低壓大功率變頻器的選型與實踐

1、電動機知識低壓大功率變頻器的選型與實踐 摘要：變頻器的正確選用對于機械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運行是至關(guān)重要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實際情況出發(fā)，合理選擇變頻器電壓等級，在一定的功率范圍內(nèi)（1000Kw以下）盡量選擇低壓變頻器，同時按照機械設(shè)備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制方式和防護等級的變頻器。關(guān)鍵詞：變頻器精度選型變頻器主要用于交流電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是理想的調(diào)速方案，隨著中國經(jīng)濟的整體快速發(fā)展，市場對傳動產(chǎn)品的要求逐漸提高，變頻器調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高，動態(tài)響應好等優(yōu)點，在許多速度控制應用領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要

2、的作用，它除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能之外，還具有顯著的節(jié)能效果，特別是變頻器應用在風機和水泵上，該類負載在國民經(jīng)濟各部門的應用數(shù)量眾多，分布極廣，耗電量巨大，且調(diào)速范圍又有限（一般50%-100%），是一個很有發(fā)展前途的應用領(lǐng)域。以電廠為例，大量的鍋爐輔機的傳動系統(tǒng)容量一般較大，定速運行時存在嚴重電能浪費問題。采用大功率變頻器，可以對電廠的鍋爐風機和水泵設(shè)備，如鍋爐鼓風機、鍋爐引風機、鍋爐送水泵、冷凝水泵、沖渣水泵、灰漿泵等進行配套或改造，節(jié)電效果非常顯著。同時可以實現(xiàn)很高的自動化控制，使鍋爐運行更加安全可靠，如引風機變頻調(diào)速使爐膛負壓更加穩(wěn)定；一次風機變頻調(diào)速送風更加穩(wěn)定，煤的燃燒更加徹底；灰漿

3、泵變頻調(diào)速能夠保護灰漿泵電機，防止泵堵塞過載燒毀電機等。一、國內(nèi)電廠大功率電機現(xiàn)狀國內(nèi)電廠鍋爐輔機大部分風機和水泵的功率在200kW-2000kW，按照國內(nèi)慣例，200kW以上的電動機均采用6kV電動機，使得電廠主要輔機都采用6kV電動機，電力部門從減小線損的角度出發(fā)，希望提高供電電壓，大力推行10kV，用戶從簡化配制的角度出發(fā)，自然希望200Kw以上的電動機和變頻器采用6kV或10kV，這種配置的優(yōu)點是能節(jié)省一臺電動機的購置費用和安裝工作量；可以直接加裝變頻器旁路開關(guān)，在變頻器發(fā)生故障時，可以直接通過旁路開關(guān)切換到6kV或10kV廠用母線上來，不必中斷運行。然而選用6kV或10kV“直接”變

4、頻，從技術(shù)和經(jīng)濟角度看都不合理。目前所有的“直接”高壓變頻都不是真正的直接變頻，在其輸入側(cè)都有變壓器或者依靠電子器件的串聯(lián)，因此電動機和變頻器沒有必要和電網(wǎng)電壓一致。從經(jīng)濟角度看一臺560kW高壓變頻器售價是低壓660V或690V變頻器售價的一倍多，售價超過120萬。說明在一定的功率范圍內(nèi)，即使考慮到更換電動機和添加整流變壓器的費用，選擇低壓方案也比高壓方案要經(jīng)濟的多，后期的設(shè)備維護成本，維修的技術(shù)要求都要求的低。二、高低壓變頻器結(jié)構(gòu)比較近年來各種高壓變頻器不斷出現(xiàn)，可是到目前為止，高壓變頻器還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)，一個二極管整流電路，一個中間直流回路，一個逆變橋組成，逆變橋

5、通常由1.2kV（380V變頻器），1.kV（690V變頻器），IGBT組成，每個橋臂一般只用一個功率器件。高壓變頻器結(jié)構(gòu)相對較復雜，通過多年的不斷研究一種以北京利德華福為代表的采用多重化技術(shù)制作的高壓變頻器，也就是用小功率器件實現(xiàn)大功率變換的一種手段。所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個低壓PWM功率單元在其輸出端通過某種方式（如變壓器）串聯(lián)或并聯(lián)組成，各功率單元由一個多繞組的隔離變壓器供電，由低壓單元串聯(lián)疊加達到高壓輸出或并聯(lián)達到大容量輸出的目的。另一種是以成都佳靈為代表的多管直接串聯(lián)的兩電平變換電路高壓變頻器，主要是將功率器件串、并聯(lián)使用，來滿足系統(tǒng)高壓變頻的要求，串、并聯(lián)在一起的各種器件，被當

