低壓大功率變頻器的選型與實(shí)踐

1、電動(dòng)機(jī)知識 低壓大功率變頻器的選型與實(shí)踐 摘要：變頻器的正確選用對于機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是 至關(guān)重要的。 選擇變頻器， 首先要根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)， 合理選擇變頻器電壓等級，在一定的功率范圍內(nèi)（ 1000Kw 以 下）盡量選擇低壓變頻器，同時(shí)按照機(jī)械設(shè)備的類型、負(fù)載轉(zhuǎn) 矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要 求，決定選用何種控制方式和防護(hù)等級的變頻器。 關(guān)鍵詞：變頻器精度選型 變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是理想的調(diào)速方案， 隨著中國經(jīng)濟(jì)的整體快速發(fā)展，市場對傳動(dòng)產(chǎn)品的要求逐漸提 高，變頻器調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高， 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，在許多速

2、度控制應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重 要的作用，它除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能之外，還具有顯著的節(jié) 能效果，特別是變頻器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)和水泵上，該類負(fù)載在國民 經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng)用數(shù)量眾多，分布極廣，耗電量巨大，且調(diào)速 范圍又有限（一般 50%-100%），是一個(gè)很有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng) 域。 以電廠為例，大量的鍋爐輔機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)容量一般較大，定速 運(yùn)行時(shí)存在嚴(yán)重電能浪費(fèi)問題。采用大功率變頻器，可以對電 廠的鍋爐風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備，如鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、鍋爐 送水泵、冷凝水泵、沖渣水泵、灰漿泵等進(jìn)行配套或改造，節(jié) 電效果非常顯著。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)很高的自動(dòng)化控制，使鍋爐運(yùn) 行更加安全可靠，如引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速使?fàn)t膛負(fù)壓更加穩(wěn)定

3、；一 次風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速送風(fēng)更加穩(wěn)定，煤的燃燒更加徹底；灰漿泵變 頻調(diào)速能夠保護(hù)灰漿泵電機(jī)，防止泵堵塞過載燒毀電機(jī)等。一、國內(nèi)電廠大功率電機(jī)現(xiàn)狀國內(nèi)電廠鍋爐輔機(jī)大部分風(fēng)機(jī)和水泵的功率在200kW-2000kW，按照國內(nèi)慣例， 200kW 以上的電動(dòng)機(jī)均采用 6kV 電動(dòng)機(jī)，使得 電廠主要輔機(jī)都采用 6kV 電動(dòng)機(jī)，電力部門從減小線損的角度 出發(fā)，希望提高供電電壓，大力推行 10kV ，用戶從簡化配制的 角度出發(fā)，自然希望 200Kw 以上的電動(dòng)機(jī)和變頻器采用 6kV 或 10kV，這種配置的優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的購置費(fèi)用和安裝 工作量； 可以直接加裝變頻器旁路開關(guān)， 在變頻器發(fā)生故障時(shí)， 可以直

4、接通過旁路開關(guān)切換到 6kV 或 10kV 廠用母線上來，不 必中斷運(yùn)行。然而選用 6kV或10kV “直接”變頻，從技術(shù)和經(jīng) 濟(jì)角度看都不合理。目前所有的“直接”高壓變頻都不是真正 的直接變頻， 在其輸入側(cè)都有變壓器或者依靠電子器件的串聯(lián)， 因此電動(dòng)機(jī)和變頻器沒有必要和電網(wǎng)電壓一致。從經(jīng)濟(jì)角度看 一臺(tái)560kW高壓變頻器售價(jià)是低壓 660V或690V變頻器售價(jià)的 一倍多，售價(jià)超過 120 萬。說明在一定的功率范圍內(nèi)，即使考 慮到更換電動(dòng)機(jī)和添加整流變壓器的費(fèi)用，選擇低壓方案也比 高壓方案要經(jīng)濟(jì)的多，后期的設(shè)備維護(hù)成本，維修的技術(shù)要求 都要求的低。二、高低壓變頻器結(jié)構(gòu)比較 近年來各種高壓變頻器

5、不斷出現(xiàn)，可是到目前為止，高壓變頻 器還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)二極管 整流電路，一個(gè)中間直流回路，一個(gè)逆變橋組成，逆變橋通常 由 1.2kV （380V 變頻器），1.7 kV （690V 變頻器），IGBT 組成， 每個(gè)橋臂一般只用一個(gè)功率器件。 高壓變頻器結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜， 通過多年的不斷研究一種以北京利德華福為代表的采用多重化 技術(shù)制作的高壓變頻器，也就是用小功率器件實(shí)現(xiàn)大功率變換 的一種手段。所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個(gè)低壓 PWM 功率 單元在其輸出端通過某種方式（如變壓器）串聯(lián)或并聯(lián)組成， 各功率單元由一個(gè)多繞組的隔離變壓器供電，由低壓單元串聯(lián) 疊加達(dá)到高壓輸出

