摘 要 進入九十年代,變頻器在國內(nèi)電動機調(diào)速系統(tǒng)中已逐步得到了應(yīng)用。本文闡述了變頻器的控制方式、功能特點,它與電磁調(diào)速相比,具有效率高、能耗低的優(yōu)點,并且介紹一些實際應(yīng)用中的問題。
關(guān)鍵詞 變頻器 控制方式 PWM 技術(shù) 加減速時間 主接觸器 能量損耗
交流電力傳動與控制技術(shù)是目前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一,這與電力電子器件制造技術(shù)、交流技術(shù)、控制技術(shù)以及微型計算機和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展密切相關(guān),通用變頻器正是這種世界高速經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物。我廠自1995 年對浮法玻璃生產(chǎn)線進行改造后,從調(diào)速和節(jié)能兩方面入手,將玻璃拉邊機傳動、變速輥道等關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備改用了變頻調(diào)速控制,近幾年使用維護當(dāng)中,我們逐步掌握了變頻器的一些特性和使用方法。
1 變頻器的控制方式
通用變頻器的控制方式,從電壓空間矢量控制、矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制一直到今天的脈寬調(diào)制(PWM )技術(shù)。PWM 控制技術(shù)是變頻技術(shù)的核心技術(shù),它大致可分為三大類:正弦PWM 、優(yōu)化PWM 以及隨機PWM 技術(shù)。
( 1)正弦PWM 已為人們熟知,由于它可以同時實現(xiàn)變頻變壓及抑制諧波的特點,因此在交流傳動及其它能量變換系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
( 2)優(yōu)化PWM 能夠?qū)崿F(xiàn)電流諧波畸變率(THD)最小、電壓利用率最高、效率最優(yōu)、轉(zhuǎn)矩脈沖最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。
( 3)隨機PWM 則是利用改變頻率電機電磁噪聲近似為限帶白噪聲,它在載波頻率必須限制在較低頻率的場合有著一定的地位。
2 變頻系統(tǒng)的構(gòu)成
變頻器具有較齊全的控制功能和保護功能,在功率很小的一般場合往往加上一個斷路器就可構(gòu)成一個變頻調(diào)速系統(tǒng)。
(1)電源開關(guān)
這是一種常用的開關(guān)裝置,它必須具有短路、過電流等保護功能,且應(yīng)有明顯的閉合和斷開的狀態(tài)標(biāo)志。我們選用斷路器作為電源開關(guān),如圖1 所示。
(2)主接觸器
因我廠使用的變頻器是與其它電氣設(shè)備集中在一起使用的,且控制方式選用內(nèi)/外混合控制方式,故在電源側(cè)加接一個主接觸器,以增加系統(tǒng)的安全性。當(dāng)變頻器供電電源帶電的時候,可斷開此接觸器讓變頻器與電網(wǎng)隔離;而當(dāng)其它條件準(zhǔn)備就緒,需讓變頻器投入運行時,可通過操縱臺上的按鈕讓接觸器閉合,接通變頻器電源。值得說明的是,在需要瞬時斷電自動再啟動的應(yīng)用場合,應(yīng)取消接觸器K 。
變頻器故障時,接觸器自動斷開,如果此時變頻器控制電源也失電,變頻器就無法保持故障報警信號。但由于變頻器都有一個輔助電源端子,因此也就解決了這個問題。
如圖1,我廠采用富士FRN —G90S變頻器,它是采用PWM 控制的交—直—交型變換器,其內(nèi)部有32 位微處理器。除具有良好的正弦波輸出,很好的轉(zhuǎn)矩特性和快速響應(yīng)外,還具有多種保護功能。如電機的過流、過壓、欠壓和缺相保護等,并能在操作面板上顯示故障代碼,維修較為方便。我們采用內(nèi)/外混合控制方式,既可由鍵盤操作,也可遠(yuǎn)距離控制。給定頻率可通過鍵盤任意設(shè)定,也可由外接電位器來模擬設(shè)定,并可以在操作面板上查看轉(zhuǎn)速、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。
圖中R0 、T 0 是兩個輔助電源輸入端,將其用導(dǎo)線連接到接觸器K 上游側(cè)三相電源的任兩相。在變頻器進線電壓正常時,控制電源由直流中間環(huán)節(jié)P (+ )、N (- )兩端獲得,經(jīng)隔離二極管、DC / DC 開關(guān)電源變流環(huán)節(jié),提供所需各檔直流控制電壓;當(dāng)主接觸器K斷開,直流中間環(huán)節(jié)失電時,控制電源就由R0 、T 0 端經(jīng)線電壓單橋電路整流濾波后獲得。
3 變頻器實際運用中的一些問題
(1)數(shù)據(jù)紊亂
在變頻器的運行當(dāng)中,偶爾會遇到數(shù)據(jù)紊亂的現(xiàn)象,我們采取讓變頻器斷電后重新開機,使程序初始化的方法,或采用恢復(fù)出廠數(shù)據(jù)的方法,然后按要求重新調(diào)節(jié)參數(shù),可使變頻器運行正常。
