摘要：作為一臺完全靠電磁力驅(qū)動并且與金屬溶液無接觸的金屬溶液攪拌設(shè)備，電磁攪拌機可提高合金的整體均勻度，縮短熔煉時間，減少燒損，提高產(chǎn)品質(zhì)量。本文主要介紹了Goodrive800四象限變頻器應用在電磁攪拌設(shè)備上的優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：冶金，電磁攪拌，Goodrive800
前言
由于其具有各種優(yōu)點，比如無接觸污染、均勻的溶液溫度、較短的熔煉時間、相同的化學成分、減少氧化渣、低燒損、高指數(shù)可控性和高電氣化水平，作為金屬冶煉過程中的關(guān)鍵設(shè)備，電磁攪拌機已廣泛應用于冶金行業(yè)。變頻電源是電磁攪拌機的重要組成部分，其特點決定了金屬冶煉的質(zhì)量、節(jié)能效果、攪拌質(zhì)量指數(shù)。一般來說，電磁攪拌機的傳統(tǒng)電源是AC-AC或兩象限AC-DC-AC，其中存在許多缺陷，比如功率因數(shù)低、諧波干擾大、電網(wǎng)能量回饋不可行、突然斷電時容易致使爆炸事故。而四象限變頻器可以科學配置，給電磁攪拌系統(tǒng)提供變頻電源，從而可避免傳統(tǒng)電源的諸多缺陷。
I. 工作原理
感應電磁攪拌機主要由變頻電源和電感器組成。根據(jù)電磁感應原理，高強度的磁場作用于金屬溶液(導體)，因此使得它有規(guī)律地移動。變頻電源改變50/60Hz交流工頻為可調(diào)輸出電壓0.5~5.0Hz 變頻分離低頻電源，當電源通過電感器時形成交替移動磁場，移動磁場通過穿透在爐底部的不銹鋼板對金屬溶液產(chǎn)生作用，在磁場的作用下，金屬溶液產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，同時在磁場的交互作用下，感應電流產(chǎn)生電磁力，從而使金屬溶液有規(guī)律地移動，達到溶液攪拌的目的。改變移動磁場的方向和強度能有效地控制金屬液的攪拌方向和強度。電磁攪拌示意圖如圖(1)所示。
圖(1)電磁攪拌示意圖
II. 變頻電源的技術(shù)要求
?變頻分離控制
?上位機觸摸屏和MODBUS之間的通信
?電壓等級：AC 380V
?功率因數(shù)≥0.96，滿負荷在0.98以上
?AC-DC-AC四象限變頻器
?允許三相輸出電流不平衡度≥15%
?可調(diào)頻率0.5Hz-5HZ，正常運行頻率0.5Hz-1Hz
?頻率調(diào)整分辨率0.1Hz(至少)，0.05Hz(最佳)
?可設(shè)定運行時間
?倒計時停止設(shè)置
?低頻大電感器件
?需要考慮緊急停止時負載電感的能量釋放
III. 變頻電源的選擇和配置
IV. 接線圖
圖(2) 四象限變頻器主電路接線圖
V. Goodrive800四象限變頻器應用在電磁攪拌設(shè)備上的優(yōu)點
變頻電源Goodrive800四象限變頻器是一款專為高端市場而研發(fā)的高性能變頻器。其電流額定值是根據(jù)在高負載情況而設(shè)計的，因此它適用于高過載容量、高可靠性和連續(xù)運行的環(huán)境。
通過采用國際流行的模塊化設(shè)計，Goodrive800四象限變頻器可以提供整流單元、逆變單元和濾波器單元或一整套設(shè)備，以滿足OEM和集成系統(tǒng)用戶和客戶的要求。其技術(shù)特點如下：
◆整流采用IGBT有功部分，PWM調(diào)制可以把再生能量轉(zhuǎn)換為電力，然后反饋給電網(wǎng)，功率因數(shù)可以達到0.98以上，因此，可以實現(xiàn)最大化節(jié)能;
◆母線電壓和輸出電壓連續(xù)、可控、穩(wěn)定(電網(wǎng)側(cè)電壓波動影響較少)，解決了因AC-AC變頻器或普通二象限變頻器的大電壓波動而對金屬冶煉產(chǎn)生的影響;
◆提供變頻控制、開環(huán)矢量控制和閉環(huán)矢量控制，支持變頻分離，解決了電磁攪拌機在特殊負載情況下正常工作時，安全停機的自動保護問題;
◆采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于組裝和現(xiàn)場維護;各單元的接線均為頂入底出，滿足了公共直流母線方案。
◆各單元之間采用光纖通信，以實現(xiàn)主控板和單元控制之間光電隔離，在長距離傳輸?shù)奶厥庖笙拢_保系統(tǒng)的可靠性;
◆支持多種通訊協(xié)議包括Modbus、Profibus、CAN、以太網(wǎng)和DeviceNet，適用于各類工業(yè)領(lǐng)域的應用;
◆提供完善的變頻保護功能。除了傳統(tǒng)的保護功能，比如過流保護、過壓保護、過溫保護，還關(guān)注電機側(cè)的保護，通過溫度檢測端，實時檢測電機的運行溫度，以提供有效的過溫保護;
◆標準STO(安全關(guān)斷)，SS1(安全停止1)，SLS(安全限速)，SBC(安全制動控制)保護最大化地確保系統(tǒng)的安全性和可靠性;
◆EMC性能滿足C3要求。
VI. 現(xiàn)場調(diào)試和參數(shù)設(shè)置
Goodrive800四象限變頻器整流單元的參數(shù)設(shè)置：
Goodrive800四象限變頻器逆變單元的參數(shù)設(shè)置：
由于變頻電源的負荷為較大電感(約25mH)，會存在因大電感的能量釋放而引起的沖擊。行業(yè)應用中的技術(shù)難點是：1.在0.8~2Hz運行頻率，350A工作電流和45°C環(huán)境溫度的情況下，保持長時間穩(wěn)定運行;2.滑行停車時，可以成功釋放大電感能量，對電網(wǎng)無任何沖擊，也不會引起故障報警;3.在電網(wǎng)異常關(guān)閉情況下，確保大電感能量可以成功釋放;4.在額定負載(320A)的情況下，反饋到電網(wǎng)的功率因數(shù)應不低于96%。
為了保證在滑行停車或電網(wǎng)異常關(guān)閉的情況下，能夠成功釋放大電感能量，在變頻電源的DC母線上增加制動單元和制動電阻，以便及時釋放再生能量。最后，進行負載測試，在額定負載下，能量回饋功率因數(shù)達0.98以上。至此，調(diào)試圓滿成功，受到客戶高度贊揚。
圖(3)Goodrive800四象限變頻器 圖(4)Goodrive800逆變單元
VII. 結(jié)論
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國更加重視工業(yè)污染和工業(yè)設(shè)備的節(jié)能。由于其各種優(yōu)點，如綠色、環(huán)保、節(jié)能以及功能完善，Goodrive800四象限變頻器將被廣泛應用于冶金行業(yè)的電磁攪拌設(shè)備上。
（轉(zhuǎn)載）