6、或并聯(lián)達(dá)到大容量輸出的目的。另一種是以 成都佳靈為代表的多管直接串聯(lián)的兩電平變換電路高壓變頻 器，主要是將功率器件串、并聯(lián)使用，來滿足系統(tǒng)高壓變頻的 要求，串、并聯(lián)在一起的各種器件，被當(dāng)作單個(gè)器件使用，利 用較為成熟的低壓變頻器的電路拓?fù)淇刂撇呗院涂刂品椒?，?shí) 現(xiàn)高壓變頻器產(chǎn)品。這樣做的難點(diǎn)是串聯(lián)開關(guān)管需要?jiǎng)討B(tài)均壓 和靜態(tài)均壓， 對驅(qū)動(dòng)控制電路整體要求較高， 還需要解決 du/dt ， 抗共模電壓，正弦波濾波等諸多技術(shù)問題。再一種是以清華大 學(xué)電機(jī)系為代表的二極管箝位型三電平變換電路高壓變頻器， 目的是克服功率器件直接串聯(lián)時(shí)所需的均壓問題，在多管直接 串聯(lián)的基礎(chǔ)上引入了箝位二極管概念，避免器件

7、直接串聯(lián)引起 的動(dòng)態(tài)均壓問題。除了上述三種主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的高壓變頻 器外，近年來又出現(xiàn)飛跨電容箝位型三電平變換電路，電容自 舉多電平變換電路等多種形式的高壓變頻器，無論何種形式都 伴隨著自身的相適應(yīng)的控制方法和理論，任何一種控制方法都 較低壓普通二電平變頻器復(fù)雜，伴隨著一系列要解決的難題， 像功率器件選型、 雜散參數(shù)處理、 絕緣、 電磁干擾、 散熱冷卻、 器件的場域分析、能量控制、 du/dt 和 di/dt 的影響、暫態(tài)過程 控制等問題的解決，這些都是低壓變頻器不曾出現(xiàn)或出現(xiàn)極少 的問題，或是低壓變頻器容易解決的問題，因此使用低壓變頻 器對系統(tǒng)來說更為可靠、簡單。三、變頻器選型 變頻器的正

8、確選用對于機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是至關(guān)重 要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，合理 選擇變頻器電壓等級，在一定的功率范圍內(nèi)（ 1000Kw 以下） 盡量選擇低壓變頻器，同時(shí)按照機(jī)械設(shè)備的類型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特 性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求， 決定選用何種控制方式和防護(hù)等級的變頻器。3.1合理選用變頻器電壓等級 目前，變頻器合理的電壓登級是由功率器件承受電壓水平?jīng)Q定 的，而某一電壓等級下變頻器可能的功率范圍則由功率器件的 承載電流能力決定；受電力電子器件電壓及電機(jī)允許的 du/dt 限制， 10kV 變頻器必須多電平，多器件串聯(lián)。造成線路復(fù)雜， 價(jià)格昂貴，可靠

9、性差，維護(hù)成本高。對于 10kV 變頻器若使用 1700VIGBT 器件，需 10串，三相供 120 支器件；若使用 3300V 器件，也需 5串供 60 支器件，數(shù)量巨大，可靠性必將受到影響。 另一方面高壓變頻器使用器件一般電流小，器件的電流能力得 不到充分利用，以 710kW 為例， 10kV 電動(dòng)機(jī)電流僅有 50A 左 右，目前耐壓 1700V 的 IGBT 電流已做到 2400A， 3300V 器件 電流達(dá)1600A，有大電流器件不用，偏要用大量小電流器件串 聯(lián)，其結(jié)構(gòu)極不合理。即使電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到 2000kW,電流也只 有 150A 左右，仍顯很小。實(shí)際應(yīng)用中為了電平隔離，改善輸 入

10、電流波形及減小諧波，大部分高壓變頻器輸入側(cè)都加有輸入 變壓器，既然有變壓器，變頻器和電動(dòng)機(jī)的電壓就沒有必要和 電網(wǎng)電壓一樣，非用 6kV 或 10kV 不可。因此就有了變頻器和 電動(dòng)機(jī)的合理電壓等級問題。過去電動(dòng)機(jī)中低壓 200kW分界主要考慮電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，起動(dòng)電流 5-7 倍額定電流，若使用 10kV/380V電力變壓器，其容量2000kVA，短路阻抗6%左右考 慮，開關(guān)的瞬時(shí)脫扣值就很大了，如要提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和 供電質(zhì)量的話， 變壓器阻抗還希望進(jìn)一步降低； 但是阻抗越小， 則帶來系統(tǒng)短路電流就會(huì)增大，更不利于電器設(shè)備選擇，線路 中的開關(guān)的分?jǐn)嗳萘窟€要進(jìn)一步提高，勢必造成選型成本的提

