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高壓變頻器高壓瞬間失電的解決辦法
发布者:管理员 发布时间:2012-12-22 阅读:4441


1.引言:

  在節能降耗、保護環境作爲國家工作重點的大環境下,**有效的節能産品高壓變頻器應用越來越廣,爲適應用戶的各種要求,變頻器的功能日趨多樣化,但由于高壓變頻器大多應用于比較重要的場合,此環節出問題會造成不同程度的損失,而在各種應用場所,都存在高壓瞬間失電的情況,如工廠的兩路電源切換,電網出現故障瞬間恢複等,一般的高壓變頻器在輸入電壓跌落超過一定時間或是輸入掉電後變頻器便會保護停機,或者是**多支撐運行幾秒鍾後停機,此種現象在我國已發生多起並導致機組停機(包括一些應用進口高壓變頻器在內的一些實例)。POWERSMART系列高壓變頻器充分研究並考慮了此種因素的影響,在輸入跌落或者是輸入掉電後,只要是在設定的時間內電壓恢複正常(**長可設定至30秒),能自行無沖擊啓動,將電機拖動至運行前的狀態,不會終止後續生産。因此變頻器具有&ldquo高壓瞬間失電再起動功能&rdquo是必要的。

  2. JZE高压变频器的控制组成

  控制單元櫃主要由主控制器、溫控器、風機保護器、人機界面(彩色觸摸屏)、PLC、嵌入式微機、開關電源、EMI模塊、、空氣開關、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開關量模塊等組成。

  主控制器,由總線板、電源單元、CPU單元、接口單元、3個相控單元及開關量、模擬量的輸入、輸出子模塊等組成。它是變頻器的控制核心,由兩片DSP及多片FPGA、CLPD等構成,通過優質光纖將PWM信號傳送到功率單元中,從而實現了高可靠的控制。

  溫控器,可以接3個感溫探頭,來測試切分的溫度,並提供告警或保護節點。

  风机保护器,有3台,用来监控风机的缺相、过流等。其中,接功率单元柜的为2台,切分變壓器柜1台。
PLC,內置PID調節模塊和程序,可以實現閉環控制。它還含有模擬量、開關量模塊,其路數可根據用戶要求進行定制。

  人機界面,設在控制單元櫃前門上,用來提供設置、監視和切換等操作。它分別有數碼管方式和彩色觸摸屏方式兩種,根據用戶需求可進行選配。

  2. 高压瞬间失电再起动功能特点

  高壓瞬間失電再起動功能應具有以下兩個階段

  1.當變頻器在運行當中高壓瞬間失電再恢複時間在9秒內,變頻器不停機,當高壓恢複後自動恢複到原設定頻率工作。
  2.當變頻器在運行當中高壓瞬間失電再恢複時間超過9秒,在30秒內恢複,變頻器自動重啓動到設定頻率。

  九洲電氣PowerSmart6000系列高壓大功率變頻器具有高壓掉電再恢複功能,可靠保證供電瞬時失電連續運行不跳閘(時間通過軟件可設定),變頻裝置瞬時失電後的5個周波之內,變頻器運行不受任何影響;如果超過5個周波,在9秒內,變頻器自動降額運行,待輸入電壓恢複正常後,自動重新提升輸出頻率到給定值。實現此功能控制系統必須采用UPS不間斷電源供電,用于在任何狀態下,保持控制電源供電穩定。UPS同時用于給功率單元內的控制板電源,在高壓失電後,控制板能夠繼續保持運行。在變頻器短時高壓失電時,系統快速調節變頻器的運行頻率,使其在短時間內下降到電機現有轉速的同步頻率,再從快速下降狀態調節爲PID控制狀態,動態調節頻率下降速率,將電機從異步電動機的運行狀態轉變爲異步再生發電機的狀態,將電機轉子存儲的飛輪動能轉變爲電能。在變頻器失電其間,保持電機再生異步發電機狀態運行,轉子中的飛輪動能轉換爲電能維持系統的消耗。將電容陣列電壓作爲關鍵進程點,通過對變頻器輸出頻率下降的速率調節,使電容陣列電壓保持在額定狀態。在變頻器高壓電源恢複後,變頻器自動跟蹤將輸出頻率快速向上調節,當測定電流方向變化時,穩定頻率輸出延時,防止系統振蕩,**終將頻率升到失電前的數值。如果在高壓電源長時間超過9秒(時間可通過軟件設置)失電的情況下,變頻器自動停機,並輸出報警。此時進入第二判據,30秒內高壓是否恢複,如果高壓恢複,則自動重啓動變頻器恢複到原設定頻率工作,此種情況下對于大慣性負載,電機處在旋轉狀態,變頻器必須具有飛車啓動功能才能實現。

