)?yè)Q取過(guò)電壓能力的提高。
7.在條件允許的情況下適當(dāng)降低工頻電源電壓
目前變頻器電源側(cè)一般采用不可控整流橋，電源電壓高，中間直流回路電壓也高，電源電壓為380V、400V、450V時(shí)，直流回路電壓分別為537V、565V、636V。有的變頻器距離變壓器很近，變頻器輸入電壓高達(dá)400V以上，對(duì)變頻器中間直流回路承受過(guò)電壓能力影響很大，在這種情況下，如果條件允許可以將變壓器的分接開(kāi)關(guān)放置在低壓檔，通過(guò)適當(dāng)降低電源電壓的方式，達(dá)到相對(duì)提高變頻器過(guò)電壓能力的目的。
8.多臺(tái)變頻器共用直流母線的方法
至少兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行的變頻器共用直流母線可以很好的解決變頻器中間直流回路過(guò)電壓?jiǎn)栴}，因?yàn)槿魏我慌_(tái)變頻器從直流母線上取用的電流一般均大于同時(shí)間從外部饋入的多余電流，這樣就可以基本上保持共用直流母線的電壓。使用共用直流母線存在的最大的問(wèn)題應(yīng)是共用直流母線保護(hù)上的問(wèn)題，在利用共用直流母線解決過(guò)電壓的問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。
變頻器中間直流過(guò)電壓故障是變頻器的一個(gè)弱點(diǎn)，關(guān)鍵是要分清原因，結(jié)合變頻器本身參數(shù)、控制系統(tǒng)狀況和工藝流程等情況，才能制定相應(yīng)的對(duì)策，只要認(rèn)真對(duì)待，該過(guò)電壓故障是不難解決的。
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高壓大功率變頻器中，以2種方案占主流:一種是功率單元串聯(lián)形成高壓的多重化技術(shù);另一種是采用高壓模塊的三電平結(jié)構(gòu)。而其他的采用高-低-高方案的，由于輸出升壓變壓器技術(shù)難度高，成本高，占地面積大，都已基本被淘汰。因此采用高-高方案是高壓大功率變頻器的主要發(fā)展方向。
而高-高方案又分為多重化技術(shù)(簡(jiǎn)稱CSML)和三電平(簡(jiǎn)稱NPC)方案，目前有的廠家生產(chǎn)的高壓大功率變頻器是采用的三電平方案，而大多數(shù)廠家則是采用低壓模塊、多單元串聯(lián)的多重化技術(shù)。這2種方案比較，各有優(yōu)缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在:
(1)器件
采用CSML方式，器件數(shù)量較多，但都是低壓器件，不但價(jià)格低，而且易購(gòu)置，更換方便。低壓器件的技術(shù)也較成熟。而NPC方案，采用器件少，但成本高，且購(gòu)置困難，維修不方便。
(2)均壓?jiǎn)栴}(包括靜態(tài)均壓和動(dòng)態(tài)均壓)
均壓是影響高壓變頻器的重要因素。采用NPC方式，當(dāng)輸出電壓較高時(shí)(如6kV)，單用單個(gè)器件不能滿足耐壓要求，必須采用器件直接串聯(lián)，這必然帶來(lái)均壓?jiǎn)栴}，失去三電平結(jié)構(gòu)在均壓方面的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的可靠性也將受到影響。而采用CSML方案則不存在均壓?jiǎn)栴}。唯一存在的是當(dāng)變頻器處于快速制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致單元內(nèi)直流母線電壓上升，各單元的直流母線電壓上升程度可能存在差異，通過(guò)檢測(cè)功率單元直流母線電壓，當(dāng)任何單元的直流母線電壓超過(guò)某一閾值時(shí)，自動(dòng)延長(zhǎng)減速時(shí)間，以防止直流母線電壓上升，即所謂的過(guò)壓失速防止功能。這種技術(shù)在低壓變頻器中被廣泛采用，非常成功。
(3)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和功率因數(shù)
由于CSML方式輸入整流電路的脈波數(shù)超過(guò)NPC方式，前者在輸入諧波方面的優(yōu)勢(shì)很明顯，因此在綜合功率因數(shù)方面也有一定的優(yōu)勢(shì)
(4)輸出波形
NPC方式輸出相電壓是三電平，線電壓是五電平。而CSML方式輸出相電壓為11電平，線電壓為21電平(對(duì)五單元串聯(lián)而言)，而且后者的等效開(kāi)關(guān)頻率大大高于前者，所以后者在輸出波形的質(zhì)量方面也高于前者。
(5)dv/dt
NPC方式的輸出電壓跳變臺(tái)階為高壓直流母線電壓的一半，對(duì)于6kV輸出變頻器而言，為4kV左右。CSML方式輸出電壓跳變臺(tái)階為單元的直流母線電壓，不會(huì)超過(guò)1kV，所以前者比后者的差距也是很明顯的。
(6)系統(tǒng)效率
就變壓器與逆變電路而言，NPC方式與CSML方式效率非常接近。但由于輸出波形質(zhì)量差異，若采用普通電機(jī)，前者必須設(shè)置輸出濾波器，后者不必。而濾波器的存在大約會(huì)影響效率的0.5%左右。
(7)四象限運(yùn)行
NPC方式當(dāng)輸入采用對(duì)稱的PWM整流電路時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，可用于軋機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)備;而CSML方式則無(wú)法實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。只能用于風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。
(8)冗余設(shè)計(jì)
NPC方式的冗余設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)，而CSML方式可以方便的采用功率單元旁路技術(shù)和冗余功率單元設(shè)計(jì)方案，大大的有利于提高系統(tǒng)的可靠性。
(9)可維護(hù)性
除了可靠性之外，可維護(hù)性也是衡量高壓大功率變頻器的優(yōu)劣的一個(gè)重要因素，CSML方式采用模塊化設(shè)計(jì)，更換功率單元時(shí)只要拆除3個(gè)交流輸入端子和2個(gè)交流輸出端子，以及1個(gè)光纖插頭，就可以抽出整個(gè)單元，十分方便。而NPC方式就不那么方便了。
總之，三電平電壓形變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可作成四象限運(yùn)行的變頻器，應(yīng)用范圍寬。如電壓等級(jí)較高時(shí)，采用器件直接串聯(lián)，帶來(lái)均壓?jiǎn)栴}，且存在輸出諧波和dv/dt等問(wèn)題，一般要設(shè)置輸出濾波器，在電網(wǎng)對(duì)諧波失真要求較高時(shí)，還要設(shè)置輸入濾波器。而多重化PWM電壓型變頻器不存在均壓?jiǎn)栴}，且在輸入諧波及dv/dt等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)于普通的風(fēng)機(jī)、水泵類一般不要求四象限運(yùn)行的場(chǎng)合，CSML變頻器有較廣闊的應(yīng)用前景。這類變頻器又被國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)者稱之為完美無(wú)諧波變頻器。
我公司的設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)多方探討，綜合各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定了完美無(wú)諧波變頻器的CSML方案作為我們的最佳選擇，這就是我們向市場(chǎng)推出的JD-BP37和JD-BP38系列的高壓大功率變頻器。
2變頻器的性能特點(diǎn)
(1)變頻器采用多功率單元串聯(lián)方案，輸出波形失真小，可配接普通交流電機(jī)，無(wú)須輸出濾波器。
(2)輸入側(cè)采用多重化移相整流技術(shù)，電流諧波小，功率因數(shù)高。
(3)控制器與功率單元之間的通信用多路并行光纖實(shí)現(xiàn)，提高了抗干擾性及可靠性。
(4)控制器中采用一套獨(dú)立于高壓源的電源供電系統(tǒng)，有利于整機(jī)調(diào)試和操作人員的培訓(xùn)。
(5)采用全中文的Windows彩色液晶顯示觸摸界面。
(6)主電路模塊化設(shè)計(jì)，安裝、調(diào)試、維護(hù)方便。
(7)完整的故障監(jiān)測(cè)和報(bào)警保護(hù)功能。
(8)可選擇現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程控制。
(9)內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可開(kāi)環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行。
(10)可根據(jù)需要打印輸出運(yùn)行報(bào)表。
3工作原理
3.1基本原理
本變頻器為交-直-交型單元串聯(lián)多電平電壓源變頻調(diào)速器，原理框圖如圖1所示。單元數(shù)的多少視電壓高低而定，本處以每相為8單元，共24單元為例。每個(gè)功率單元承受全部的電機(jī)電流、1/8的相電壓、1/24的輸出功率。24個(gè)單元在變壓器上都有自立獨(dú)立的三相輸入繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實(shí)現(xiàn)多重化，降低輸入電流的諧波成分。24個(gè)二次繞組分成三相位組，互差為20°,以B相為基準(zhǔn)，A相8個(gè)單元對(duì)應(yīng)的8個(gè)二次繞組超前B相20°，C相8個(gè)單元對(duì)應(yīng)的8個(gè)二次繞組落后B相20°，形成18脈沖整流電路結(jié)構(gòu)。整機(jī)原理圖如圖2所示。
3.2功率單元電路
所有單元都有6支二極管實(shí)現(xiàn)三相全波整流，有4個(gè)IGBT管構(gòu)成單相逆變電路。功率單元的主電路如圖3所示，4個(gè)IGBT管分別用T1、T2、T3、T4表示，它們的門極電壓分別是UG1、UG2、UG3、UG4、
個(gè)功率單元的輸出都是一樣的PWM波。功率單元輸出波形如圖4所示。逆變器采用多電平移相PWM技術(shù)。同一相的功率單元輸出完全相同的基準(zhǔn)電壓(同幅度、同頻率、同相位)。多個(gè)單元迭加后的輸出波形如圖5所示。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制
(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)有隔離變壓器、3個(gè)變頻柜和1個(gè)控制柜組成，參見(jiàn)圖6。
圖
a)隔離變壓器
原邊為星形接法，副邊共有24個(gè)獨(dú)立的三相繞組，為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)情況，變壓器原邊留有抽頭
b)變頻柜
A、B、C三相分裝在3個(gè)柜內(nèi)，可分別稱為A柜、B柜、C柜
c)控制柜