11、高，造價(jià)提升。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí) 380V 母線壓降限制在 50%左右的話，就要再加大變壓器容量，短路電流會(huì)太大，低壓開關(guān)將 難以承受。采用變頻器調(diào)速后，起動(dòng)電流被限制在額定電流值 內(nèi)，低壓變頻器容量目前可做的很大， ABB 等公司掌握了逆變 單元的并聯(lián)輸出技術(shù)， 低壓變頻器容量可以做到2900kW,為我們大量選用低壓大功率變頻器提供了可能。在實(shí)踐中我們可以 把原來僅起到隔離作用的進(jìn)線變壓器 10Kv/6kV 或 6Kv/6kV ， 改為 6Kv/690V 、6Kv/380V 的進(jìn)線變壓器，則可獲得 690V 和 380V 電源電壓， 為大量采用低壓大功率變頻器提供了可能。 目 前國內(nèi)660V或69

12、0V低壓電動(dòng)機(jī)容量已做到 1000-1200KW，使 選型更為便捷。3.2 機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 人們在實(shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三 大類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。 在這類負(fù)載中， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 與轉(zhuǎn)速 n 無關(guān)， 任何轉(zhuǎn)速下 TL 總 保持恒定或基本恒定，負(fù)載功率則隨著負(fù)載速度的增高而線形 增加。傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)和機(jī)械設(shè)備的進(jìn)給機(jī)構(gòu)等摩擦 類負(fù)載以及起重機(jī)、提升機(jī)、電梯等重力負(fù)載，都屬于恒轉(zhuǎn)矩 負(fù)載。變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)， 低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大， 并且要有足夠的過載能力。 如果需要在低速下長時(shí)間穩(wěn)速運(yùn)行， 應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)籠型異步電動(dòng)

13、機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)溫升過 高。這類負(fù)載的特點(diǎn)是需似保持不變。 金屬切削機(jī)床的主軸和軋機(jī)、 造紙機(jī)、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等，都屬于恒功率負(fù) 載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速 度很低時(shí)， 受機(jī)械強(qiáng)度的限制， TL 不可能無限增大， 在低速下 轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動(dòng)方案的 選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn) 矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而超過弱磁點(diǎn)后，進(jìn)入弱磁調(diào)速區(qū)， 變頻器輸出電壓不在增加，速度增加，轉(zhuǎn)矩下降，最大允許輸 出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。323風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載這類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，功

14、率與轉(zhuǎn)速的三次方 成正比。各種風(fēng)機(jī)、水泵和油泵，都屬于典型的流體類負(fù)載。流體類負(fù)載通過變頻器調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度節(jié) 約電能。由于流體類負(fù)載在高速時(shí)的需求功率增長過快，與負(fù) 載轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以不應(yīng)使這類負(fù)載超工頻運(yùn)行。電 廠中該類負(fù)載設(shè)備占很大比例。了解了設(shè)備的負(fù)載類型，在選 擇變頻器還不夠，還需要選擇正確的電壓等級。知道電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載類型，選擇了正確供電電壓，在實(shí)際選 擇變頻器還要依據(jù)電機(jī)額定電流值作為變頻器選擇的主要依據(jù) 電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞因此用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻網(wǎng)供電相比較

15、電動(dòng)機(jī)的電流會(huì) 增加10%，而溫升會(huì)增加 20%左右。所以在選擇變頻器時(shí)，應(yīng) 考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響變頻器的 使用壽命。Domain: dnf 輔助 More:d2gs2f 另外，變頻器與電動(dòng)機(jī)安裝距離較長時(shí)，應(yīng)該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以在選擇變 頻器時(shí)應(yīng)放大一檔或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。只有 正確地選擇了變頻器，才能保證改造和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。下面 用一個(gè)具體的事例，說明低壓大功率在電廠新上項(xiàng)目的成功應(yīng) 用。四、低壓大功率變頻器的實(shí)踐 經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱電優(yōu)先，在這一背景之下， 2004 年秦皇島同和熱 電有限公司進(jìn)行二期擴(kuò)建

16、項(xiàng)目，工程主要由 1 x 24MW雙抽凝 汽式汽輪發(fā)電機(jī)組配 1 臺(tái) 170t/h 循環(huán)流化床鍋爐、 主廠房的建 設(shè)及基礎(chǔ)工程施工，鍋爐的輔機(jī)四臺(tái)大功率電動(dòng)機(jī)，其中引風(fēng) 機(jī)電機(jī)額定功率：1120KW ； 一次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：710KW ； 二次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：450KW ;循環(huán)泵電機(jī)額定功率：680KW。若都采用高壓6kV變頻器勢必增加擴(kuò)建項(xiàng)目一次投資 費(fèi)用，通過我們大力推薦使用低壓大功率變頻器，加之廠家的 實(shí)際考察，最終采用了 ABB 低壓變頻器。 具體的變頻器型號與應(yīng)用如下：ACS800-07-0580-7 具體電流值 488A。用于拖動(dòng) 450KW/690V 二次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電