  對于****階段,需要在DSP內編程控制,第二階段則可以通過PLC編程實現。

  3.飛車啓動功能原理

  九州電氣變頻器高壓變頻器&ldquo飛車啓動&rdquo功能采用的是無速度矢量傳感器的方式。我們采用的是把電機加入搜索電壓後産生的定子電流通過矢量分解,取出轉矩電流分量,借觀測轉矩電流分量間接觀測轉子頻率來實現。當定子旋轉磁場速度與電機轉子速度相同時,電機轉子速度既爲同步轉速。此時,轉矩電流分量理論上應等于零。但實際終在電機轉子頻率的搜索過程中,旋轉磁場角頻率是變化的。而矢量變換分解轉矩電流的變換關系式是對某一角頻率而言的,頻率搜索時變化補償也不可能無窮小,所以應按轉矩電流分量&ldquo接近于零&rdquo搜索。即按轉矩電流分量來&ldquo搜索&rdquo,給定一個**小轉矩電流比較值。因爲電機定子旋轉磁場速度低于電機定子速度時,電動機處于發電狀態,電機轉子將向定子側反送能量給變頻器電容充電,使變頻器電容電壓泵升過壓,故搜索頻率過程必須從高于電機轉子頻率起。在變頻器飛車啓動電機的過程中,可以看到,啓動後變頻器的實際頻率爲50Hz,迅速下降,並處于運行未接通狀態,到某一頻率時接通,此時即爲變頻器已經搜索到電機實際運行頻率,並控制電機運行。在某些情況下,電機轉子自由旋轉轉向可能與正常運行方向相反,變頻器還需要有雙向搜索功能,當按正常方向的50Hz起一直到0Hz都搜索不到**小轉矩電流,則啓動反向搜索過程,搜索到電機轉子頻率後,先降速到0Hz再正向加速到給定頻率。

  在搜索過程中從高于電機轉子的頻率(50Hz)起,如果直接按V/F曲線間輸出滿度電壓,類似于&ldquo全壓直接啓動&rdquo,電流與轉矩沖擊極大。因此電壓取低于滿度電壓的電壓輸出,搜索成功後再使電壓慢慢回升到此頻率下的滿度電壓。即弱化電壓限制電流與轉矩沖擊。具有上述飛車啓動功能後,使得高壓掉電再起動功能的實現成爲可能。
3.PLC編程

  JZE变频器采用西门子S2-200 系列可编程控制器,主要包括C226、em223、em235模块组成,要实现此功能,只需在变频器高压失电检测继电器上取一常闭触点送给PLC,作为高压失电、得电信号。当高压失电时,失电信号送给plc,PLC接受信号后启动定时器,同时屏蔽高压失电跳闸输出,进行停机判断,如果停机并且当计时大于9秒小于30秒时高压恢复,变频器自动复位,并进行变频器故障判断,如果无故障,变频器启动。

  4. 人机界面设计

  在觸摸屏上創建如圖界面,由于變頻器應用場所不同,有些時候並需要高壓失電再起功能,因此,此功能設置開啓和關閉按鈕以方便用戶操作,當點擊&ldquo開啓&rdquo按鈕時,程序設定開啓飛車啓動功能,同時置位plc內再啓動功能程序段,使在啓動程序有效,開啓高壓失電再啓動功能。當點擊&lsquo關閉&rsquo按鈕時則關閉飛車啓動功能,跳過plc再啓動功能程序段,從而關閉高壓失電再啓動功能。

  3總結:

  高壓變頻器的可靠性是任何應用場合都必須具有的,而高壓失電再啓動功能的實現,極大地方便了用戶的需要,尤其在非常重要的場所,使得用戶整個系統的可靠性有所提高,在實際應用意義重大。

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