6、作單個器件使用，利用較為成熟的低壓變頻器的電路拓撲控制策略和控制方法，實現(xiàn)高壓變頻器產(chǎn)品。這樣做的難點是串聯(lián)開關(guān)管需要動態(tài)均壓和靜態(tài)均壓，對驅(qū)動控制電路整體要求較高，還需要解決du/dt，抗共模電壓，正弦波濾波等諸多技術(shù)問題。再一種是以清華大學電機系為代表的二極管箝位型三電平變換電路高壓變頻器，目的是克服功率器件直接串聯(lián)時所需的均壓問題，在多管直接串聯(lián)的基礎(chǔ)上引入了箝位二極管概念，避免器件直接串聯(lián)引起的動態(tài)均壓問題。除了上述三種主流拓撲結(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器外，近年來又出現(xiàn)飛跨電容箝位型三電平變換電路，電容自舉多電平變換電路等多種形式的高壓變頻器，無論何種形式都伴隨著自身的相適應的控制方法和理論

7、，任何一種控制方法都較低壓普通二電平變頻器復雜，伴隨著一系列要解決的難題，像功率器件選型、雜散參數(shù)處理、絕緣、電磁干擾、散熱冷卻、器件的場域分析、能量控制、du/dt和di/dt的影響、暫態(tài)過程控制等問題的解決，這些都是低壓變頻器不曾出現(xiàn)或出現(xiàn)極少的問題，或是低壓變頻器容易解決的問題，因此使用低壓變頻器對系統(tǒng)來說更為可靠、簡單。三、變頻器選型變頻器的正確選用對于機械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運行是至關(guān)重要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實際情況出發(fā)，合理選擇變頻器電壓等級，在一定的功率范圍內(nèi)（1000Kw以下）盡量選擇低壓變頻器，同時按照機械設(shè)備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩

8、和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制方式和防護等級的變頻器。3.1合理選用變頻器電壓等級目前，變頻器合理的電壓登級是由功率器件承受電壓水平?jīng)Q定的，而某一電壓等級下變頻器可能的功率范圍則由功率器件的承載電流能力決定；受電力電子器件電壓及電機允許的du/dt限制，10kV變頻器必須多電平，多器件串聯(lián)。造成線路復雜，價格昂貴，可靠性差，維護成本高。對于10kV變頻器若使用1700VIGBT器件，需10串，三相供120支器件；若使用3300V器件，也需5串供60支器件，數(shù)量巨大，可靠性必將受到影響。另一方面高壓變頻器使用器件一般電流小，器件的電流能力得不到充分利用，以710kW為例，10kV電動機電流僅

9、有50A左右，目前耐壓1700V的IGBT電流已做到2400A，3300V器件電流達1600A，有大電流器件不用，偏要用大量小電流器件串聯(lián)，其結(jié)構(gòu)極不合理。即使電動機功率達到2000kW，電流也只有150A左右，仍顯很小。實際應用中為了電平隔離，改善輸入電流波形及減小諧波，大部分高壓變頻器輸入側(cè)都加有輸入變壓器，既然有變壓器，變頻器和電動機的電壓就沒有必要和電網(wǎng)電壓一樣，非用6kV或10kV不可。因此就有了變頻器和電動機的合理電壓等級問題。過去電動機中低壓200kW分界主要考慮電動機直接起動，起動電流5-7倍額定電流，若使用10kV/380V電力變壓器，其容量2000kVA，短路阻抗6%左右考

10、慮，開關(guān)的瞬時脫扣值就很大了，如要提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電質(zhì)量的話，變壓器阻抗還希望進一步降低；但是阻抗越小，則帶來系統(tǒng)短路電流就會增大，更不利于電器設(shè)備選擇，線路中的開關(guān)的分斷容量還要進一步提高，勢必造成選型成本的提高，造價提升。電動機起動時380V母線壓降限制在50%左右的話，就要再加大變壓器容量，短路電流會太大，低壓開關(guān)將難以承受。采用變頻器調(diào)速后，起動電流被限制在額定電流值內(nèi)，低壓變頻器容量目前可做的很大，ABB等公司掌握了逆變單元的并聯(lián)輸出技術(shù)，低壓變頻器容量可以做到2900kW，為我們大量選用低壓大功率變頻器提供了可能。在實踐中我們可以把原來僅起到隔離作用的進線變壓器10Kv/6k