17、機(jī)電流：441A。用于拖動(dòng)循環(huán)泵 680KW/690V 循環(huán)泵變頻電機(jī)； 電機(jī)電流： 705A ACS800-07-1060-7 具體電流值 885A。用于拖動(dòng) 710KW/690V 一次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流： 736A ACS800-07-1500-7 具體電流值 1208A。四、套裝置附件的詳細(xì)說明如下：1） 四套裝置都配有進(jìn)線電抗器作為交直交變頻器，進(jìn)線電抗器 不僅可以大大減少進(jìn)線電網(wǎng)諧波，而且可以減少對設(shè)備的電流 沖擊，保證設(shè)備的可靠性。 ABB 公司把進(jìn)線電抗作為標(biāo)配內(nèi)置 于整流模塊內(nèi)； 主要作用是：抵制或消除變頻器輸入電流中的高次諧波通過電 網(wǎng)，對電子回路和電子設(shè)備的干擾。2）四

18、套裝置都配有熔斷器組合開關(guān) 主要作用是：保護(hù)整流進(jìn)線單元電子元器件，為了給操作維護(hù) 人員一個(gè)明確的斷點(diǎn)，必須在變頻裝置進(jìn)線側(cè)加裝隔離開關(guān)， 作為明顯的操作斷點(diǎn)；保證檢修人員安全或停機(jī)時(shí)分合主電路 存有明顯斷點(diǎn)；嚴(yán)禁帶負(fù)荷分?jǐn)啻碎_關(guān)。3）四套裝置都配有接觸器 + 急停開關(guān) 主要作用是：為了設(shè)備的可靠保護(hù)，在出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，按急 停開關(guān)，依靠進(jìn)線接觸器作為自動(dòng)跳閘器件，切斷主電路，保 證設(shè)備和人身安全；使系統(tǒng)更加安全、方便，便于遠(yuǎn)程操作。4）四套裝置都配有 Du/dt 濾波器 主要作用是：變頻器會(huì)對電機(jī)帶來明顯的繞組絕緣沖擊電壓、 以及不對稱的軸承電流， 對電機(jī)的使用 （壽命） 帶來明顯影響； 除

19、非特制電機(jī)， 通常 690VAC 電機(jī)所用變頻裝置必須加上 du/dt 濾波器，以確保電機(jī)的可靠使用； 另外對減少對電機(jī)的噪聲，降低電磁輻射，大幅度衰減高頻成 分，確保電磁環(huán)境干凈，延長電機(jī)壽命都有一定好處。5）四套裝置都配有 12 脈波整流器 每套裝置都配有兩套 6 脈波整流器，組成 12脈波整流器可 以有效地消除電流中的 11 次以下諧波，減少對電網(wǎng)諧波干擾， 凈化電網(wǎng)環(huán)境。4.1工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)秦皇島同和電廠 170 噸鍋爐輔機(jī)使用的是 ABB 公司生產(chǎn)的 ACS800大功率變頻器，采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）,它屏棄了矢量控制中的解耦思想，而是通過時(shí)時(shí)檢測磁通幅值和轉(zhuǎn)矩值 的方式來分別

20、與磁通和轉(zhuǎn)矩給定值進(jìn)行比較，并由磁通和轉(zhuǎn)矩 調(diào)節(jié)器直接輸出所需要的電壓矢量值，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)由速 度控制環(huán)和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)組成。 ABB 公司將 DTC 技術(shù)和模糊控 制理論合二為一，生產(chǎn)的高性能、低成本的變頻器調(diào)速產(chǎn)品， 并且性能大大優(yōu)于矢量控制變頻器。在 DTC 中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù) 字信號處理器與先進(jìn)的電機(jī)軟件模型相結(jié)合使電機(jī)的狀態(tài)每秒 鐘被更新 40,000 次。由于電機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較 值被不斷地更新，逆變器的每一次開關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。 這意味者傳動(dòng)可以產(chǎn)生最佳的開關(guān)組合并對負(fù)載擾動(dòng)和瞬時(shí)掉 電等動(dòng)態(tài)變化做出快速響應(yīng)。根據(jù)設(shè)定情況分別響應(yīng)，由于

21、存 在中間直流環(huán)節(jié)，可以有效抑制電壓降低，為變頻器判斷繼續(xù) 工作還是故障保護(hù)提供了保證。在 DTC 中不需要對電壓、頻 率分別控制的 PWM 調(diào)制器。因此沒有固定的斬波頻率，在實(shí) 際運(yùn)行中，不會(huì)產(chǎn)生其它變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)所發(fā)出的那種高頻 噪聲，同時(shí)也降低了變頻器本身的功耗。豐富、靈活的輸入輸 出口定義功能，可在大多數(shù)應(yīng)用場合，實(shí)現(xiàn)用戶要求而不需要 任何附加電路。循環(huán)硫化床鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，每臺(tái)鍋爐配一次、二次風(fēng) 機(jī)各一臺(tái)，燃燒室需要的空氣從一次、二次風(fēng)機(jī)吸入后分別送 進(jìn)空氣預(yù)熱器中加熱，加熱后的一次風(fēng)送入沸騰床及反料器， 二次風(fēng)進(jìn)入爐膛，燃料在燃燒室中與空氣混合燃燒，一次空氣 從底部通過爐排