柜內(nèi)裝有控制系統(tǒng)，柜前板上裝有控制面板、控制接線排等。由于電壓等級(jí)和容量的不同，不同機(jī)型的單元的數(shù)量不同，面板的布置也會(huì)有些不同。
4.4系統(tǒng)控制
整機(jī)控制系統(tǒng)有16位單片機(jī)擔(dān)任主控，24個(gè)功率單元都有一個(gè)自己的輔助CPU，由8位單片機(jī)擔(dān)任，此外還有一個(gè)CPU，也是8位單片機(jī)，負(fù)責(zé)管理鍵盤(pán)和顯示屏。
(1)利用三次諧波補(bǔ)償技術(shù)提高了電源電壓利用率。
(2)控制器有一套獨(dú)立于高壓電源的供電體系，在不加高壓的情況下，設(shè)備各點(diǎn)的波形與加高壓情況相同，這給整機(jī)可靠性、調(diào)試帶來(lái)了很大方便。
(3)系統(tǒng)采用了先進(jìn)的載波移相技術(shù)，它的特點(diǎn)是單元輸出的基波相迭加、諧波彼此相抵消。所以串聯(lián)后的總輸出波形失真特別小。
4
本公司分別于2002年8月、10月和2003年3月、4月分別在山東萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鐵廠、遼河油田錦州采油廠、浙江永盛化纖有限公司應(yīng)用了本公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器JD-BP37-630F2臺(tái)、JD-BP38-355、JD-BP37-550F各1臺(tái)。從運(yùn)行情況看:
(1)變頻器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單
由于變頻器所有部分都裝在柜里，不需要另外的電抗器、濾波器、補(bǔ)償電容、啟動(dòng)設(shè)備等一系列其他裝置，所以體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)配線少，調(diào)試方便。
(2)電機(jī)及機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足工藝要求。
由變頻器拖動(dòng)的電機(jī)均為三相普通的異步電動(dòng)機(jī)，在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)始終運(yùn)行平穩(wěn)，溫升正常。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的噪音及啟動(dòng)電流很小，無(wú)任何異常震動(dòng)和噪音。在調(diào)速范圍內(nèi)，軸瓦的最高溫升均在允許的范圍內(nèi)。
(3)變頻器三相輸出波形完美，非常接近正弦波。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，變頻器的三相輸出電壓波形、電流波形非常標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明變頻器完全可以控制一般的普通電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)電機(jī)無(wú)特殊要求。
(4)變頻器運(yùn)行情況穩(wěn)定，性能良好。
該設(shè)備投運(yùn)以來(lái)，變頻器運(yùn)行一直十分穩(wěn)定。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，我公司技術(shù)人員對(duì)變頻器輸入變壓器的溫升，功率單元溫升定期巡檢，完全正常。輸出電壓及電流波形正弦度很好，諧波含量極少，效率均高于97%，優(yōu)于同類進(jìn)口設(shè)備。
(5)運(yùn)行工況改善，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。
變頻器可隨著生產(chǎn)的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳效果，工人工作強(qiáng)度大大降低。
(6)變頻器操作簡(jiǎn)單，易于掌握及維護(hù)。
變頻器的起停，改變運(yùn)行頻率等操作簡(jiǎn)便，操作人員經(jīng)過(guò)半個(gè)小時(shí)培訓(xùn)就可以全面掌握。另外，變頻器各種功能齊全，十分完善，提高了設(shè)備可靠性，而且節(jié)電效果明顯。以山東萊鋼股份有限公司應(yīng)用的JD-BP37-630F變頻器為例，該系統(tǒng)生產(chǎn)周期大約為1h，出鐵時(shí)間為20min，間隔約40min，系統(tǒng)配置電機(jī)的額定電流為80A，根據(jù)運(yùn)行情況，及其它生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)行情況，預(yù)計(jì)該電機(jī)運(yùn)行電流應(yīng)在60A，以變頻器上限運(yùn)行頻率45HZ時(shí)，電流為45A，間隔時(shí)間運(yùn)行頻率20HZ時(shí)，電流為20A。根據(jù)公式測(cè)算節(jié)能效果達(dá)到42.7%。
5結(jié)束語(yǔ)
從這幾臺(tái)這幾個(gè)月的運(yùn)行情況看，我公司自行研制生產(chǎn)的高壓大功率變頻器，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果顯著，改善了工作人員的工作環(huán)境，降低了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。變頻器對(duì)電機(jī)保護(hù)功能齊全，減少了維修費(fèi)用，延長(zhǎng)了電機(jī)及風(fēng)機(jī)的使用壽命，給用戶帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，深得用戶好評(píng)。據(jù)專家估計(jì)我們國(guó)家6kV以上的高壓大功率電機(jī)約有3萬(wàn)多臺(tái)，約合650萬(wàn)kW，因此，高壓大功率變頻器的市場(chǎng)是極其廣闊的。
拉絲機(jī)是電線電纜行業(yè)主要加工設(shè)備之一，主要是將銅線加工成各種規(guī)格細(xì)線，一般由放線、水冷、收線及排線等部分組成，其中電氣傳動(dòng)部份主要由放線電機(jī)和收線電機(jī)及排線電機(jī)實(shí)現(xiàn)。隨著變頻技術(shù)的不斷推廣，變頻器正日益被用于拉絲機(jī)設(shè)備。
二、變頻控制原理及實(shí)現(xiàn)
1、拉絲機(jī)的主要電氣構(gòu)成
車一般拉絲機(jī)主要由放線電機(jī)與收線電機(jī)及排線電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部分，隨著收線卷徑不擴(kuò)大收線電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)的減小，以保證線速恒定，在控制中常采用張力反饋裝置來(lái)調(diào)節(jié)收線電機(jī)的速度。隨著變頻器功能不斷增強(qiáng)、性能不斷穩(wěn)定，變頻器也被使用于拉絲機(jī)，其中利用變頻器控制收線電機(jī)與放線電機(jī)，而排線電機(jī)由于功率較小直接由電網(wǎng)電壓來(lái)控制。變頻控制示意圖如下：
2、基本控制原理：
放線電機(jī)與收線電機(jī)分別由兩臺(tái)變頻器控制（見(jiàn)圖1），放線變頻器通過(guò)外部電位器轉(zhuǎn)速，收線變頻器由放線變頻器的模擬AM輸出信號(hào)、張力平衡反饋信號(hào)經(jīng)信號(hào)經(jīng)PID調(diào)節(jié)器后控制收線變頻器（見(jiàn)圖2）。隨著收線筒卷徑的變化張力平衡桿的反饋信號(hào)也隨著變化，張力桿反饋信號(hào)（由精密變阻器構(gòu)成）經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路板轉(zhuǎn)換為0—10V，這個(gè)信號(hào)與放線變頻器模擬AM、AM-輸出信號(hào)構(gòu)成PID兩路輸入信號(hào)，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后控制收線變頻器，使絲線保持一定的線速度。
變頻器啟動(dòng)后由放線變頻器OC輸出控制信號(hào)啟動(dòng)排線電機(jī)，排線電機(jī)功較小直接通過(guò)兩個(gè)接觸器控制其正反運(yùn)行，使銅線均勻地繞在收線筒上。
3、變頻器參數(shù)設(shè)定
深圳康沃電氣技術(shù)有限公司是一家集變頻器研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的公司，主要生產(chǎn)的變頻器有通用型：G1/P1與G2/P2系列；高性能單相變頻器S1系列；及注塑機(jī)專用變頻器ZS、ZC系列（一體機(jī)）。根據(jù)拉絲機(jī)負(fù)載特性選用康沃通用恒轉(zhuǎn)矩型G2系列。以CVF-G2-4T0370及CVF-G2-4T0110型為例，電機(jī)功率分別為37KW、11KW，4極。如圖1
（1）放線變頻器參數(shù)設(shè)定：
（2）收線變頻器參數(shù)設(shè)定：
三、調(diào)試注意事項(xiàng)
在調(diào)試過(guò)程中主要應(yīng)注意起動(dòng)階段與停車階段應(yīng)保持放線電機(jī)與收線電機(jī)同步起動(dòng)。
1、啟動(dòng)階段
變頻器運(yùn)行前將張力桿置于中間稍偏上位置，啟動(dòng)變頻器緩慢升速，如啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)斷線現(xiàn)象說(shuō)明收線電機(jī)啟動(dòng)過(guò)快，可相應(yīng)地調(diào)整收線電機(jī)的啟動(dòng)頻率b-7、啟動(dòng)頻率持續(xù)時(shí)間b-8及放線、收線變頻器的加減速時(shí)間b-7、b-8幾個(gè)相關(guān)參數(shù)。
2、停車階段
停機(jī)時(shí)放線、收線電機(jī)由當(dāng)前運(yùn)行頻率按減速時(shí)間減速，減速到設(shè)定頻率時(shí)收線變頻器的OC輸出信號(hào)啟動(dòng)電磁剎車裝置，使得放線、收線電機(jī)準(zhǔn)確停車，這樣便不會(huì)因?yàn)榉啪€電機(jī)過(guò)快停車造成銅線拉斷。如果在停機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)斷線可相應(yīng)地調(diào)放線、收線變頻器減速時(shí)間b-8，若接近停機(jī)時(shí)出現(xiàn)斷線則可調(diào)整收線變頻器的OC輸出信號(hào)