11、V或6Kv/6kV，改為6Kv/690V、6Kv/380V的進線變壓器，則可獲得690V和380V電源電壓，為大量采用低壓大功率變頻器提供了可能。目前國內(nèi)660V或690V低壓電動機容量已做到1000-1200Kw，使選型更為便捷。3.2機械設(shè)備的負載轉(zhuǎn)矩特性人們在實踐中常將生產(chǎn)機械根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三大類型：恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載和風機、水泵類負載。在這類負載中，負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定，負載功率則隨著負載速度的增高而線形增加。傳送帶、攪拌機、擠壓機和機械設(shè)備的進給機構(gòu)等摩擦類負載以及起重機、提升機、電梯等重力負載，都屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。變頻器拖動恒

12、轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時，低速時的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且要有足夠的過載能力。如果需要在低速下長時間穩(wěn)速運行，應該考慮標準籠型異步電動機的散熱能力，避免電動機溫升過高。這類負載的特點是需似保持不變。金屬切削機床的主軸和軋機、造紙機、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機、開卷機等，都屬于恒功率負載。負載的恒功率性質(zhì)應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時，受機械強度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調(diào)速時，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而超過弱磁點后，進入弱磁調(diào)速區(qū)，變頻器輸出電壓不在增加，速度增加，轉(zhuǎn)矩下降，最大允許輸

13、出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。3.2.3風機、水泵類負載這類負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。各種風機、水泵和油泵，都屬于典型的流體類負載。流體類負載通過變頻器調(diào)速來調(diào)節(jié)風量、流量，可以大幅度節(jié)約電能。由于流體類負載在高速時的需求功率增長過快，與負載轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以不應使這類負載超工頻運行。電廠中該類負載設(shè)備占很大比例。了解了設(shè)備的負載類型，在選擇變頻器還不夠，還需要選擇正確的電壓等級。知道電動機拖動的負載類型，選擇了正確供電電壓，在實際選擇變頻器還要依據(jù)電機額定電流值作為變頻器選擇的主要依據(jù),電機的額定功率只能作為參考。另外,應充分考慮變頻器的輸出含有豐

14、富的高次諧波,會使電動機的功率因數(shù)和效率變壞.因此用變頻器給電動機供電與用工頻網(wǎng)供電相比較電動機的電流會增加10，而溫升會增加20左右。所以在選擇變頻器時,應考慮到這種情況,適當留有余量,以防止溫升過高,影響變頻器的使用壽命。Domain: dnf輔助 More:d2gs2f另外，變頻器與電動機安裝距離較長時,應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以在選擇變頻器時應放大一檔或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。只有正確地選擇了變頻器，才能保證改造和生產(chǎn)的順利進行。下面用一個具體的事例，說明低壓大功率在電廠新上項目的成功應用。四、低壓大功率變頻器的實踐經(jīng)濟發(fā)展，熱電優(yōu)先，在

15、這一背景之下，2004年秦皇島同和熱電有限公司進行二期擴建項目，工程主要由1×24MW雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機組配1臺170t/h循環(huán)流化床鍋爐、主廠房的建設(shè)及基礎(chǔ)工程施工，鍋爐的輔機四臺大功率電動機，其中引風機電機額定功率：1120KW；一次送風機電機額定功率：710KW；二次送風機電機額定功率：450KW；循環(huán)泵電機額定功率：680KW。若都采用高壓6kV變頻器勢必增加擴建項目一次投資費用，通過我們大力推薦使用低壓大功率變頻器，加之廠家的實際考察，最終采用了ABB低壓變頻器。具體的變頻器型號與應用如下：ACS800-07-0580-7；具體電流值488A。用于拖動450KW/690V

16、二次風機變頻電機；電機電流：441A。用于拖動循環(huán)泵680KW/690V循環(huán)泵變頻電機；電機電流：705AACS800-07-1060-7；具體電流值885A。用于拖動710KW/690V一次風機變頻電機；電機電流：736AACS800-07-1500-7；具體電流值1208A。四、套裝置附件的詳細說明如下：1）四套裝置都配有進線電抗器作為交直交變頻器，進線電抗器不僅可以大大減少進線電網(wǎng)諧波，而且可以減少對設(shè)備的電流沖擊，保證設(shè)備的可靠性。ABB公司把進線電抗作為標配內(nèi)置于整流模塊內(nèi)；主要作用是：抵制或消除變頻器輸入電流中的高次諧波通過電網(wǎng)，對電子回路和電子設(shè)備的干擾。2）四套裝置都配有熔斷器