22、均勻送入爐膛，起到燃燒化作用，二次空氣通 過爐膛夾層預(yù)熱，然后進(jìn)入二次燃燒室，起到二次燃燒作用， 一次空氣和二次空氣通過固定好蝶閥位置，根據(jù)爐膛的燃燒情 況，通過一、二次風(fēng)機(jī)變頻器，改變風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)整 空氣用量目的。引風(fēng)機(jī)用以維持爐膛負(fù)壓燃燒。 引風(fēng)機(jī)用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料， 提高鍋爐燃燒效率， 減少環(huán)境污染為主要目的，利用現(xiàn)代自控技術(shù)、通過上位 DCS 小型分散二級控制方式， 結(jié)合媒質(zhì)的燃燒情況， 檢測爐膛壓力、 煙氣含氧量、 排煙溫度等多參量， 實(shí)現(xiàn)對變頻器進(jìn)行可靠控制， 隨時(shí)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而自動(dòng)監(jiān)視爐膛壓力，以維持 負(fù)壓燃燒。要求在不同的負(fù)荷條件下，保持主汽壓力

23、的恒定， 通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的燃料量及空氣量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量與汽 輪機(jī)的耗汽量及供熱量相平衡。爐膛負(fù)壓太小甚至偏正，局部 地區(qū)容易噴火，不利于安全生產(chǎn)，也不利于環(huán)境衛(wèi)生；如果負(fù) 壓太大會(huì)使大量冷空氣漏入爐子，增大引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和排煙帶走 的熱損失，不利于經(jīng)濟(jì)燃燒。爐膛負(fù)壓必須引風(fēng)變頻器的頻率 來控制，并且引入送風(fēng)量作為前饋信號參與整個(gè)控制。自動(dòng)控 制過程由上位機(jī)來完成。一次送風(fēng)機(jī)的作用 一次送風(fēng)機(jī)用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒 效率，減少環(huán)境污染為主要目的， 通過上位機(jī) DCS 系統(tǒng)，隨時(shí) 調(diào)節(jié)一次送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而自動(dòng)監(jiān)視爐膛含氧比例，維 持正常燃燒。使空氣和燃料保持適當(dāng)比例，

24、是燃燒過程的最佳 操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施。維持經(jīng)濟(jì)燃 燒，關(guān)鍵是保持合適的風(fēng)煤比。當(dāng)煤的體積流量改變之后，應(yīng) 當(dāng)按一定的比值關(guān)系改變一次送風(fēng)量。改變風(fēng)量依靠一次風(fēng)機(jī) 變頻器來實(shí)現(xiàn)。先調(diào)整好爐排下各風(fēng)室的風(fēng)門開度，再調(diào)整一 次風(fēng)機(jī)變頻器頻率作為控制風(fēng)量的手段。自動(dòng)控制過程由上位 機(jī)來完成。 使用 ABB 公司的變頻器可以使送風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)控 制，既減小了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，又減少了鼓風(fēng)機(jī)的啟 動(dòng)磨損和設(shè)備的沖擊能耗，延長了設(shè)備的電氣和機(jī)械壽命。 二次風(fēng)機(jī)的作用 二次風(fēng)機(jī)用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效 率，減少環(huán)境污染為主要目的， 通過上位機(jī) DCS 系統(tǒng)，

25、 隨時(shí)調(diào) 節(jié)二次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，使空氣和燃料保持適當(dāng)比例，是完成 燃燒過程的最佳操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措 施。維持經(jīng)濟(jì)燃燒，關(guān)鍵是保持合適的風(fēng)煤比。當(dāng)煤的體積流 量改變之后，應(yīng)當(dāng)按一定的比值關(guān)系改變送風(fēng)量。只靠改變一 次風(fēng)機(jī)風(fēng)量很難實(shí)現(xiàn)；需要二次風(fēng)機(jī)的配合，使煤在二次燃燒 室充分燃燒，二次風(fēng)機(jī)受一次風(fēng)機(jī)的影響，在使用中一定加以 注意，并限制電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速，充分利用二次風(fēng)量達(dá)到最佳燃 燒目的，使鍋爐達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。上述風(fēng)機(jī)使用變頻器不僅可 以完成生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)可以使風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)控制，既減 小了 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，又減少了風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)磨損和設(shè)備的 沖擊能耗，延長了設(shè)備的電

