同步系統變頻控制與節能技術(shù)探討

3.2 逆變器共直流母線(xiàn)控制

當多臺電動(dòng)機同時(shí)工作，有的處于電動(dòng)狀態(tài)，有的處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，處于電動(dòng)狀態(tài)的與處于制動(dòng)狀態(tài)的逆變單元可通過(guò)直流母線(xiàn)交換能量，從而減少整流單元回饋單元容量。另外，多臺逆變單元共用一臺整流回饋單元，可節省設備投資和安裝空間。

共直流母線(xiàn)的方案采用集中整流單元，每單元僅采用逆變單元，相比每臺整流逆變加變頻器再加獨立制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻方案，不但降低了成本，而且節能，是高速同步控制系統的首選方案。但是目前能夠提供這種整流加逆變模塊的廠(chǎng)家很少，存在競爭少，產(chǎn)品價(jià)格高的問(wèn)題。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生了另外一種如圖9 所示局部直流共母線(xiàn)的折中方案。

3.3 局部直流共母線(xiàn)方案

在變頻放卷控制中，電機一般工作于發(fā)電運行狀態(tài)。而且一般情況下，放卷電機的功率遠遠小于牽引電機。因此可以采用圖9 所示的方法，對于放卷變頻器不進(jìn)行輸入交流電連接，只需要將其直流母線(xiàn)直接連接到牽引變頻器的直流母線(xiàn)上，就可以保證放卷變頻器的回饋能量全部被牽引變頻器所利用，既不增加成本，又達到節能的目的。

在一些同步應用場(chǎng)合，電機的應用臺數不多，如果采用完全直流共母線(xiàn)，成本太高，可以將功率接近，電動(dòng)、發(fā)電工作狀態(tài)相同的變頻器放在同一組，采用分段直流共母線(xiàn)的節能方法。每臺電機控制采用變頻器加直流制動(dòng)單元，在每臺單獨上電后，通過(guò)接觸器將相鄰的變頻器的直流母線(xiàn)進(jìn)行連接。如圖10 為4臺變頻器的并聯(lián)示意圖。圖中，1C、2C、3C、4C 為母線(xiàn)并聯(lián)接觸器;F1、F2、F3、F4 為快速熔斷器，防止某臺變頻器發(fā)生母線(xiàn)短路故障時(shí)，造成其他變頻器損壞;S1~S4 為每臺變頻器上電準備好信號;K1~K4為四臺變頻器直流共母線(xiàn)手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，防止某臺變頻器發(fā)生故障時(shí)停止共母線(xiàn)運行的切除;T1~T4為每臺變頻器的故障輸出繼電器，在某臺變頻器發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切除共母線(xiàn)運行。在這種接線(xiàn)情況下，發(fā)電運行的電機的能量，通過(guò)母線(xiàn)進(jìn)行能量交換，從而實(shí)現能量100%無(wú)污染交換，做到既節能，成本又比較低。當某臺出現故障時(shí)，只需要將該臺從直流母線(xiàn)上斷開(kāi)，并不影響其他電機的運行。

4 同步控制系統的應用實(shí)例

4.1 在造紙中的應用

圖11為一采用Profibus-DP 總線(xiàn)控制的造紙系統。該生產(chǎn)線(xiàn)由11 個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)構成，分別由11臺不同功率的變頻器驅動(dòng)，按生產(chǎn)流程依次為真空回頭輥、一主壓、二壓、三壓、一組缸、二組缸、三組缸、光澤缸、四組缸、壓光機、卷紙機。

首先處理好的紙漿通過(guò)5 個(gè)網(wǎng)逐層粘在毛布上，網(wǎng)輥(由毛布驅動(dòng))的投入數量決定紙張的克重(即厚度)，然后經(jīng)過(guò)真空

回頭輥，靠真空吸力進(jìn)行第一次脫水處理，經(jīng)過(guò)一壓、二壓和三壓，進(jìn)一步脫水和擠壓均勻，使紙張的厚度均勻。

經(jīng)過(guò)一組缸、二組缸、三組缸，逐步對紙張進(jìn)行烘干。經(jīng)過(guò)光澤缸，對紙張進(jìn)行初步的壓光，以提高紙張的表面光潔度。經(jīng)過(guò)四組缸，對紙張進(jìn)行最后的烘干處理。經(jīng)過(guò)壓光機，進(jìn)一步提高紙張的表面質(zhì)量。通過(guò)卷紙機，對合格的產(chǎn)品進(jìn)行分卷卷繞。

采用Profibus-DP 總線(xiàn)控制的造紙系統的負荷分配調整完全由軟件可以實(shí)現，流程如圖12 所示。該方法在電動(dòng)和發(fā)電兩種運行狀態(tài)下均有效。

根據系統，調節采樣時(shí)間和速度控制步長(cháng)駐F，就可以獲得滿(mǎn)意的動(dòng)態(tài)負荷分配。

4.2 在冶金高速線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)上的應用

一般冶金行業(yè)的高速線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)包括加熱爐區、粗軋區、中軋區、預精軋區、預水冷段、精軋區、水冷段、夾送輥、吐絲機、集絲桶、托盤(pán)、雙臂、收高線(xiàn)小車(chē)系統、電磁起吊等。

例如，某高速線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)，粗軋區、中軋區，預精軋區各用遠臺660 kW直流電機，共員愿臺;精軋區采用一臺5 500 kW的直流調速電機;高速線(xiàn)材四階梯傳送系統中有幾十臺猿kW左右的電機，每個(gè)電機驅動(dòng)一個(gè)導輥;雙臂調速采用員臺37 kW的電機，收高速線(xiàn)材小車(chē)采用15 kW的電機。

對于高速線(xiàn)材這樣的大功率，多傳動(dòng)系統，采用單個(gè)電機、單個(gè)調速裝置組成系統，不僅成本高，而且對于軋鋼這樣的沖擊性負載，不能夠解決能量的動(dòng)態(tài)利用，而且通過(guò)能耗制動(dòng)后產(chǎn)生了大量熱量，造成環(huán)境污染，降低了設備運行的可靠性，最佳的解決方案就是采用圖8 的控制方案，通過(guò)掛在直流母線(xiàn)上的逆變器實(shí)現變頻調速，以達到節能和環(huán)保的目的。