17、組合開關(guān)主要作用是：保護整流進線單元電子元器件，為了給操作維護人員一個明確的斷點，必須在變頻裝置進線側(cè)加裝隔離開關(guān)，作為明顯的操作斷點；保證檢修人員安全或停機時分合主電路存有明顯斷點；嚴禁帶負荷分斷此開關(guān)。3）四套裝置都配有接觸器+急停開關(guān)主要作用是：為了設(shè)備的可靠保護，在出現(xiàn)設(shè)備故障時，按急停開關(guān)，依靠進線接觸器作為自動跳閘器件，切斷主電路，保證設(shè)備和人身安全；使系統(tǒng)更加安全、方便，便于遠程操作。4）四套裝置都配有Du/dt濾波器主要作用是：變頻器會對電機帶來明顯的繞組絕緣沖擊電壓、以及不對稱的軸承電流，對電機的使用（壽命）帶來明顯影響；除非特制電機，通常690VAC電機所用變頻裝置必須加上

18、du/dt濾波器，以確保電機的可靠使用；另外對減少對電機的噪聲，降低電磁輻射，大幅度衰減高頻成分，確保電磁環(huán)境干凈，延長電機壽命都有一定好處。5）四套裝置都配有12脈波整流器每套裝置都配有兩套6脈波整流器，組成12脈波整流器可以有效地消除電流中的11次以下諧波，減少對電網(wǎng)諧波干擾，凈化電網(wǎng)環(huán)境。4.1工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)秦皇島同和電廠170噸鍋爐輔機使用的是ABB公司生產(chǎn)的ACS800大功率變頻器，采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC），它屏棄了矢量控制中的解耦思想，而是通過時時檢測磁通幅值和轉(zhuǎn)矩值的方式來分別與磁通和轉(zhuǎn)矩給定值進行比較，并由磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器直接輸出所需要的電壓矢量值，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)由速度

19、控制環(huán)和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)組成。ABB公司將DTC技術(shù)和模糊控制理論合二為一，生產(chǎn)的高性能、低成本的變頻器調(diào)速產(chǎn)品，并且性能大大優(yōu)于矢量控制變頻器。在DTC中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù)字信號處理器與先進的電機軟件模型相結(jié)合使電機的狀態(tài)每秒鐘被更新40,000次。由于電機狀態(tài)以及實際值和給定值的比較值被不斷地更新，逆變器的每一次開關(guān)狀態(tài)都是單獨確定的。這意味者傳動可以產(chǎn)生最佳的開關(guān)組合并對負載擾動和瞬時掉電等動態(tài)變化做出快速響應。根據(jù)設(shè)定情況分別響應，由于存在中間直流環(huán)節(jié)，可以有效抑制電壓降低，為變頻器判斷繼續(xù)工作還是故障保護提供了保證。在DTC中不需要對電壓、頻率分別控制的PWM調(diào)制

20、器。因此沒有固定的斬波頻率，在實際運行中，不會產(chǎn)生其它變頻器驅(qū)動電機時所發(fā)出的那種高頻噪聲，同時也降低了變頻器本身的功耗。豐富、靈活的輸入輸出口定義功能，可在大多數(shù)應用場合，實現(xiàn)用戶要求而不需要任何附加電路。循環(huán)硫化床鍋爐采用平衡通風方式，每臺鍋爐配一次、二次風機各一臺，燃燒室需要的空氣從一次、二次風機吸入后分別送進空氣預熱器中加熱，加熱后的一次風送入沸騰床及反料器，二次風進入爐膛，燃料在燃燒室中與空氣混合燃燒，一次空氣從底部通過爐排均勻送入爐膛，起到燃燒化作用，二次空氣通過爐膛夾層預熱，然后進入二次燃燒室，起到二次燃燒作用，一次空氣和二次空氣通過固定好蝶閥位置，根據(jù)爐膛的燃燒情況，通過一、二

21、次風機變頻器，改變風機電機轉(zhuǎn)速，達到調(diào)整空氣用量目的。引風機用以維持爐膛負壓燃燒。引風機用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率，減少環(huán)境污染為主要目的，利用現(xiàn)代自控技術(shù)、通過上位DCS小型分散二級控制方式，結(jié)合媒質(zhì)的燃燒情況，檢測爐膛壓力、煙氣含氧量、排煙溫度等多參量，實現(xiàn)對變頻器進行可靠控制，隨時調(diào)節(jié)引風機的運行速度，從而自動監(jiān)視爐膛壓力，以維持負壓燃燒。要求在不同的負荷條件下，保持主汽壓力的恒定，通過調(diào)節(jié)進入爐膛的燃料量及空氣量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量與汽輪機的耗汽量及供熱量相平衡。爐膛負壓太小甚至偏正，局部地區(qū)容易噴火，不利于安全生產(chǎn)，也不利于環(huán)境衛(wèi)生；如果負壓太大會使大量冷空氣漏入