變頻器自20世紀(jì)80年代在中國(guó)推出以后，在在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中發(fā)揮著日益重要作用，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活中。變頻器廣泛應(yīng)用,主要得益于其優(yōu)良的節(jié)能特性和調(diào)速特性。中國(guó)產(chǎn)值能耗是世界上最高的國(guó)家之一。要解決產(chǎn)品能耗問(wèn)題，除其它相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題需要改進(jìn)外，變頻調(diào)速已成為節(jié)能及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。油田作為一個(gè)特殊行業(yè)，有其獨(dú)特的背景，在油田中的以風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載為主，因而決定了變頻器在油田中的應(yīng)用應(yīng)以節(jié)能為第一目標(biāo)。油田中變頻器的應(yīng)用主要集中在游梁式抽油機(jī)控制、電潛泵控制、注水井控制和油氣集輸控制等幾個(gè)場(chǎng)合。下面從這幾個(gè)方面對(duì)變頻器在油田中應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
2變頻器在游梁式抽油機(jī)控制中的應(yīng)用
目前，在勝利油田采用的抽油設(shè)備中，以游梁式抽油機(jī)應(yīng)用最為普遍，數(shù)量也最多。一方面，游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)為反復(fù)地上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來(lái)自于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊提升時(shí)，類似于杠桿的作用，將采油機(jī)桿送入井中，滑塊下降時(shí)，采油桿提出帶油至井口，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，在滑塊下降過(guò)程中，負(fù)荷減輕，電機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)生的能量無(wú)法被負(fù)載吸引，勢(shì)必會(huì)尋找能量消耗的渠道，導(dǎo)致電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余的能量反饋到電網(wǎng)，引起主回路母線電壓的升高，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數(shù)降低，面臨被供電企業(yè)罰款的危險(xiǎn);頻繁的高壓沖擊會(huì)損壞電機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有可靠的保護(hù)功能，一旦電機(jī)損害，造成生產(chǎn)效率降低、維護(hù)量加大，極不利于抽油設(shè)備的節(jié)能降耗，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，游梁式抽油機(jī)引入兩個(gè)大質(zhì)量的鋼質(zhì)滑塊，導(dǎo)致抽油機(jī)的起動(dòng)沖擊大等諸多問(wèn)題。除了上述兩方面問(wèn)題之外，油田采油的特殊地理環(huán)境決定了采油設(shè)備有其自有的運(yùn)行特點(diǎn)，在油井開(kāi)采前期儲(chǔ)油量大，供液足，為提高功效可采用工頻運(yùn)行，保證較高的產(chǎn)油量;在中、后期，由于石油儲(chǔ)量減少，易造成供液不足，電機(jī)若仍工頻運(yùn)行，勢(shì)必浪費(fèi)電能，造成不必要的損耗，這時(shí)須考慮實(shí)際工作情況，適當(dāng)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少?zèng)_程，有效提高充盈率。為了解決上述問(wèn)題，可將變頻技術(shù)引入到游梁式抽油機(jī)控制中去。根據(jù)電機(jī)理論可知，其轉(zhuǎn)速公式為:
其中:p為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。從式可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)地改變提油機(jī)的抽油速度。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電流的大小確定電動(dòng)機(jī)的工作頻率，這樣可以根據(jù)井況的變化，方便的調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程，達(dá)到節(jié)能和提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。同時(shí)變頻調(diào)速器具有低速軟啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能齊全，如短路、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及失速等，可有效地保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備，保證設(shè)備在安全的電壓下工作，具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，提高功率因數(shù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是采油設(shè)備改造的理想方案。
目前，對(duì)游梁式抽油機(jī)的變頻器改造主要有以下3個(gè)方面:
(1)以提高電網(wǎng)質(zhì)量，減小對(duì)電網(wǎng)影響為目標(biāo)的變頻改造。這主要集中在供電企業(yè)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，為了避免電網(wǎng)質(zhì)量的下降，需引入變頻控制，其主要目的就是減小抽油機(jī)工作過(guò)程對(duì)電網(wǎng)的影響。這種應(yīng)用在勝利油田的臨盤(pán)采油廠已經(jīng)提上應(yīng)用日程。
(2)以節(jié)能為第一目標(biāo)的變頻改造。這一點(diǎn)比較普遍，一方面，油田的抽油機(jī)為了克服大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，采用的電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需功率，工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的利用率一般在20%-30%之間，最高不會(huì)超過(guò)50%，電動(dòng)機(jī)常常處于輕載狀態(tài)，造成了電動(dòng)機(jī)資源的浪費(fèi)。另一方面，抽油機(jī)的工作情況是連續(xù)變化的，這些都取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運(yùn)行，勢(shì)必也會(huì)造成電能的浪費(fèi)。為了節(jié)能，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，需進(jìn)行變頻改造。
(3)以提高電網(wǎng)質(zhì)量和節(jié)能為目的的變頻改造。這種情況綜合了上面兩種改造的優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用中的一個(gè)重要發(fā)展方向。
在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中卻出現(xiàn)了許多問(wèn)題，這些問(wèn)題主要集中在游梁式抽油機(jī)的發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的能量的處理上。對(duì)于第一種情況，采用普通變頻器加能耗制動(dòng)單元可比較方便的實(shí)現(xiàn)，這是以多耗電能為代價(jià)的，
這主要是因?yàn)榘l(fā)電能量不能回饋電網(wǎng)造成的。在未采用變頻器時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收電能(電表正轉(zhuǎn));電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)釋放能量(電表反轉(zhuǎn))，電能直接回饋電網(wǎng)的，并沒(méi)有在本地設(shè)備上耗費(fèi)掉。綜合表現(xiàn)為抽油機(jī)的供電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量影響較大。但是在使用普通變頻器時(shí)，情況發(fā)生了變化。普通變頻器的輸入是二極管整流，能量不可反方向流動(dòng)。上述這部分電能沒(méi)有流回電網(wǎng)的通路，必須用電阻來(lái)就地消耗，這就是必須使用能耗制動(dòng)單元的原因。對(duì)于第二種情況和第三種情況，必須妥善的處理電動(dòng)機(jī)發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能，必須將其反饋到電網(wǎng)，否則通過(guò)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程節(jié)省的電能可能不能抵消變頻器制動(dòng)單元消耗的電能，造成變頻運(yùn)行時(shí)反而耗能，與節(jié)能的目標(biāo)背道而馳。為了解決這個(gè)問(wèn)題，有必要對(duì)普通變頻器進(jìn)行改造，在結(jié)構(gòu)上引入雙PWM結(jié)構(gòu)的變頻器，保證發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能回饋電網(wǎng);在控制方法引入自適應(yīng)控制以適應(yīng)游梁式抽油機(jī)多變的工作環(huán)境。
3變頻器在電潛泵控制中的應(yīng)用
油田中應(yīng)用較多的另一種采油設(shè)備是電潛泵。電潛泵是井下工作的多級(jí)離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和電潛泵專用電纜將電能輸送給井下電潛泵電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的液體舉升到地面。
由于電潛泵是在地面以下2000多米的井底工作，工作環(huán)境非常惡劣(高溫、強(qiáng)腐蝕等)，傳統(tǒng)的供電方式－全壓、工頻使它故障頻繁，運(yùn)行成本大增。一方面，電潛泵在工頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流大，電機(jī)電纜的壓降較大，使得電機(jī)電纜在啟動(dòng)過(guò)程中的反壓較高，使絕緣性能降低，每次開(kāi)機(jī)都會(huì)使電潛泵壽命大打折扣，大大影響了電潛泵的使用壽命。電潛泵損壞后提到地面上來(lái)修理，僅工程費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)5萬(wàn)元，價(jià)值10萬(wàn)元的電纜平均提上放下5次就須更換，電潛泵平均每10個(gè)月就須維修一次，維修費(fèi)用約8萬(wàn)元，使用成本較高。另一方面，電潛泵在正常工作時(shí)，普遍存在著電機(jī)負(fù)載率較低的情況，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。潛油電泵的功率因數(shù)較低，耗電量多，工頻工作時(shí)，電潛泵始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，如果井下液量供不應(yīng)求，容易造成“死井”，一旦死井則損失慘重。為了解決這個(gè)問(wèn)題，電潛泵應(yīng)能夠根據(jù)地質(zhì)情況的變化，調(diào)節(jié)抽油量。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是靠更換油嘴來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)量，這樣既造成能量損失又不能精確地控制。有時(shí)使得電機(jī)與泵長(zhǎng)期在高壓狀態(tài)下運(yùn)行;有時(shí)使得油井出沙嚴(yán)重，使設(shè)備壽命縮短，因而有必要引入變頻控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)油壓、調(diào)節(jié)產(chǎn)量。