26、氣和機(jī)械壽命。另外變頻器輸出帶 有一定的高次諧波，可能加速電動(dòng)機(jī)的絕緣老化，這一點(diǎn)在使 用中應(yīng)加以注意。五、進(jìn)線單元 進(jìn)線電源： 690V。 四臺(tái)大變頻器都配有進(jìn)線開關(guān)柜，接觸器、急停開關(guān)。進(jìn)線接 觸器可選件包括柜門上的急停按鈕，外部急停按鈕可以引線至 柜內(nèi)端子排，按下急停開關(guān)，急停命令封鎖逆變器半導(dǎo)體，切 斷主接觸器，電機(jī)自由停車，裝置配有防止意外起動(dòng)裝置。 本次選用 12脈波整流器，包含并聯(lián)連接的兩個(gè) 6 脈波整流橋。 通過使用 12 脈波整流器， 可以減少總的諧波畸變， 清除五次諧 波和七次諧波。因?yàn)?EMC 濾波器不能與 12 脈波整流器一起使 用（變壓器的副邊浮地！ ）推薦安裝帶有屏

27、蔽層的供電變壓器， 來減少傳輸輻射。 整流單元包括： 兩套二極管整流單元 （DSU ）， 型號： ACS800-507-0680-7。六、整流變壓器數(shù)據(jù)為得到 12 脈沖方式的相位移， 要求使用多繞組變壓器。 變壓器 的另一個(gè)目的是提供足夠的阻抗將網(wǎng)側(cè)諧波限制在 IEEE519 所 要求的限值范圍內(nèi)。 我們采用的是廣東順德生產(chǎn)的干式變壓器， 隔離變壓器有兩個(gè)次級繞組，一個(gè)為丫接法，另一個(gè)為接法， 這樣兩個(gè)次級繞組間產(chǎn)生 30°的相位差，提供 12 脈波，滿足 12 脈沖輸入整流橋的要求。過載倍數(shù)： 1.5倍（每 10 分鐘對一分鐘） 短路阻抗電壓降：兩組副邊繞組的短路阻抗電壓降分別為

28、 8% 短路阻抗電壓降偏差：兩組副邊繞組的短路阻抗電壓降的偏差£ 3%電壓偏差：兩組副邊繞組在額定負(fù)載下輸出的電壓偏差值£ 0.3% UN環(huán)境溫度：最高 40 攝氏度其他： 高低壓繞組之間加屏蔽層，屏蔽層引出接線端。 副邊 Y 繞組的中心點(diǎn)引出接線端。各繞組、屏蔽層、引出端的耐壓，絕緣及安全符合相應(yīng)的國家 標(biāo)準(zhǔn)。加裝鋁合金防護(hù)罩，帶 PT100 測溫元件（低壓繞組 + 鐵芯）的 風(fēng)冷溫控裝置。七、變頻器調(diào)試 通過設(shè)定變頻器參數(shù)來滿足電廠鍋爐輔機(jī)的正常運(yùn)行，參數(shù)可 以通過隨機(jī)攜帶的 CDP312 控制盤單獨(dú)設(shè)定，也可選擇一個(gè)預(yù) 編好的應(yīng)用宏，它可以快速簡單地完成 ACS800

29、 的啟動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)用宏包括工廠宏、手動(dòng) /自動(dòng)宏、 PID 應(yīng)用宏、轉(zhuǎn)矩控制宏、 順序控制應(yīng)用宏等。變頻器具有以下三種控制方式： 本地控制：通過隨即攜帶的 CDP312 控制盤完成。 遠(yuǎn)程控制：通過變頻器端子接受來自現(xiàn)場或控制室的開關(guān)量或 模擬量控制?？偩€控制： 通過變頻器擴(kuò)展口接的總線適配器接受來自PLC 或上位機(jī)的通信信號， ACS800 具有多種串行通訊接口，可以與CDP312控制盤和PC機(jī)通信，也可以通過匹配不同的區(qū)域總線 適配器與其它上位控制系統(tǒng)通信，以此完成操作、調(diào)試、診斷 和控制的目的。本次項(xiàng)目采用遠(yuǎn)程控制上位機(jī)控制。參數(shù)設(shè)定由CDP312控制盤完成。7.3加、減速時(shí)間設(shè)定 風(fēng)機(jī)

30、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，加、減速時(shí)間一般設(shè)定較長，目的防止 啟動(dòng)時(shí)變頻器報(bào)過流或過載故障，減速時(shí)間過短容易報(bào)中間直 流過壓故障，因此兩段時(shí)間多大于 90 秒。 變頻器調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定完成后，首先進(jìn)行電機(jī)參數(shù)辯識，完 成后就可以進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。先在控制盤完成低頻運(yùn)行，觀察 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，溫升是否正常，加減 速是否平滑，在繼續(xù)在 20、30、40、50Hz 等頻率點(diǎn)試運(yùn)行。如 果試運(yùn)行正常，變頻器就可以投入試生產(chǎn)。本文通過事例描述， 說明電廠輔機(jī)采用大功率變頻器不僅可行， 而且經(jīng)濟(jì)，控制和線路非常簡單，再加上變頻器完善的故障診 斷和顯示功能，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的可靠性、可維修性大幅度提

