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变频调速系统共用直流母线系统方案

提示:

在同一个电力拖动系统中的一个或多个传动单元,有时会发生电动机运行在发电状态,并将再生能量反馈到变频器中来,这种现象叫再生能量。这?#26234;?#20917;一般发生在电动机被机械设备惯性拖动的时候(也就是被一个远远高于设定值的速度拖动的时候),或是当驱动电动机发生制动以提供足够的张力的时候(如放卷系统中的传动电动机)。

    在同一个电力拖动系统中的一个或多个传动单元,有时会发生电动机运行在发电状态,并将再生能量反馈到变频器中来,这种现象叫“再生能量”。这?#26234;?#20917;一般发生在电动机被机械设备惯性拖动的时候(也就是被一个远远高于设定值的速度拖动的时候),或是当驱动电动机发生制动以提供足够的张力的时候(如放卷系统中的传动电动机)。

    通用变频器在设计上不具有再生能量反馈到三相电源的功能,因此所有变频器从电动机吸收的能量都会保存在电容中,最终导致变频器中的直流母线电压升高。如果变频器配备制动单元和制动电阻,变频器就可以通过短时间接通电阻,使电能以热方式消耗掉。当然只要充分考虑到制动时最大的电流容量、负载周期?#25302;?#32791;到制动电阻?#31995;?#39069;定功?#31034;?#21487;以设计或选择合适的制动单元,并以连续的方式消耗电能,最终能够保持直流母线电压的平衡。这种制动单元的工作方式其实就是消耗能量的一种能耗制动。

    如果有多台变频器通过直流母线互连,一个或多个电动机产生的再生能量就可?#21592;?#20854;他电动机以电动的方式消耗吸收了。这是一种非常有效的工作方式,?#35789;?#26377;多个部位的电动机一直处于连续发电状态,也不用考虑采取处理再生能量的工作方式。在这种方式下,如果生产机械设备仍需要一个更快刹车或紧急停止的状态的话,那就需要再加上一个一定容量的制动单元和制动电阻?#21592;?#22312;需要时工作,若与能量回馈装置组合就可以充分地将直流母线?#31995;?#22810;余能量直接反馈到电网中来,以提高系统的节能效果。

    ①变频器共用直流母线方案  对于通用变频器而言,采用共用直流母线很重要的一点就是在共用直流母线?#31995;?#26102;必须充分考虑到变频器的控制、传动系统?#25910;稀?#36127;载特?#38498;?#36755;入主回路保护?#21462;?#22270;2-5所示为一种应用比较广泛的共用直流母线方案。该方案包括3相进线(保持同一相位)、直流母线、通用变频器组、公共制动单元(或采用能量回馈装置)和一些附属元件。该方案具有以下特点。

 通用变频器共用直流母线方案

    2-5  通用变频器共用直流母线方案

    a.使用一个完整的变频器,而不是单纯使用传统意义?#31995;?#25972;流桥加多个逆变器方案。

    b.不需要有分离变频器的整流桥、充电单元、电容组和逆变器。

    c,每一个变频器都可以单?#26469;?#30452;流母线中分离出来而不影响其他系统。

    d.通过联锁接触器来控制变频器的直流?#26041;?#30340;接入到共用直流母线上。

    e,采用快速熔断器来保护接在公共直流母线?#31995;?#21464;频器的电容单元。

    f.所有接在公共直流母线?#31995;?#21464;频器必须使用同一个三相交流电?#30784;?/span>

    在图2 5中,QF是每个变频器的进线保护装置,它应该采用带辅助触点的空气开关,因为直流接触器MC的接通必须同时满足QF?#27597;?#21161;触点闭合和变频器运行状态正常这两个条件,否则MC?#25237;?#24320;。

    LR为进线电抗器,由于?#23548;?#24037;作?#27542;〉母?#26434;环境往往会导致电网的波动并产生高次谐波,使用进线电抗器就能有效地避免这些因素对变频器的影响,?#37096;?#29992;于增加电源阻?#20849;?#21560;收附近设备投入工作时产生的浪涌电?#36141;?#20027;电源的电压尖峰,从而最终保护变频器的整流单元。

    为确保变频器?#31995;?#21518;顺利地接到公共直流母线上,或是在变频器?#25910;?#21518;快速地与公共直流母线断开以进一步缩小变频器?#25910;?#33539;围,使用在该系统的变频器必须要有24VDC信号或无源触点信号输出,其输出信号至少包括:

    READY信号:该信号输出有效则表示变频器无?#25910;希?#27597;线电压正常,可以接受启动命令。

    FAULT信号:该信号输出表示变频器?#25910;稀?/span>

    FU为半导体快速熔断器,额定电压通常可选700VDC,如BussmanFWP系?#23567;?/span>GouldshawmutA70P系列,额定电流必须考虑到驱动电动机在电动或制动时的最大能量,一般情况下可?#36828;?#23450;负载的125 U/电流即可。

    MC2P直流接触器,如ABBEHDB系列,额定电压650VDC,其额定电流同样须根据驱动电动机制动时的最大电流来选取,一般情况下可以选额定负载的1200/电流。

    ②共用直流母线的应用通用变频器的共用直流母线方案目前已经在工业领域的很多机械设备?#31995;?#21040;广泛应用,不仅整机(设备加电气)?#25910;?#29575;?#20572;?#32780;且能最大程度地节能,更具有环保的意义。

    a.双电动机驱动。双电动机驱动电路如图2-6所示,与主动件相连的电动机处于电动工作状态为主电动机,与从动件相连的电动机由于转鼓差速的作用始终处于发电状态的为副电动机;主、副电动机各用一台普通变频器驱动,采用公共直流母线方案,较好地解决副电动机?#20013;?#21457;电的再生能量问题,并达到节能的效果。

    b.多电动机驱动。多电动机驱动设备通常包括几个主要的传动电动机,例如纺织机械通常有一道、二道、三道牵伸和卷曲,它们需要同步运行。在同步时,一道牵伸Ml和二道牵伸M2为保持一定牵伸比必须处于发电状态,而三道牵伸M3和卷曲M4则处于电动状态。MlM2发电是由于三道牵伸的电动所引起的,该两台电动机所产生的回馈能量足以消耗到处于电动状态下的M3M4中,而不会引起直流回路母线电压的升高,这样通过图2-7接线就可以解决再生能量的制动问题,从而使系统始终处于比较稳定的状态。

 共用直流母线方案在离心机?#31995;?#24212;用

    2-6  共用直流母线方案在离心机?#31995;?#24212;用

 共用直流母线方案在化纤设备?#31995;?#24212;用

    2-7  共用直流母线方案在化纤设备?#31995;?#24212;用

    在图2-7中,能量传递的公式为

    P0=P3+P4-P1-P2    (2-21)

    很显然,公共直流母线方案将大大降低能量损耗。多电动机驱动设备采用共用直流母线的控制方式,具有以下显著特点。

    a.共用直流母线可以大大减少制动单元的重复配置,结构简单合理,经济可靠。

    b.共用直流母线的中间直流电?#36141;?#23450;,由于各变频器的直流?#26041;?#24182;联电容器的储能容量较大。

    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,并使系统具有较高的节能效果。


(责任编辑: 佚名 )

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