針對(duì)電潛泵的特殊情況，我國(guó)的成都佳靈電氣制造有限公司和山東風(fēng)光電子有限責(zé)任公司都有現(xiàn)成產(chǎn)品提供，并在勝利油田中有一些應(yīng)用，并取得一定的效果。對(duì)電潛泵井進(jìn)行變頻改造后，實(shí)現(xiàn)了電潛泵的軟啟動(dòng)、軟停車，有效地保護(hù)了電潛泵與電纜;通過(guò)調(diào)節(jié)頻率可方便的調(diào)節(jié)油壓，避免了電潛泵在高壓下長(zhǎng)期運(yùn)行;延長(zhǎng)了電潛泵的壽命，節(jié)約了油井維修、維護(hù)費(fèi)用，使電泵機(jī)組在最佳工況下運(yùn)行。大大提高了電潛泵采油系統(tǒng)的效率。同時(shí)，提高功率因數(shù)，提高了電網(wǎng)的供電能力，節(jié)電效果明顯。大面積推廣電潛泵變頻技術(shù)改造，將帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。應(yīng)用中也暴露出來(lái)一些問(wèn)題，一方面，因?yàn)槭切庐a(chǎn)品，在產(chǎn)品的軟硬件設(shè)計(jì)和設(shè)備配套上由一些不足，這時(shí)就要將新的控制方法引入到實(shí)際應(yīng)用中去發(fā)展變化適應(yīng)多變的工作環(huán)境，提高配套產(chǎn)品的質(zhì)量;另一方面，控制系統(tǒng)的一次性投資較高，有的甚至要高于電潛泵的投資，只有進(jìn)一步降低成本，才能促進(jìn)變頻器控制在電潛泵中的應(yīng)用。
4變頻器在注水泵控制中的應(yīng)用
油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中地層能量不斷衰減，常用注水方式以保持地層能量，進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)。一方面，注水壓力的高低是決定油田合理開(kāi)發(fā)和地面管線及設(shè)備的重要參數(shù)。考慮到后期開(kāi)發(fā)注水井的增多，注水工藝設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)備配置都比實(shí)際寬裕，加之地質(zhì)情況的變化，開(kāi)關(guān)井?dāng)?shù)的增減，洗井及供水不足的影響，經(jīng)常引起注水壓力的波動(dòng)，注水量不均勻，不穩(wěn)定。注水壓力低，注水量滿足不了油田開(kāi)發(fā)的需要，必然會(huì)造成油層壓力下降;注水壓力過(guò)高，浪費(fèi)動(dòng)力，也造成超注，導(dǎo)致水淹，水竄;注水壓力控制難度大，也給油田生產(chǎn)和管理帶來(lái)諸多不便，因而要求油田注水壓力恒定。另一方面，由于儲(chǔ)油地層的壓力及油氣水分布不斷在發(fā)生變化，其數(shù)值很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制，考慮到油田開(kāi)發(fā)中的需要，在工藝和機(jī)電設(shè)備的配置上都按照油田最大可能的需求來(lái)設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)在注水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中顯得尤為突出。油田注水設(shè)備多采用高壓離心泵匹配高壓電機(jī)，大功率系統(tǒng)運(yùn)行常是“大馬拉小車”，效率低下。注水壓力靠泵出口閘門手動(dòng)控制，即靠改變管網(wǎng)特性曲線來(lái)調(diào)節(jié)泵的排量，泵、電機(jī)匹配難以達(dá)到在泵的最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，管網(wǎng)效率低，電能損失高達(dá)50%以上。正是從恒壓注水和節(jié)能的兩個(gè)方面考慮，在油田注水系統(tǒng)中引入變頻控制。
通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知:風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系:Q∝n，H∝n2，P∝n3;即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。通過(guò)上述分析可以知道，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可方便地改變水的流量，保證水壓恒定;通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在降低水流量的同時(shí)，可有效降低系統(tǒng)的電能損耗。
通過(guò)變頻改造的注水系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟起動(dòng)、自由停車。電機(jī)均通過(guò)變頻器或軟起動(dòng)從0～50Hz作緩慢加速起動(dòng)，可減少機(jī)泵因突然高速起動(dòng)所帶來(lái)的影響，減少了直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
(2)提高了功率因數(shù)，改善了電機(jī)電源質(zhì)量，電機(jī)的功率與實(shí)際負(fù)荷相匹配，系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。
(3)消除了泵的喘振現(xiàn)象，使泵運(yùn)行處于最佳工況狀態(tài)。
(4)實(shí)現(xiàn)了壓力自動(dòng)控制，被調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
目前變頻調(diào)速技術(shù)在注水系統(tǒng)中，主要應(yīng)用在供水水源井電潛泵、注水站注水泵、配水間增壓泵工藝中。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)注水設(shè)備的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)流供注水。同時(shí)軟起軟停的功能代替了減壓?jiǎn)?dòng)，使電機(jī)起停平穩(wěn)，減少了對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，不會(huì)造成管網(wǎng)壓力、流量、流速的劇烈變化，不需要閥門截流，因此對(duì)防止汽蝕、水擊、喘振極為有利，可以延長(zhǎng)管網(wǎng)、泵、閥門的維修周期和使用壽命。在注水泵變頻改造中涉及的品牌比較多，進(jìn)口品牌有ABB、AB、三菱、東芝、富士及西門子等，國(guó)產(chǎn)品牌有佳靈、安圣等，在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟。
5變頻器在油氣集輸控制中的應(yīng)用
在油田生產(chǎn)中，與注水泵類似，輸油泵的額定排量往往大于實(shí)際需要排量，現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象。一方面，如果完全采用閥門調(diào)節(jié)輸油量，一旦油量變化較快，輸油閥門調(diào)節(jié)頻繁，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度且所需人員也較多。若閥門調(diào)節(jié)不當(dāng)，易造成被抽干或冒罐現(xiàn)象。泵出現(xiàn)干抽燒損，冒罐則造成原油白白浪費(fèi)。另一方面，為保證輸出油量的恒定，需要保證管壓恒定，閥門的開(kāi)度直接影響到管壓，太大太小都不行。如果使用變頻調(diào)速器，可以徹底解決這個(gè)問(wèn)題。它通過(guò)減小電機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。電機(jī)帶動(dòng)泵運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，對(duì)于柱塞泵來(lái)說(shuō)，就是降低了柱塞的運(yùn)行頻率，減小了泵的實(shí)際排量;對(duì)于離心泵來(lái)說(shuō)，降低了葉輪轉(zhuǎn)速，同樣降低了泵的排量。因此，當(dāng)需要排量變化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，達(dá)到控制排量的目的，保證管壓恒定。泵的排量降低了，電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷也就隨之減小，這樣電機(jī)輸出功率出隨之減小，這樣電機(jī)的效率可以有很大提高，電機(jī)損耗及電機(jī)輸出功率得到有效減小，達(dá)到節(jié)能的目的。
6總結(jié)
總之，變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到石油行業(yè)的各個(gè)技術(shù)部門。在游梁式抽油機(jī)控制和電潛泵控制中的應(yīng)用還處于開(kāi)始階段，在應(yīng)用中也出現(xiàn)了許多問(wèn)題，這些都待于進(jìn)步解決。只有充分考慮油田油井的實(shí)際情況，才能促進(jìn)變頻技術(shù)在采油設(shè)備中的應(yīng)用。在油田注水和油氣集輸中的應(yīng)用與生活中的恒壓供水類似，其應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用也十分普遍。變頻調(diào)速技術(shù)在油田中的應(yīng)用應(yīng)該集中解決以下兩個(gè)方面的問(wèn)題:
(1)解決變頻器的控制問(wèn)題。這個(gè)必須解決變頻器如何適應(yīng)多變的工作環(huán)境，對(duì)某一臺(tái)抽油機(jī)控制的成功并不代表對(duì)所有油井都成功，因而必須提高變頻器控制技術(shù)適應(yīng)不同井況的能力。
(2)解決變頻控制成本較高的問(wèn)題。與一般控制柜相比，變頻控制的成本太高。無(wú)論上雙PWM變頻器還是電潛泵專用變頻器，都面臨著這個(gè)問(wèn)題，因而必須提高相關(guān)產(chǎn)品的配套能力，在保證可靠性的前提下降低成本。