22、爐子，增大引風機負荷和排煙帶走的熱損失，不利于經(jīng)濟燃燒。爐膛負壓必須引風變頻器的頻率來控制，并且引入送風量作為前饋信號參與整個控制。自動控制過程由上位機來完成。4.1.3一次送風機的作用一次送風機用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率，減少環(huán)境污染為主要目的，通過上位機DCS系統(tǒng)，隨時調(diào)節(jié)一次送風機的運行速度，從而自動監(jiān)視爐膛含氧比例，維持正常燃燒。使空氣和燃料保持適當比例，是燃燒過程的最佳操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟性的關(guān)鍵措施。維持經(jīng)濟燃燒，關(guān)鍵是保持合適的風煤比。當煤的體積流量改變之后，應當按一定的比值關(guān)系改變一次送風量。改變風量依靠一次風機變頻器來實現(xiàn)。先調(diào)整好爐排下各風室

23、的風門開度，再調(diào)整一次風機變頻器頻率作為控制風量的手段。自動控制過程由上位機來完成。使用ABB公司的變頻器可以使送風機實現(xiàn)軟啟動控制，既減小了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，又減少了鼓風機的啟動磨損和設(shè)備的沖擊能耗，延長了設(shè)備的電氣和機械壽命。4.1.4二次風機的作用二次風機用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率，減少環(huán)境污染為主要目的，通過上位機DCS系統(tǒng)，隨時調(diào)節(jié)二次風機的運行速度，使空氣和燃料保持適當比例，是完成燃燒過程的最佳操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟性的關(guān)鍵措施。維持經(jīng)濟燃燒，關(guān)鍵是保持合適的風煤比。當煤的體積流量改變之后，應當按一定的比值關(guān)系改變送風量。只靠改變一次風機風量很難

24、實現(xiàn)；需要二次風機的配合，使煤在二次燃燒室充分燃燒，二次風機受一次風機的影響，在使用中一定加以注意，并限制電機的最低轉(zhuǎn)速，充分利用二次風量達到最佳燃燒目的，使鍋爐達到滿負荷運行。上述風機使用變頻器不僅可以完成生產(chǎn)工藝要求，同時可以使風機實現(xiàn)軟啟動控制，既減小了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，又減少了風機的啟動磨損和設(shè)備的沖擊能耗，延長了設(shè)備的電氣和機械壽命。另外變頻器輸出帶有一定的高次諧波，可能加速電動機的絕緣老化，這一點在使用中應加以注意。五、進線單元進線電源：690V。四臺大變頻器都配有進線開關(guān)柜，接觸器、急停開關(guān)。進線接觸器可選件包括柜門上的急停按鈕，外部急停按鈕可以引線至柜內(nèi)端子排，按下急停開

25、關(guān)，急停命令封鎖逆變器半導體，切斷主接觸器，電機自由停車，裝置配有防止意外起動裝置。本次選用12脈波整流器，包含并聯(lián)連接的兩個6脈波整流橋。通過使用12脈波整流器，可以減少總的諧波畸變，清除五次諧波和七次諧波。因為EMC濾波器不能與12脈波整流器一起使用（變壓器的副邊浮地?。┩扑]安裝帶有屏蔽層的供電變壓器，來減少傳輸輻射。整流單元包括：兩套二極管整流單元（DSU），型號：ACS800-507-0680-7。六、整流變壓器數(shù)據(jù)為得到12脈沖方式的相位移，要求使用多繞組變壓器。變壓器的另一個目的是提供足夠的阻抗將網(wǎng)側(cè)諧波限制在IEEE519所要求的限值范圍內(nèi)。我們采用的是廣東順德生產(chǎn)的干式變壓器，

26、隔離變壓器有兩個次級繞組，一個為Y接法，另一個為接法，這樣兩個次級繞組間產(chǎn)生30°的相位差，提供12脈波，滿足12脈沖輸入整流橋的要求。過載倍數(shù)：1.5倍（每10分鐘對一分鐘）短路阻抗電壓降：兩組副邊繞組的短路阻抗電壓降分別為8%短路阻抗電壓降偏差：兩組副邊繞組的短路阻抗電壓降的偏差3%電壓偏差：兩組副邊繞組在額定負載下輸出的電壓偏差值0.3%UN環(huán)境溫度：最高40攝氏度其他：高低壓繞組之間加屏蔽層，屏蔽層引出接線端。副邊Y繞組的中心點引出接線端。各繞組、屏蔽層、引出端的耐壓，絕緣及安全符合相應的國家標準。加裝鋁合金防護罩，帶PT100測溫元件（低壓繞組+鐵芯）的風冷溫控裝置。七、變