(2)變頻器的加減速時間的確定正確設(shè)定加減速時間對于變頻器乃至整個負(fù)載機械系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要。合理的加速時間是指加速過程中電機電流不超過變頻器過載定值時的最小時間。如加速時造成變頻器過流或過載保護動作,便應(yīng)該加大加速時間,直到不動作為止。將此時間再乘以1 1 1 倍,即為合理的加速時間。而減速時間的確定,要在減速過程中,不因為電機再生引起變頻器過電壓動作。當(dāng)變頻器因減速而過電壓動作時,便應(yīng)增大減速時間直到不動作時為止。同樣將此時間乘以1 1 1 倍,即為合理的減速時間。
4 有轉(zhuǎn)差負(fù)載下的能量損耗
電機用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時,負(fù)載轉(zhuǎn)矩M =C (常數(shù)) ,其軸輸出功率P 與轉(zhuǎn)速n 及轉(zhuǎn)差率S 的關(guān)系為: P = M ·n/975 ∝n ∝(1- S )
設(shè)在額定轉(zhuǎn)速nN 時,電機的軸輸出功率為P 20,在轉(zhuǎn)速為n2 時,電機軸輸出功率為P 2,于是P 2 的標(biāo)幺值為:
式中認(rèn)為電機的額定轉(zhuǎn)速近似同步轉(zhuǎn)速的情況下, S N ≈0 。
異步電動機從電網(wǎng)吸取的功率為P 1,它扣除定子損耗PV ,后轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β?I>P em 。P em 除轉(zhuǎn)化為軸輸出功率外,其余部分則成為轉(zhuǎn)差損耗$ P 3,其標(biāo)幺值為:廠產(chǎn)品均達(dá)到深加工產(chǎn)品質(zhì)量要求。
( 3)經(jīng)1997 年1 月至10 月國家建材局組織了國內(nèi)設(shè)計浮法玻璃生產(chǎn)線生產(chǎn)的浮法玻璃與合資企業(yè)生產(chǎn)的浮法玻璃實物質(zhì)量對比測試。結(jié)果認(rèn)為:
①耀華示范線主線生產(chǎn)2 1 0 ～19 1 0 mm厚度各品種的浮法玻璃,其工藝技術(shù)與裝備已達(dá)到“三高”工藝設(shè)計要求。
②該示范線產(chǎn)品實物質(zhì)量明顯高于國內(nèi)其它浮法玻璃生產(chǎn)線,接近DFG 、SYP 水平。
3 1 3 較好的社會效益
( 1)我國自行設(shè)計的“三高”浮法線的投產(chǎn),標(biāo)志了我國玻璃工業(yè)設(shè)計力量已經(jīng)成熟。設(shè)計水平已基本達(dá)國際水平。
( 2)“三高”浮法線的竣工投產(chǎn)表明了我國浮法玻璃工業(yè)發(fā)展到了可自行生產(chǎn)供應(yīng)優(yōu)質(zhì)原片的一個新階段。
(3)“三高”浮法線生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)浮法玻璃,其實物質(zhì)量基本達(dá)到中外合資線水平,填補了我國優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)的空白。為我國汽
車工業(yè)、制鏡工業(yè)提供了原片生產(chǎn)基地。
( 4)生產(chǎn)出1 1 5 、2 、15 、19mm 玻璃,為發(fā)展我國浮法玻璃新品種做出了貢獻(xiàn)。
4 結(jié) 語
( 1)耀華示范線代表中華民族玻璃工業(yè)的中國洛陽浮法已能夠生產(chǎn)國際水平的優(yōu)質(zhì)浮法玻璃,能夠滿足汽車、鍍膜、制鏡玻璃和高檔建筑玻璃的需求,中國浮法玻璃技術(shù)已進入國際先進行列。
( 2)這條線是“中國洛陽浮法”和國內(nèi)外先進技術(shù)的有機結(jié)合。該線原料、熔制、冷端及三大熱工自動控制均采用國外先進技術(shù)并結(jié)合了國內(nèi)先進技術(shù)。
( 3)引進先進技術(shù)推動了國內(nèi)玻璃行業(yè)的發(fā)展。特別是耐火材料的發(fā)展,已逐步適應(yīng)優(yōu)質(zhì)玻璃熔窯及熱工設(shè)備的需求,從而大大降低了生產(chǎn)線的投資。
(4)“三高”指標(biāo)的提出,為建浮法玻璃生產(chǎn)線提出了嚴(yán)格的要求,指出了浮法線的建設(shè)方向。國內(nèi)各玻璃廠正在按“三高”目標(biāo)改造著企業(yè)生產(chǎn)的自身,浮法玻璃產(chǎn)品正在由量的變化向質(zhì)的變化發(fā)展。
( 5)首次在“示范線”應(yīng)用先進的計算機管理信息系統(tǒng),為企業(yè)管理者適時、準(zhǔn)確地提供了三大熱工、原料、冷端的生產(chǎn)工藝技術(shù)參數(shù),為科學(xué)管理、優(yōu)化生產(chǎn)、降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強經(jīng)濟效益提供了可靠的保證。
（轉(zhuǎn)載）