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關(guān)鍵詞：倫茨變頻器，常見(jiàn)故障，維護(hù)
倫茨變頻器的應(yīng)用十分廣泛。科技論文。選擇變頻器首先要了解各類變頻器的性能和質(zhì)量，并應(yīng)熟悉驅(qū)動(dòng)設(shè)備的負(fù)載性質(zhì)。使用變頻器時(shí)，應(yīng)了解并掌握其各類常遇故障的產(chǎn)生原因、判斷方法和相關(guān)處理措施。下面在詳細(xì)介紹上述兩方面的技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)變頻器的維護(hù)技術(shù)也進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
LENZE變頻器在使用中還是會(huì)碰到一些這樣那樣的故障，以下我們就較粗率地介紹了一些常見(jiàn)故障及分析，LENZE變頻器的一些常見(jiàn)故障做一些探討，LENZE變頻器在性能上還是很有特點(diǎn)，像位置控制，同步控制都是它的優(yōu)勢(shì)所在，所以在應(yīng)用上值得我們?nèi)パ芯康摹４送鈴木S修角度來(lái)說(shuō)，LENZE變頻器線路相對(duì)還是比較復(fù)雜，且PCB板有多層布線，對(duì)于維修人員的要求也就更高了，也希望變頻器維修的同行們能夠多多交流，解決更多的實(shí)際問(wèn)題。
(1)倫茨變頻器維修故障中的 OC5 故障 OC5 故障應(yīng)該是我們?cè)?8220/8240 系列變頻器里面經(jīng)常碰到一種故障現(xiàn)象。 OC5 為變頻器過(guò)載，過(guò)載檢測(cè)一般都是由傳感器來(lái)完成的，通過(guò)檢測(cè) UV 兩相的電流，再由兩輸入或門 COMOS 電路來(lái)判斷變頻器是否過(guò)載。
(2)倫茨變頻器維修故障中的輸出缺相 輸出缺相也是我們經(jīng)常會(huì)碰到的故障之一。我們都知道在缺相狀態(tài)下是無(wú)法拖動(dòng)三相交流異步電機(jī)的，在拖動(dòng)電機(jī)的情況下還會(huì)出現(xiàn)過(guò)流報(bào)警，脫開(kāi)電機(jī)后測(cè)量 3 相輸出電壓，往往是 3 相輸出電壓相差比較大。在 LENZE 8240 系列變頻器中經(jīng)常會(huì)碰到現(xiàn)象是驅(qū)動(dòng)電路無(wú)電壓。
（3)倫茨變頻器維修故障中的開(kāi)關(guān)電源故障 在 8200系列通用變頻器的維修中我們會(huì)經(jīng)常碰到開(kāi)關(guān)電源損壞。故障點(diǎn)主要有開(kāi)關(guān)電源控制電路的損壞，控制電路出現(xiàn)故障后修復(fù)相對(duì)比較復(fù)雜，此類型機(jī)器的控制電路元器件都是集成于絕緣陶瓷片上，不易更換，需要有一定的經(jīng)驗(yàn)以及維修技巧。
(4)倫茨變頻器散熱引起的故障 散熱板分離散熱技術(shù)也是 LENNZE變頻器的一個(gè)很大賣點(diǎn)，大家都知道常規(guī)變頻器都是有冷卻風(fēng)扇散熱，但有些場(chǎng)合使用了散熱風(fēng)扇后常常成為變頻器的一個(gè)常見(jiàn)故障點(diǎn)。科技論文。這種現(xiàn)象主要在紡織工廠比較多見(jiàn)。紡織工廠空氣中的棉絮和化纖常常堵塞風(fēng)扇，引起變頻器故障報(bào)警。而 LENZE變頻器的散熱板分離散熱技術(shù)恰恰解決了這個(gè)問(wèn)題。但我們也會(huì)碰到客戶在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)變頻器帶不起重載的現(xiàn)象，從我們的經(jīng)驗(yàn)分析也有可能是由于變頻器的散熱問(wèn)題引起的。
下面以PB2028-TH設(shè)備的倫茨變頻器維修故障定實(shí)例來(lái)敘述其處理過(guò)程：
當(dāng)操作面板上顯示如下信息時(shí)( 變頻器上綠燈滅紅燈每秒閃一次)按照故障信息進(jìn)行運(yùn)行故障診斷并排除.
【關(guān)鍵詞】高壓；變頻器；故障診斷；日常維護(hù)
1.引言
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在對(duì)于電壓、電源的控制要求也越來(lái)越高，相配套的高壓或者低壓變頻器的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于高壓變頻器而言，要保證其正常穩(wěn)定可靠運(yùn)行，必須要對(duì)高壓變頻器實(shí)施日常維護(hù)，同時(shí)要對(duì)日常發(fā)生的一些常見(jiàn)故障進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障診斷和故障處理，只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)高壓變頻器服役壽命的最大化。
本論文主要結(jié)合目前主流的高壓變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析，給出常見(jiàn)的故障類型及其原因分析，并對(duì)日常維護(hù)給出具體的建議與措施，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高壓變頻器的有效維護(hù)和保養(yǎng)，延長(zhǎng)其服役壽命，并以此和廣大同行分享。
2.高壓變頻器概述
2.1 高壓變頻器結(jié)構(gòu)
高壓變頻器是近幾年逐漸發(fā)展起來(lái)的一種應(yīng)用十分廣泛的變頻器，它和過(guò)去傳統(tǒng)的采用液力耦合方式或者串級(jí)調(diào)速實(shí)現(xiàn)的電機(jī)調(diào)速方式是一樣的，只是采用改變電機(jī)運(yùn)行電源頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)調(diào)速的目的。目前，高壓變頻器不管是通用的還是專用的，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)都是相通的，主要包括三個(gè)部分：一是主電路接線端，包括接工頻電網(wǎng)的輸入端(R、S、T)，接電動(dòng)機(jī)的頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的輸出端(U、V、W)；二是控制端子，包括外部信號(hào)控制端子、變頻器工作狀態(tài)指示端子、變頻器與微機(jī)或其他變頻器的通信接口；三是操作面板，包括液晶顯示屏和鍵盤(pán)。
通用變頻器由主電路和控制電路組成，其中，給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分稱為主電路，主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路）和逆變器等。
2.2 高壓變頻器工作原理
高壓變頻器內(nèi)部主要是由整流器、逆變器、中間直流環(huán)節(jié)和控制電路等構(gòu)成。高壓變頻器主要是通過(guò)改變電流的高壓與低壓的狀態(tài)，從而改變電源頻率達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的。因此，具體來(lái)說(shuō)，高壓變頻器的工作原理可以按照其結(jié)構(gòu)構(gòu)成部件的工作原理來(lái)理解：
(1)整流器
電網(wǎng)側(cè)的變流器為整流器，它的作用是把工頻電源變換成直流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過(guò)壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入到整流橋的輸入端。壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)的作用是吸收交流電網(wǎng)浪涌過(guò)電壓，從而避免浪涌侵入，導(dǎo)致過(guò)電壓而損壞變頻器。
(2)逆變器
逆變器的作用與整流器相反，逆變器的主要作用是為了將直流功率轉(zhuǎn)換為所需要的交流功率，通暢逆變器安置在負(fù)載側(cè)；逆變器最常見(jiàn)的形式就是采用6個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件組建成三相橋式逆變電路，從而完成從直流到交流的逆變過(guò)程。
(3)中間直流環(huán)節(jié)（平波回路）
中間直流環(huán)節(jié)，也稱平波回路，其主要作用是使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用；通過(guò)開(kāi)關(guān)電源為各個(gè)控制線路供電；同時(shí)，可以配置濾波或制動(dòng)裝置以提高變頻器性能。
(4)控制電路
控制電路主要是將變頻器在整流、逆變及中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)上的各種電壓、電流信號(hào)傳輸給相應(yīng)的整理器、逆變器、微機(jī)處理器以及其他電路部件等，通過(guò)對(duì)這些電氣信號(hào)的采集、檢測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)關(guān)作用或者對(duì)交流直流電壓電流轉(zhuǎn)換的控制作用，并能夠依據(jù)這些控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而提供故障診斷和保護(hù)的數(shù)據(jù)依據(jù)。
3.高壓變頻器日常維護(hù)建議與措施
3.1 常見(jiàn)故障分析
高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于一些常見(jiàn)的故障是有必要掌握的，以便進(jìn)行簡(jiǎn)單故障的快速排除。對(duì)于高壓變頻器而言，其常見(jiàn)的故障主要有以下幾類：
(1)通電開(kāi)機(jī)后不響應(yīng)
高壓變頻器由于內(nèi)部電壓經(jīng)過(guò)多重?cái)嗦菲鳌⒆冾l線圈，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，很容易引起一些無(wú)法察覺(jué)的細(xì)微故障，而通電后開(kāi)機(jī)不響應(yīng)就是最常見(jiàn)的故障之一。造成這類故障的主要原因是插頭松動(dòng)或者熔斷絲燒壞，如果插頭和熔斷絲都沒(méi)有問(wèn)題，則需要進(jìn)行細(xì)致檢查，檢查有無(wú)碰錫、碰線或者細(xì)小金屬顆粒落在電源進(jìn)線之間造成短路或者斷路，同時(shí)還需要檢查線路板是否有灰塵、水滴等常見(jiàn)故障導(dǎo)火索。
(2)變頻器無(wú)法帶負(fù)載啟動(dòng)
高壓變頻器空載工作時(shí)一切正常，但是一旦帶負(fù)載則無(wú)法啟動(dòng)，造成這類故障的主要原因是由于采用了恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載啟動(dòng)方式，因此對(duì)變頻器啟動(dòng)的加減速時(shí)間的設(shè)定是否有誤，通暢選取合理的加減速時(shí)間即可解決這個(gè)故障。
(3)變頻器功率已經(jīng)上升，但是電機(jī)轉(zhuǎn)速仍然很低