27、頻器調(diào)試通過設(shè)定變頻器參數(shù)來滿足電廠鍋爐輔機的正常運行，參數(shù)可以通過隨機攜帶的CDP312控制盤單獨設(shè)定，也可選擇一個預編好的應用宏，它可以快速簡單地完成ACS800的啟動。標準應用宏包括工廠宏、手動/自動宏、PID應用宏、轉(zhuǎn)矩控制宏、順序控制應用宏等。變頻器具有以下三種控制方式：本地控制：通過隨即攜帶的CDP312控制盤完成。遠程控制：通過變頻器端子接受來自現(xiàn)場或控制室的開關(guān)量或模擬量控制?？偩€控制：通過變頻器擴展口接的總線適配器接受來自PLC或上位機的通信信號，ACS800具有多種串行通訊接口，可以與CDP312控制盤和PC機通信，也可以通過匹配不同的區(qū)域總線適配器與其它上位控制系統(tǒng)通信，

28、以此完成操作、調(diào)試、診斷和控制的目的。本次項目采用遠程控制上位機控制。參數(shù)設(shè)定由CDP312控制盤完成。7.3加、減速時間設(shè)定風機的轉(zhuǎn)動慣量較大，加、減速時間一般設(shè)定較長，目的防止啟動時變頻器報過流或過載故障，減速時間過短容易報中間直流過壓故障，因此兩段時間多大于90秒。變頻器調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定完成后，首先進行電機參數(shù)辯識，完成后就可以進行系統(tǒng)試運行。先在控制盤完成低頻運行，觀察電機運轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，溫升是否正常，加減速是否平滑，在繼續(xù)在20、30、40、50Hz等頻率點試運行。如果試運行正常，變頻器就可以投入試生產(chǎn)。本文通過事例描述，說明電廠輔機采用大功率變頻器不僅可行，而且經(jīng)濟

29、，控制和線路非常簡單，再加上變頻器完善的故障診斷和顯示功能，使整個調(diào)速系統(tǒng)的可靠性、可維修性大幅度提高，電廠的自動化水平也得到進一步加強，得到了用戶的肯定，市場前景非常廣泛。·電動機多功能節(jié)電保護器原理·用可編程控制器和變頻器實現(xiàn)石油氣壓縮·水泥磨高壓電機的故障與修理·電機常見問題淺析及對策·變頻調(diào)速器與節(jié)約能源、環(huán)境保護·論交流變頻調(diào)速與直流調(diào)速·森蘭變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動上的·通用變頻器的保護功能及故障處理·工業(yè)機器人用電機驅(qū)動系統(tǒng)·水泥廠變頻器應用中的問題及對策·談變頻調(diào)速

30、系統(tǒng)的設(shè)計·RIBO變頻器在鍋爐變頻控制系統(tǒng)的應用·波力國際力推富士電機風機水泵用變頻器·用可編程控制器和變頻器實現(xiàn)石油氣壓縮·變頻器控制方式·英威騰CHV190變頻器在門座式起重機中的·異步電機常見的電氣故障及排除法·變頻器的選用·用PLC實現(xiàn)對物流系統(tǒng)輥道部分的控制·相控節(jié)電技術(shù)·機床專用節(jié)電設(shè)備·永磁無刷直流電機控制器設(shè)計·高壓變頻器在火力發(fā)電廠300MW機組引風·變頻器綜合實踐_第1講 變頻器在多傳動·森蘭變頻器在板紙機直流傳動換代改造中·

31、;PLC控制開關(guān)磁阻電機在無梭織機主傳動·大電機應用與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究·變頻器在水泥生產(chǎn)中的應用·變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦的應用·抽油機節(jié)電器專用POWERBOSS電機節(jié)電器收錄時間:1380232781 作者:匿名 隨著起重機的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機越來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重機與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，如采用PLC取代繼電器進行邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動機轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項目電動機調(diào)速裝置采用了先進的變頻調(diào)速方案，變頻器最終選型為ABB變頻器ACS800，電動機選用專用

32、鼠籠變頻電動機。在眾多交流變頻調(diào)速裝置中，ABB變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴展功能的豐富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使用的適應性，使其在變頻器高端市場中占有相當重要的地位。ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機應用程序的重要一員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動向?qū)?，自定義編程，DTC控制等，非常適合作為起重機主起升變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司所負責維修管理的寶鋼集團梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細介紹ACC800變頻器在起重機主起升中的應用。1DTC控制技術(shù)DTC（直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorq

