浅析离心机中变频器的作用

 浅析离心机中变频器的作用

杨豪 吴开波 王鹏程

（作者单位：中国矿业大学）

摘要：在化工企业电气传动中，离心机的变频传动应用十分普遍，由于工艺和驱动设备的各种缘由，再生能量的现象经常发作，变频器直流共母线在石药集团维生药业离心机上的应用的研究。
    关键词：变频器；离心机
    一、引言
    在通用变频器中，对再生能量最常用的处置方式有两种：（1）耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；（2）使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。直流共母线的原理是基于通用变频安装均采用交－直－交变频方式，当电机处于制动状态时，其制动能量反应到直流侧，为了更好的处置反应制动能量，人们采用了把各变频安装的直流侧衔接起来的方式。譬如当一台变频器处于制动而另一台变频器处于加速状态，这样能量能够互补。本文提出了一种通用变频器在化工企业离心机中共直流母线的计划，并论述了其在离心机上回馈单元的进一步应用。目前直流共母线有多种方式：
    1.公用一个独立的整流器。该整流单元能够是不能逆变，也能够是可逆变的。前者能量经过外接制动电阻耗费掉，后者能够充沛地将直流母线上的多余能量直接反应到电网中来，具有更好的节能、环保意义，缺陷是价钱比前者要高。
    2.大变频单元接入电网。小变频器公用大变频器的直流母线，小变频器不需接入电网，故也不需求整流模块，大变频器外接制动电阻。
    3.每个变频单元各自接入电网。每个变频单元均带有整流、逆变回路并外接制动电阻，直流母线互相衔接起来。这种情形多用于各变频单元功率接近的状况。崩溃后还能够独立运用，互不影响。
    本文引见的直流共母线为第三种方式，相比前两种有很大优势：
    a、共用直流母线能够大大减少制动单元的反复配置，构造简单合理，经济牢靠。
    b、共用直流母线的中间直流电压恒定，电容并联储能容量大，能减少电网的动摇。
    c、各电动机工作在不同状态下，能量回馈互补，优化了系统的动态特性。
    d、各个变频器在电网中产生的不同次谐波干扰能够相互抵消，减少电网的谐波畸变率。
    二、改造前变频调速系统计划
    1.离心机控制系统引见。改造的离心机共12台、每台控制系统都是一样。变频器为艾默生EV2000系列22kW，恒转矩型，回馈单元皆为加能的IPC-PF-1S回馈制动单元，一切控制系统集中在一个配电室中。两台离心机共用一个GGD控制柜，限于篇幅只画出其中四台，其他八台与此相似。
    2.刹车时制开工作剖析。当离心机刹车时，电动机将处于再生发电制动状态，系统中所贮存的机械能经电动机转换成电能，经过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。
    三、改造后变频调速系统计划
    1.共直流母线的处置办法。采用共用直流母线很重要的一点就是上电时必需充沛思索到变频器的控制、传动毛病、负载特性和输入主回路维护等。该计划包括3相进线（坚持同一相位）、直流母线、通用变频器组、公共制动单元或能量回馈安装和一些隶属元件。
    由于实践工作现场的复杂环境常常会招致电网的动摇并发作高次谐波。也可用于增加电源阻抗并辅佐吸收左近设备投入工作时产生的浪涌电压和主电源的电压尖峰，从而最终维护变频器的整流单元。
    2.控制系统的计划。四台变频器上电后，每台变频器运转准备好后，设置变频器毛病继电器输出端子的输出选项为“变频器运转准备好”，只要变频器上电，并且正常以后，才能够并接在一同，如恣意一台有毛病，直流母线接触器就不吸合。
    3.节能剖析。回馈制动单元相比电阻能耗制动自身就是一种节能的应用，可是请求每台变频器需求刹车时配用一台制动单元。必然请求有几台变频器就得配几台制动单元，而制动单元的价钱和变频器价钱相差不大，工作持续率却不是很高。
    4.综合看来，卧螺离心机的变频应用具有以下特点：
    (1)节能：共母线双电机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用，即主、副电机各用一台普通变频器驱动，其直流母线用适当的方式并接，较好的解决了这个问题，在能源日益紧缺的今天，有特别重要的意义。
    (2)动态响应快：差转速调节过程从PID调节器的数分钟减小为变频无传感器矢量控制的数秒钟，速差调节精确(甚至可以达到±0.05转/分)，从而大大提高了卸料物中干物质含量(以处理污泥而言在2%左右)。
    (3)转矩控制功能：利用ACS550的转矩控制可以非常容易实现速度与转矩切换，并处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积，从而提高工作效率。
    四、结束语
    通用变频器共用直流母线的普遍应用，较好的处理了电能耗费与电能回馈时间段不同步这个问题，对减少设备投入、降低电网干扰和进步设备应用率有特别重要的意义。
    参考文献：
[1]艾默生EV2000变频器中文技术手册.艾默生网络能源有限公司．
[2]IPC电能回馈和电阻制动单元用户手册.深圳加能公司．
[3]杜金城.电气变频调速设计技术[M].北京：中国电力出版社，2002.