高壓變頻器啟動(dòng)后功率上升很快，但是電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速很低，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法高速工作，通暢這是由于頻率增益設(shè)定不合理導(dǎo)致的，只要適當(dāng)改變頻率增益即可排除故障。
(4)變頻器重載過(guò)流
高壓變頻器往往在運(yùn)行期間，負(fù)載突然加重，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降，電流急劇增加，最終燒毀電機(jī)，損壞變頻器。造成這一故障的原因主要是電機(jī)本身存在電氣故障，如果確認(rèn)電機(jī)不存在電氣故障，則需要對(duì)電機(jī)與變頻器之間的傳動(dòng)比進(jìn)行修正，適當(dāng)增大傳動(dòng)比，能夠有效的提高變頻器帶重負(fù)載的能力，從而避免了出現(xiàn)變頻器重載過(guò)流故障的出現(xiàn)。
(5)過(guò)電壓停機(jī)故障
高壓變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，其直流母線上承載的電壓最大，因此一旦此處的電壓保護(hù)器損壞，則整個(gè)高壓變頻器就容易引起故障。要避免變頻器由于過(guò)電壓而發(fā)生停機(jī)故障，就要確保在直流母線上的過(guò)壓保護(hù)器的正常工作，這可以通過(guò)并聯(lián)反向鉗位二極管實(shí)施保護(hù)，或者采用電容防擊穿實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)電壓的保護(hù)。
3.2 日常維護(hù)建議與措施
【關(guān)鍵詞】 機(jī)調(diào)速 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了便于監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)取出變頻器的異常信號(hào)送到PLC的輸入模塊，以作為變頻器的事故報(bào)警信號(hào)及安全制動(dòng)。為了與變頻調(diào)速系統(tǒng)配合，保證在啟動(dòng)力矩、低頻轉(zhuǎn)矩、過(guò)載能力等方面滿足系統(tǒng)的要求，選用冶金起重專用變頻電動(dòng)機(jī)。變頻電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)既考慮了對(duì)變頻器電源供電和寬范圍變頻調(diào)速的適應(yīng)能力，又體現(xiàn)了冶金及起重專用三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力大、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)。與變頻調(diào)速良好的起、制動(dòng)功能相結(jié)合，特別適用于采用變頻調(diào)速，短時(shí)間或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的場(chǎng)合，既能保證電動(dòng)機(jī)在高頻時(shí)的過(guò)載能力，又能在低頻時(shí)保持恒轉(zhuǎn)矩輸出。
1 變頻調(diào)速主系統(tǒng)設(shè)計(jì)
變頻調(diào)速單元采用森蘭SB61系列SB61G110KW通用變頻器，其變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路如圖1所示。
2 變頻器外部電路設(shè)計(jì)
絞車升降的運(yùn)轉(zhuǎn)具有較大慣性，四象限運(yùn)行的特點(diǎn)，與其他傳動(dòng)機(jī)械相比對(duì)變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求，SB61G系列通用變頻器是專為起重類負(fù)載而設(shè)計(jì)的專用變頻器，該系列產(chǎn)品采用了最優(yōu)的電機(jī)控制方法—矢量控制技術(shù)，它可以對(duì)所有交流電動(dòng)機(jī)的核心變量進(jìn)行控制，并把定子磁通、轉(zhuǎn)矩作為主要控制變量。
變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，另外在變頻器的加設(shè)有聲光報(bào)警輸出口及制動(dòng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警器和安全制動(dòng)，更有效的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)。
3 PLC控制部分設(shè)計(jì)
PLC是本控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán)，其主要控制電路如圖2所示，主要的控制功能有如下幾項(xiàng)：主令操作控制、保護(hù)監(jiān)視控制。
4 調(diào)速控制系統(tǒng)保護(hù)措施
空氣斷路器短路保護(hù)應(yīng)滿足以下要求：（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生相間短路或在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)能切斷故障電路。（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作。空氣斷路器可以用來(lái)頻繁地起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。并對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，由于有良好完備的滅弧裝置，操作速度也由彈簧機(jī)構(gòu)執(zhí)行，迅速可靠。因此，用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流（即指主觸頭的額定電流）選擇得大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電流1.3～1.4倍即可。
5 結(jié)語(yǔ)
提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)，包括變頻調(diào)速部分、PLC可編程控制器部分及安全保護(hù)和抗干擾部分。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行恒加速變頻調(diào)速啟動(dòng)，恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運(yùn)行等。變頻調(diào)速范圍寬、調(diào)節(jié)精度高。采用變頻調(diào)速后，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速。變頻器調(diào)速還可通過(guò)軟件很方便地改變輸出轉(zhuǎn)矩（即調(diào)整轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償曲線）和加減速時(shí)間、目標(biāo)頻率、上下限頻率等。能夠使提升機(jī)S形速度給定很好的得到實(shí)現(xiàn)。具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1]李儀鈺編著.礦井提升系統(tǒng)新技術(shù)及裝備.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.
[2]王成元編著.電機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
廠輸煤系統(tǒng)使用的是5T龍門式裝卸橋，跨度為40.5m，抓斗的提升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)由二臺(tái)45KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小車行走機(jī)構(gòu)分別由二臺(tái)22KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，大車行走機(jī)構(gòu)分別由二臺(tái)11KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在抓斗的提升、開(kāi)閉，大車及小車前進(jìn)、后退的傳動(dòng)控制過(guò)程中，為了確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性，采用了繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式。在多年的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該控制方式中存在著很多難以解決的問(wèn)題，比如調(diào)速性能差、接觸器動(dòng)作頻繁致使經(jīng)常更換接觸器、串接電阻故障多、操作不規(guī)范造成電氣回路及機(jī)械部件損壞等。
一、問(wèn)題的提出
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地查看，發(fā)現(xiàn)，該5T龍門式裝卸橋的抓斗的提升、開(kāi)閉以及小車的前進(jìn)后退的調(diào)速性能均較差，而且使用按扭控制起停、主令開(kāi)關(guān)設(shè)定速度段，這樣就會(huì)有兩種情況：1.繞線式異步電動(dòng)機(jī)一起動(dòng)很快達(dá)到設(shè)定的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速，速度太高以及變化太快容易造成電器、機(jī)械部件的損壞；2.如設(shè)定速度低則會(huì)延長(zhǎng)等待時(shí)間，使生產(chǎn)效率降低。另外，針對(duì)抓斗的提升及下放也存在一些潛在的問(wèn)題，即：當(dāng)抓斗提升，但在空中停車再起動(dòng)時(shí)，有可能致使抓斗出現(xiàn)“溜車”現(xiàn)象（輕微下滑），這時(shí)電機(jī)工作在反接制動(dòng)狀態(tài)，但是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)電流非常大。當(dāng)下放抓斗時(shí)，電機(jī)在重力與電動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下以極快的速度運(yùn)行在第四象限，電機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，停車時(shí)（抱閘），由于抓斗的慣性及下降速度太快停車效果差，非常危險(xiǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)要采用變頻調(diào)速技術(shù)予以解決。
二、抓斗的提升、開(kāi)閉變頻控制