33、ueControl）技術(shù)是ACS800變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一，它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實現(xiàn)和魯棒性強的特點。其實質(zhì)是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下建立異步電動機空間矢量數(shù)學模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中間直流電壓）直接計算電動機轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實際值，并與給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈進行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)）。定子給定磁鏈和對應的電磁轉(zhuǎn)矩的實際值，可以用定子電壓和電流測量值直接計算得到。在計算中，只需要一個電動機參數(shù)定子電阻，這一點和幾乎需要全部電動機參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制（矢量控制）形成了鮮

34、明對比，極大地減輕了微處理器的計算負擔，提高了運算速度。直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應（不大于5ms）。2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點之一是在電動機處于回饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（"回饋"是指電動機處于發(fā)電狀態(tài)時通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能），尤其需要引起注意的是主起升機構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時間大約為016s（視起重機型號和起重量大小而定），變頻器如過早停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤，因此變頻器必須避免在電磁制動

35、器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生"過流"而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流制動勵磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的狀態(tài)下，保持電動機有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速度為零時，電動機能夠使重物在空中停止，直到電磁制動器將軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能，即變頻器在起動之前自動進行直流強勵磁，使電動機有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止狀態(tài)，以保證電磁制動器在釋放過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機上應用的ACS800變頻器調(diào)速系統(tǒng)由電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動控制臺等組成

36、。主起升采用1臺ACC800變頻器驅(qū)動1臺起升專用電動機，并在電動機軸尾安裝1臺速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機模型的速度和轉(zhuǎn)矩計算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗證，開閉閘等功能。主起升采用斬波器加制動電阻實現(xiàn)制動功能，斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動電阻的投切）。變頻器配有RPBA201接口卡件，提供標準的Profibus2DP現(xiàn)場總線接口，用于與PLC通信控制，并接收PLC發(fā)來的開，停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置ABB變頻器在出廠時，所有功能碼都已設(shè)置。但

37、是，起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同，所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（1）起動數(shù)據(jù)（參數(shù)組99）參數(shù)99102（用于提升類傳動，但不包括主/從總線通信功能）：CRANE；參數(shù)99104（電動機控制模式）：DTC（直接轉(zhuǎn)矩控制）；參數(shù)9910599109（電動機常規(guī)銘牌參數(shù)）：按照電動機的銘牌參數(shù)輸入。（2）數(shù)字輸入（參數(shù)組10）參數(shù)1010110113（數(shù)字輸入接口預置參數(shù)）：按照變頻器外圍接口定義進行設(shè)置，限于篇幅，不再贅述。（3）限幅（參數(shù)組20）參數(shù)20101（運行范圍的最小速度）：-1000 r/min（根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設(shè)定）；參數(shù)20102（運

38、行范圍的最大速度）：1000r/min（根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設(shè)定）；參數(shù)20103（最大輸出電流）：120%；參數(shù)20104（最大正輸出轉(zhuǎn)矩）：150%；參數(shù)20104（最大負輸出轉(zhuǎn)矩）：-150%；參數(shù)20106（直流過壓控制器參數(shù)）：OFF（本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式，此參數(shù)設(shè)為OFF后，制動斬波器才能投入運行）。（4）脈沖編碼器（參數(shù)組50）參數(shù)50101（脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）：1024；參數(shù)50103（編碼器故障）：FAULT（如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通信失敗時，ACC800變頻器顯示故障并停機）。（5）提升機（參數(shù)組64）參數(shù)64101（獨立運行選擇）：FAL

39、SE；64103（高速值1）：98%；64106（給定曲線形狀）：0（直線）；參數(shù)64110（控制類型選擇）：FBJOYSTICK.（6）邏輯處理器（參數(shù)組65）參數(shù)65101（電動機停止后是否保持電動機磁場選擇）：TRUE（在電動機停止后保持電動機磁場為"ON"）；參數(shù)65102（ON脈沖延時時間）：5s.（7）轉(zhuǎn)矩驗證（參數(shù)組66）參數(shù)66101（轉(zhuǎn)矩驗證選擇）：TRUE（轉(zhuǎn)矩驗證有效，要求有脈沖編碼器）。（8）機械制動控制（參數(shù)組67）參數(shù)67106（相對零速值）：3%；參數(shù)67109（起動轉(zhuǎn)矩選擇器）：AUTOTQMEM（自動轉(zhuǎn)矩記憶）。（9）給定處理器（參數(shù)組69