31、高，電廠的自動(dòng)化水平也得到進(jìn)一步加強(qiáng)， 得到了用戶的肯定， 市場前景非常廣泛。電動(dòng)機(jī)多功能節(jié)電保護(hù)器原理用可編程控制器和變頻器實(shí)現(xiàn)石油氣壓縮水泥磨高壓電機(jī)的故障與修理電機(jī)常見問題淺析及對策變頻調(diào)速器與節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)論交流變頻調(diào)速與直流調(diào)速 森蘭變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯窯中主傳動(dòng)上的通用變頻器的保護(hù)功能及故障處理工業(yè)機(jī)器人用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)水泥廠變頻器應(yīng)用中的問題及對策談變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) RIBO變頻器在鍋爐變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用波力國際力推富士電機(jī)風(fēng)機(jī)水泵用變頻器用可編程控制器和變頻器實(shí)現(xiàn)石油氣壓縮變頻器控制方式英威騰 CHV190 變頻器在門座式起重機(jī)中的 異步電機(jī)常見的電氣故障及排除法變頻器的選用

32、用 PLC 實(shí)現(xiàn)對物流系統(tǒng)輥道部分的控制相控節(jié)電技術(shù)機(jī)床專用節(jié)電設(shè)備永磁無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)高壓變頻器在火力發(fā)電廠 300MW 機(jī)組引風(fēng) 變頻器綜合實(shí)踐 _第 1 講 變頻器在多傳動(dòng) 森蘭變頻器在板紙機(jī)直流傳動(dòng)換代改造中 PLC 控制開關(guān)磁阻電機(jī)在無梭織機(jī)主傳動(dòng)大電機(jī)應(yīng)用與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究變頻器在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦的應(yīng)用抽油機(jī)節(jié)電器專用 POWERBOSS 電機(jī)節(jié)電器收錄時(shí)間 :1380232781 作者:匿名 隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機(jī)越 來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重 機(jī)與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密， 如采用 PLC 取代繼電

33、器進(jìn)行 邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的 調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置采用 了先進(jìn)的變頻調(diào)速方案，變頻器最終選型為 ABB 變頻器 ACS800,電動(dòng)機(jī)選用專用鼠籠變頻電動(dòng)機(jī)。在眾多交流變頻調(diào) 速裝置中， ABB 變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴(kuò)展功能的豐 富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使 用的適應(yīng)性，使其在變頻器高端市場中占有相當(dāng)重要的地位。ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機(jī)應(yīng)用程序的重要一 員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動(dòng) 向?qū)В远x編程， DTC 控制等，非常適合作為起重機(jī)主起升 變頻器

34、使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司 所負(fù)責(zé)維修管理的寶鋼集團(tuán)梅鋼冷軋廠 27 臺(tái)橋式起重機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹 ACC800 變頻器在起重機(jī)主起升中的 應(yīng)用。1DTC 控制技術(shù)DTC （直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorqueControl）技術(shù)是 ACS800 變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動(dòng)系統(tǒng)的高性能控制方法之一， 它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。其 實(shí)質(zhì)是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下建立異步電 動(dòng)機(jī)空間矢量數(shù)學(xué)模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中 間直流電壓）直接計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實(shí)際值，并與給定 轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)

35、磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比 較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量 （開關(guān)狀態(tài)） 。定子給定 磁鏈和對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)際值，可以用定子電壓和電流測量 值直接計(jì)算得到。在計(jì)算中，只需要一個(gè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)定子電阻，這一點(diǎn)和幾乎需要全部電動(dòng)機(jī)參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制（矢量控制）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器 的計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高了運(yùn)算速度。直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng) （不大于 5ms）。2 防止溜鉤控制 作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點(diǎn)之一是在電動(dòng)機(jī)處于回 饋制動(dòng)狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（ "回饋 "是指電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài) 時(shí)通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能） ，尤其需要

36、引起 注意的是主起升機(jī)構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動(dòng)器 抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)出現(xiàn)下 滑的現(xiàn)象。電磁制動(dòng)器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時(shí)間大約為016s （視起重機(jī)型號和起重量大小而定），變頻器如過早停止輸出， 將容易出現(xiàn)溜鉤， 因此變頻器必 須避免在電磁制動(dòng)器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生 過流 "而跳閘的誤動(dòng)作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流 制動(dòng)勵(lì)磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的 狀態(tài)下，保持電動(dòng)機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速 度為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動(dòng)器將 軸抱住為

37、止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動(dòng)勵(lì)磁功能，即變頻 器在起動(dòng)之前自動(dòng)進(jìn)行直流強(qiáng)勵(lì)磁，使電動(dòng)機(jī)有足夠大的起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止?fàn)顟B(tài)，以保證電磁制動(dòng)器在釋放 過程中不會(huì)發(fā)生溜鉤。3 系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機(jī)上應(yīng)用的 ACS800 變頻器調(diào)速系統(tǒng)由 電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)等 組成。主起升采用1臺(tái)ACC800變頻器驅(qū)動(dòng)1臺(tái)起升專用電動(dòng) 機(jī)，并在電動(dòng)機(jī)軸尾安裝 1 臺(tái)速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn) 矩計(jì)算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證，開閉閘等功能。主起升采用斬波 器加制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能，斬波器與制動(dòng)電阻串聯(lián)后接入變 頻器整橋