抓斗有兩臺(tái)電機(jī)控制即抓斗開(kāi)合電機(jī)、抓斗提升電機(jī)。抓斗抓煤時(shí)，僅有開(kāi)合電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，抓滿煤開(kāi)始提升時(shí)，提升和開(kāi)合兩臺(tái)電機(jī)均要工作，相互間需要有速度配合才可使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。根據(jù)以往制作類似提升、下放重物變頻控制裝置的經(jīng)驗(yàn)及查閱ABB公司起重專用變頻器的相關(guān)技術(shù)資料，變頻器采用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻后能夠提供100%的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使抓斗下放時(shí)，電機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)，變頻器的制動(dòng)單元能夠完全吸收掉這部分能量使電機(jī)穩(wěn)定工作在第四象限，且轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。這些通過(guò)調(diào)整開(kāi)合電機(jī)變頻器及提升電機(jī)變頻器的頻率、
加速時(shí)間，使之相互配合，調(diào)整方便。
抓斗的提升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)采用SIEMENSS7-200系列PLC控制，其輸入、輸出均由繼電器進(jìn)行隔離。采用PLC控制后使系統(tǒng)的維護(hù)量大大減少，修改或調(diào)整控制關(guān)系靈活、方便。
三、大車、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)變頻控制
該系統(tǒng)的大車、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)基本象似，都是由兩臺(tái)電機(jī)控制，只是電機(jī)的功率不一樣，對(duì)兩臺(tái)電機(jī)分別采用兩臺(tái)相同的西門子MASTERDRIVES系列矢量控制型變頻器進(jìn)行起動(dòng)及速度控制。由于兩臺(tái)電機(jī)是驅(qū)動(dòng)的同一負(fù)載，為保證兩臺(tái)電機(jī)的同步運(yùn)行，每臺(tái)變頻器均配置一塊TSY型同步板來(lái)實(shí)現(xiàn)同步控制。每臺(tái)變頻器還需要加裝直流母線上的制動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。
采用變頻器調(diào)速時(shí)，每臺(tái)變頻器分別單獨(dú)供電。設(shè)定一臺(tái)變頻器為啟動(dòng)變頻器，另一臺(tái)為工作變頻器，兩臺(tái)變頻器設(shè)置參數(shù)完全一致，在SIEMENSPLC（S7-200系列）的控制下，繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子短接接觸器吸合。在接受到起動(dòng)按扭發(fā)出的起動(dòng)命令及速度信號(hào)后，兩臺(tái)變頻器同步工作，當(dāng)需要快速停車或反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩臺(tái)電機(jī)的能量回饋通過(guò)制動(dòng)單元釋放，達(dá)到快速起停的目的。
四、其它
原轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速方式的控制裝置的電源和控制部分回路保持不變，變頻控制與原控制系統(tǒng)可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相互切換。四臺(tái)變頻器均采用矢量型變頻器并配以制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻以確保在機(jī)械失靈的情況下人身及設(shè)備的安全。由于變頻器調(diào)速屬高效調(diào)速系統(tǒng)，運(yùn)行效率高，調(diào)速靈活、方便，系統(tǒng)反應(yīng)速度快，所以采用變頻器控制并沒(méi)有影響龍門抓的抓煤量。
五、小結(jié)
該系統(tǒng)經(jīng)改造后運(yùn)行近一年來(lái)，未出現(xiàn)電器或機(jī)械部件損壞，操作簡(jiǎn)便，減少了操作人員操作強(qiáng)度，為我公司帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。需要補(bǔ)充的是如果有條件的話可在抓斗控制機(jī)械制動(dòng)回路增加變頻器故障跳閘聯(lián)鎖，變頻器一旦故障機(jī)械制動(dòng)立即動(dòng)作，使之停車，這樣龍門抓的運(yùn)行可靠性將會(huì)得到大大提高。
參考文獻(xiàn)：
[1].ABB公司.《ABB變頻器操作手冊(cè)（提升宏）》2001年
關(guān)鍵詞：變頻器；維護(hù)；檢查
中圖分類號(hào)：TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 變頻器的維護(hù)
變頻器由許多復(fù)雜的集成芯片、電子元器件等組成，使用過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)各種故障，正確的維護(hù)，簡(jiǎn)單的檢修可保證生產(chǎn)生活的正常進(jìn)行。
1.1 使用環(huán)境對(duì)變頻器的影響
斗輪堆取料機(jī)長(zhǎng)期處于多灰塵環(huán)境中，由于塵埃、濕度、振動(dòng)、溫度等使用環(huán)境的影響，很容易使變頻器發(fā)生故障。
1.1.1 由于斗輪堆取料機(jī)處于長(zhǎng)形料場(chǎng)中，需要往復(fù)折返工作，地面軌道的不連續(xù)直接影響整機(jī)的平穩(wěn)性，振動(dòng)就不可避免，這種振動(dòng)會(huì)使變頻器的接插件和接線端子產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而影響變頻器的正常運(yùn)行，例如電源輸入端和輸出端的端子松動(dòng)，產(chǎn)生的接觸不良，會(huì)使變頻器時(shí)好時(shí)壞，端子發(fā)熱直至燒毀。如果端子松動(dòng)后掉線，將會(huì)釀成大事故，例如主回路直流電壓偏低的最大原因就是電源輸入端有接線掉落，進(jìn)而出現(xiàn)低壓報(bào)警停機(jī)；若掉落的接線落在另一根電源線上，就會(huì)產(chǎn)生電源短路的嚴(yán)重后果，導(dǎo)致電源配電柜內(nèi)熔斷絲燒斷。另外，變頻器最常見(jiàn)的故障就是缺相，這個(gè)故障起因大多是由于輸出端接線掉落，導(dǎo)致變頻器報(bào)警停機(jī)，如果掉落的接線落到另一根輸出端上，會(huì)形成輸出短路，還非常有可能損壞變頻器的逆變模塊，造成重大損失。
1.1.2 由于斗輪堆取料機(jī)處于多灰塵環(huán)境中，而變頻器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，冷卻風(fēng)機(jī)使用期限接近極限值，或積滿塵埃等導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量嚴(yán)重減少。散熱板堆積塵埃，影響進(jìn)風(fēng)量，也影響傳導(dǎo)熱量，這些問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部溫度偏高，而溫度又是運(yùn)行變頻器電子器件的壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，若結(jié)溫超過(guò)規(guī)定值極易造成器件損壞，如果我們進(jìn)行日常檢查和定期維修，就能及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除隱患，避免故障的發(fā)生，減少不必要的維修和因停機(jī)而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。
1.2 元件老化對(duì)變頻器的影響
斗輪堆取料機(jī)平均設(shè)計(jì)壽命大約為三十年，而且絕大多數(shù)時(shí)間都是在重載運(yùn)行，故在其長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，電子器件的老化不可避免，而其中使用頻率頗高的變頻器尤為明顯。
變頻器由許多電子元件構(gòu)成，它們都有一定的使用壽命，電解電容在這些易老化的器件中最顯著，在使用過(guò)程中，其容量會(huì)持續(xù)不斷的下降，一般認(rèn)為，容量如果下降到85%及以下，它的使用壽命就接近于終止，不適合再繼續(xù)使用了，應(yīng)該立即更換，否則容易出現(xiàn)安全隱患。另外，在開(kāi)關(guān)電源中的濾波電容如果也超過(guò)使用壽命后，可使控制回路、驅(qū)動(dòng)回路無(wú)法正常工作，進(jìn)而變頻器出現(xiàn)故障停機(jī)。最后一個(gè)就是主回路的濾波電容超過(guò)使用壽命后，導(dǎo)致其充放電量不足，往往出現(xiàn)空載時(shí)正常運(yùn)行，一旦重載運(yùn)行，頻率升到一定數(shù)值時(shí)，頻繁因電壓偏低報(bào)警而停止工作。
如果我們通過(guò)日常檢查和定期檢修，及時(shí)更換老化部件，就可以避免在正常生產(chǎn)過(guò)程中，因元器件老化變頻器停機(jī)影響生產(chǎn)，遭受經(jīng)濟(jì)損失。
由此可見(jiàn)，變頻器日常維護(hù)相當(dāng)重要，使變頻器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而提高整機(jī)工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。
2 變頻器的日常檢查
2.1 檢查面板是否正常。缺損、變淺或閃爍都代表面板已經(jīng)出現(xiàn)潛在故障，應(yīng)及時(shí)更換面板或檢修。
2.2 檢查電源電壓、輸出電壓、直流電壓是否正常。用萬(wàn)用表檢查三相電源電壓及單相電源電壓是否正常。若三相不平衡或輸出電壓偏低，說(shuō)明變頻器存在故障危險(xiǎn)，必須停機(jī)檢修。
2.3 檢查冷卻風(fēng)機(jī)和散熱器是否正常。用紅外線測(cè)溫儀測(cè)試散熱器溫度，如果溫度過(guò)高，應(yīng)立即采取措施降低環(huán)境溫度，若冷卻風(fēng)機(jī)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或堆滿灰塵，應(yīng)盡快清洗或更換風(fēng)機(jī)。
2.4 檢查變頻器是否有振動(dòng)現(xiàn)象。直接用手抹變頻器外殼，可發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)現(xiàn)象，用長(zhǎng)柄螺絲刀一頭接觸變頻器，耳朵貼緊螺絲刀刀柄，可以發(fā)現(xiàn)輕微的振動(dòng)現(xiàn)象，這種振動(dòng)通常是由電動(dòng)機(jī)振動(dòng)引起的共鳴，他可以造成電子器件的機(jī)械損傷。可以增加橡膠墊來(lái)減少或消除振動(dòng)，另外也可以利用變頻器跳躍的功能，避開(kāi)機(jī)械共振點(diǎn)，這種做法應(yīng)在確保控制精度的前提下進(jìn)行，除非特殊情況，否則不建議輕易使用。