40、）參數(shù)69101（對應100%給定設(shè)置電動機速度）：980r/min（根據(jù)實際電動機參數(shù)進行設(shè)定）；參數(shù)69102（正向加速時間）：3s；參數(shù)69103（反向加速時間）：3s；參數(shù)69104（正向減速時間）：3s；參數(shù)69105（反向減速時間）：3s.（10）可選模塊（參數(shù)組98）參數(shù)98101（脈沖編碼器模塊選擇）：RTAC2 SLOT2（脈沖編碼器模塊類型為RTAC，連接接口為傳動控制單元的選件插槽2）；參數(shù)98102（通信模塊選擇）：FIELDBUS（激活外部串行通信并選擇外部串行通信接口）。5試運行變頻調(diào)速系統(tǒng)的功能參數(shù)設(shè)定完后，就可進行系統(tǒng)試運行。應先在變頻器操作盤上進行速度給定，手

41、動起動變頻器，讓起升電動機空載運轉(zhuǎn)一段時間，并且這種試運行可以在5，10，15，20，25，35，50Hz等幾個頻率點進行，注意觀察電動機的運轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，顯示數(shù)據(jù)是否正確，溫升是否正常，加減速是否平滑等。單臺變頻器試運行正確后，再接入脈沖編碼器模塊進行速度閉環(huán)調(diào)試，試運行起升機構(gòu)變頻調(diào)速系統(tǒng)。起升變頻器手動運行無誤后，就可接入PLC控制系統(tǒng)，進行整機聯(lián)調(diào)。整機聯(lián)調(diào)中，關(guān)鍵要注意觀察變頻器起動與停止時，主起升機械制動器的開閉反應是否快速，鉤頭是否存在溜鉤現(xiàn)象等。其次還要注意觀察鉤頭在下降過程中，制動單元和制動電阻投運后，其溫升是否正常。在重物下放過程中，重物的勢能會釋放出來，此

42、時電動機將工作在反向發(fā)電狀態(tài)。在鉤頭下降過程中，電動機通過逆變橋向變頻器中間直流回路充電，當直流回路的電壓高于變頻器系統(tǒng)設(shè)定值時，變頻器控制斬波器接通，進而使制動電阻投入工作，以消耗變頻器中間直流回路多余的電能，確保變頻器中間直流回路電壓穩(wěn)定在一個特定電壓范圍內(nèi)。隨著起重機的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機越來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重機與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，如采用PLC取代繼電器進行邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動機轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項目電動機調(diào)速裝置采用了先進的變頻調(diào)速方案，變頻器最終選型為ABB變頻器ACS800，電動

43、機選用專用鼠籠變頻電動機。在眾多交流變頻調(diào)速裝置中，ABB變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴展功能的豐富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使用的適應性，使其在變頻器高端市場中占有相當重要的地位。ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機應用程序的重要一員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動向?qū)В远x編程，DTC控制等，非常適合作為起重機主起升變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司所負責維修管理的寶鋼集團梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細介紹ACC800變頻器在起重機主起升中的應用。1DTC控制技術(shù)DTC（直接轉(zhuǎn)矩控制，Direc

44、tTorqueControl）技術(shù)是ACS800變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一，它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實現(xiàn)和魯棒性強的特點。其實質(zhì)是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下建立異步電動機空間矢量數(shù)學模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中間直流電壓）直接計算電動機轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實際值，并與給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈進行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)）。定子給定磁鏈和對應的電磁轉(zhuǎn)矩的實際值，可以用定子電壓和電流測量值直接計算得到。在計算中，只需要一個電動機參數(shù)定子電阻，這一點和幾乎需要全部電動機參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制（矢量控制

45、）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器的計算負擔，提高了運算速度。直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應（不大于5ms）。2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點之一是在電動機處于回饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（"回饋"是指電動機處于發(fā)電狀態(tài)時通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能），尤其需要引起注意的是主起升機構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時間大約為016s（視起重機型號和起重量大小而定），變頻器如過早停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤，因此變頻器必須避免

46、在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生"過流"而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流制動勵磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的狀態(tài)下，保持電動機有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速度為零時，電動機能夠使重物在空中停止，直到電磁制動器將軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能，即變頻器在起動之前自動進行直流強勵磁，使電動機有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止狀態(tài)，以保證電磁制動器在釋放過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機上應用的ACS800變頻器調(diào)速系統(tǒng)由電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動控

47、制臺等組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅(qū)動1臺起升專用電動機，并在電動機軸尾安裝1臺速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機模型的速度和轉(zhuǎn)矩計算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗證，開閉閘等功能。主起升采用斬波器加制動電阻實現(xiàn)制動功能，斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動電阻的投切）。變頻器配有RPBA201接口卡件，提供標準的Profibus2DP現(xiàn)場總線接口，用于與PLC通信控制，并接收PLC發(fā)來的開，停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置ABB變頻器在出廠時，所有功能碼都已設(shè)置。但是，起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同，所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（1）起動數(shù)據(jù)（