2.5 檢查電源導(dǎo)線。接線端松動(dòng)通常會(huì)導(dǎo)致輸出導(dǎo)線發(fā)熱、變形、燒壞，如果有此情況或者聞到變頻器內(nèi)部有異味，必須擰緊或更換導(dǎo)線。
3 變頻器的定期檢修
3.1 斷電停機(jī)檢修。這個(gè)過(guò)程一定要切斷所有進(jìn)線及出線端子，由于濾波電容在失去主電源后一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)保持較高的直流電壓，根據(jù)型號(hào)不同，通過(guò)電阻放電需要時(shí)間也不盡相同，所以必須等到變頻器充電指示燈完全熄滅后才能進(jìn)行下一步工作，通常是先清洗，重點(diǎn)是機(jī)殼底部，主回路元器件及冷風(fēng)機(jī)，一般用吸塵器，嚴(yán)重的用軟布蘸酒精擦拭，其中冷風(fēng)機(jī)是重中之重，之后是主回路檢修，包括濾波電容、限流電阻、繼電器等等，先觀察外表顏色變化，然后用萬(wàn)用表測(cè)量電容等方法均是有效的方法。
3.2 通電運(yùn)行檢查。在經(jīng)過(guò)上階段斷電檢修之后，通電試運(yùn)行是必要的過(guò)程，即把輸入輸出電源、控制部分電路按正常模式連接好，用正常工作時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)逐項(xiàng)檢查變頻器性能，如冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、輸出電壓是否正常等等，待所有檢查項(xiàng)目都通過(guò)后，方可重新啟用變頻器進(jìn)行重載工作。
4 變頻器在斗輪堆取料機(jī)中的應(yīng)用
DQL2000/2000.35臂式斗輪堆取料機(jī)是為印度reliance公司旗下電廠設(shè)計(jì)的，用于堆取高爐用煤。本系統(tǒng)具有八臺(tái)7.5kW行走電機(jī)并要求行走速度可調(diào)。行走啟動(dòng)和停止以及調(diào)速過(guò)程中，設(shè)備平穩(wěn)和安全。設(shè)計(jì)選用的是ABB公司ACS800變頻器。 根據(jù)印度現(xiàn)場(chǎng)反饋，該設(shè)備自投入運(yùn)行以來(lái)，平穩(wěn)正常，控制效果非常理想。
結(jié)論
在斗輪堆取料機(jī)中正確地使用和維護(hù)變頻器不僅可以使變頻器使用壽命延長(zhǎng)，重要的是大大提高了整機(jī)的生產(chǎn)效率，使控制更加安全可靠，提高經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：變頻控制 4-20mA信號(hào) 回落速度 二次方轉(zhuǎn)矩
一、液化氣裝車泵控制現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
液化氣裝車泵是為液化氣裝車管線提供壓力和流量的動(dòng)力設(shè)施，電機(jī)功率為90KW，電機(jī)采用全壓?jiǎn)?dòng)，接觸器控制。這種電氣控制方式是通過(guò)調(diào)節(jié)管路中調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和支路回流來(lái)控制裝車泵出口流量和壓力，這種調(diào)節(jié)壓力的方式，電機(jī)一直保持連續(xù)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，而且根據(jù)裝車要求出口壓力及流量是隨機(jī)變化的，而且起伏較大。如果裝氣車輛多即開(kāi)大調(diào)節(jié)閥確保裝車系統(tǒng)所需壓力，裝氣車輛少時(shí)關(guān)小調(diào)節(jié)閥滿足裝車系統(tǒng)所需壓力，而剩余的液化氣通過(guò)支路回流打循環(huán)回到罐內(nèi)。
這種傳統(tǒng)的控制方式設(shè)備全力矩啟動(dòng)，負(fù)荷變化較大，裝氣車輛多時(shí)，電機(jī)利用率高，裝氣車輛少時(shí)，電機(jī)利用率低；電機(jī)連續(xù)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，容易發(fā)熱，故障率高；而且管線壓力和流量采用人工操作調(diào)節(jié)閥控制，耗電高，控制精度低，且壓力過(guò)大時(shí)形成回流，浪費(fèi)能源較嚴(yán)重。
二、液化氣裝車泵的變頻控制改造
針對(duì)以上問(wèn)題，我們對(duì)90KW液化氣裝車泵電機(jī)實(shí)施變頻控制改造。給原系統(tǒng)加裝施耐德ATV71HC11N4型變頻器。
1、系統(tǒng)控制原理及功能
由裝車泵的工作原理可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變電源頻率，可改變電動(dòng)機(jī)即裝車泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)泵出口流量和壓力的目的。液化氣裝車泵變頻控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，我們采用開(kāi)環(huán)控制方式，由DCS給定4-20mA控制信號(hào)，操作人員根據(jù)裝氣車輛多少，改變給定信號(hào)直接控制變頻器，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，準(zhǔn)確控制液化氣裝車泵的出口流量和壓力，滿足裝氣車輛的裝車要求。
圖1 變頻器開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖
液化氣裝車泵變頻控制系統(tǒng)接線原理圖如圖2所示，LI1是變頻器電源；R1是變頻器故障（繼電器正常加電，如有故障則斷電）；R2是變頻器運(yùn)行；AI2是4-20mA信號(hào)給定；SB1、SB2分別是現(xiàn)場(chǎng)停止和啟動(dòng)按鈕。當(dāng)SB2按鈕閉合時(shí)，KA、KC線圈帶電，KA、KC常開(kāi)點(diǎn)閉合，變頻器啟動(dòng)，KA常閉點(diǎn)斷開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)紅燈亮綠燈滅。當(dāng)有故障時(shí)R1繼電器斷開(kāi)，KC線圈失電，故障指示燈亮，KC打開(kāi)，控制回路斷開(kāi)，電機(jī)停止運(yùn)行。
圖2 變頻器接線原理圖
2、系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）液化氣裝車泵使用的是南陽(yáng)防爆電機(jī)90KW，根據(jù)節(jié)能降耗、可靠運(yùn)行的原則，我們選用施耐德ATV71型110KW變頻器。并且為減少主電源干擾，在變頻器輸入電路中安裝電抗器。
（2）正常情況是DCS給定4-20mA信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)4-20mA信號(hào)瞬間消失時(shí)，電機(jī)按照回落速度運(yùn)行（回落速度根據(jù)工藝要求可設(shè)定在0-50HZ之間）。這樣避免了由于DCS故障造成液化氣裝車泵停機(jī)。
（3）參數(shù)設(shè)定、功能選擇方便、操作簡(jiǎn)單，保護(hù)功能完善。根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)定電機(jī)額定轉(zhuǎn)速2980r/min、額定功率90KW、額定電流158A；設(shè)定DCS模擬給定信號(hào)AI2為4-20mA；根據(jù)負(fù)載情況設(shè)定加速時(shí)間40S，減速時(shí)間45S；設(shè)定最低頻率10HZ，最高頻率50HZ，確保電機(jī)在安全模式下運(yùn)行；設(shè)定電機(jī)熱保護(hù)電流158A，可檢測(cè)出過(guò)載、過(guò)電流和過(guò)熱等故障，并及時(shí)給出故障信息。
三、改造后效果分析
使用ATV71變頻器控制液化氣裝車泵電機(jī)后，不管在節(jié)能降耗方面、還是在設(shè)備可靠運(yùn)行方面，效果都非常顯著。
1、節(jié)能效果分析
由于泵類負(fù)載屬于二次方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比，T∝n2，而電機(jī)的輸出功率P∝Tn，所以P∝n3，即電機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。又由于轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，即n=60f（1-s）/p。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀電機(jī)平均每天運(yùn)行12小時(shí)，其中約6小時(shí)電機(jī)的運(yùn)行頻率為30HZ，根據(jù)公式計(jì)算出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的60%，所以每月節(jié)約用電量=90×（1-0.63）×6×30=12700kwh，每月節(jié)約電費(fèi)=12700*0.4=5080元。
2、設(shè)備故障率大大降低
改造后的液化氣裝車泵由于啟動(dòng)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，消除了以前啟動(dòng)機(jī)泵時(shí)泵內(nèi)壓力劇增而造成軸承等機(jī)械部件磨損及機(jī)泵密封系統(tǒng)損壞的情況，機(jī)泵故障率降低，設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)，維護(hù)人員的工作量也明顯減少。
3、實(shí)現(xiàn)了DCS操作
采用變頻調(diào)節(jié)控制不需要人工去現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)動(dòng)閥門，操作人員可在DCS室根據(jù)裝車泵出口流量和壓力的變化實(shí)時(shí)對(duì)變頻器進(jìn)行頻率調(diào)整，在滿足裝氣車輛的同時(shí)力求變頻器運(yùn)行在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。這種調(diào)節(jié)方式提高了設(shè)備自動(dòng)化程度，而且控制精度高、響應(yīng)速度快、運(yùn)行可靠方便。
四、結(jié)束語(yǔ)
ATV71變頻器在液化氣裝車泵節(jié)能改造中已得到成功應(yīng)用，該系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行效果良好，既滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，節(jié)電率在48%以上。同時(shí)降低了設(shè)備的故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高了裝車泵出口流量和壓力的控制精度，其經(jīng)濟(jì)效益顯著，達(dá)到了預(yù)期的目的。
參考文獻(xiàn)：