38、與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直 流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動(dòng)電阻的投 切）。變頻器配有 RPBA201 接口卡件， 提供標(biāo)準(zhǔn)的 Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口，用于與 PLC 通信控制，并接收 PLC 發(fā)來的開， 停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4 起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置ABB 變頻器在出廠時(shí)，所有功能碼都已設(shè)置。 但是，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同， 所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（ 1 ）起動(dòng)數(shù)據(jù)（參數(shù)組 99）參數(shù) 99102（用于提升類傳動(dòng)，但不包括主 /從總線通信功 能）： CRANE ；參數(shù) 99104（電

39、動(dòng)機(jī)控制模式） ：DTC （直接轉(zhuǎn) 矩控制）；參數(shù)9910599109 （電動(dòng)機(jī)常規(guī)銘牌參數(shù)）：按照電 動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)輸入。（ 2）數(shù)字輸入（參數(shù)組 10）參數(shù) 1010110113（數(shù)字輸入接口預(yù)置參數(shù)）：按照變頻器外圍接口定義進(jìn)行設(shè)置，限于篇幅，不再贅述。（ 3）限幅（參數(shù)組 20）參數(shù) 20101（運(yùn)行范圍的最小速度） ： -1000 r/min （根據(jù)實(shí) 際電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定） ；參數(shù) 20102（運(yùn)行范圍的最大速度） ： 1000r/min （根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20103（最大 輸出電流）： 120%；參數(shù) 20104（最大正輸出轉(zhuǎn)矩） ： 150%；參 數(shù) 2010

40、4（最大負(fù)輸出轉(zhuǎn)矩） ： -150%；參數(shù) 20106（直流過壓控 制器參數(shù)）：OFF （本例中ACC800變頻器使用了動(dòng)力制動(dòng)方式， 此參數(shù)設(shè)為 OFF 后，制動(dòng)斬波器才能投入運(yùn)行） 。（ 4）脈沖編碼器（參數(shù)組 50）參數(shù) 50101（脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)） ： 1024；參數(shù) 50103 （編碼器故障） ： FAULT （如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通 信失敗時(shí)， ACC800 變頻器顯示故障并停機(jī)） 。（ 5）提升機(jī)（參數(shù)組 64）參數(shù)64101（獨(dú)立運(yùn)行選擇）：FALSE ; 64103 （高速值1）: 98%； 64106（給定曲線形狀） ： 0（直線）；參數(shù) 64110（控制類

41、型選擇）： FBJOYSTICK. （6）邏輯處理器（參數(shù)組 65）參數(shù) 65101（電動(dòng)機(jī)停止后是否保持電動(dòng)機(jī)磁場選擇） ： TRUE （在電動(dòng)機(jī)停止后保持電動(dòng)機(jī)磁場為 "ON" ）；參數(shù) 65102 （ ON 脈沖延時(shí)時(shí)間） ： 5s.（ 7）轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證（參數(shù)組 66）參數(shù) 66101（轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證選擇） ： TRUE （轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證有效，要 求有脈沖編碼器） 。（ 8）機(jī)械制動(dòng)控制（參數(shù)組 67）參數(shù) 67106（相對零速值） ： 3%；參數(shù) 67109（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選 擇器）： AUTOTQMEM （自動(dòng)轉(zhuǎn)矩記憶） 。（ 9）給定處理器（參數(shù)組 69）參數(shù) 69101（對應(yīng) 10

42、0%給定設(shè)置電動(dòng)機(jī)速度） ： 980r/min （根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定） ；參數(shù) 6910（2 正向加速時(shí)間） ： 3s；參數(shù)69103 （反向加速時(shí)間）：3s；參數(shù)69104 （正向減速時(shí) 間）:3s；參數(shù)69105 （反向減速時(shí)間）：3s. （10）可選模塊（參 數(shù)組 98）參數(shù)98101 （脈沖編碼器模塊選擇）：RTAC2 SLOT2 （脈沖 編碼器模塊類型為 RTAC，連接接口為傳動(dòng)控制單元的選件插槽 2）；參數(shù) 98102（通信模塊選擇） ： FIELDBUS （激活外部串 行通信并選擇外部串行通信接口） 。5 試運(yùn)行變頻調(diào)速系統(tǒng)的功能參數(shù)設(shè)定完后， 就可進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。 應(yīng)先

43、在變頻器操作盤上進(jìn)行速度給定，手動(dòng)起動(dòng)變頻器，讓起 升電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，并且這種試運(yùn)行可以在5， 10，15，20，25，35，50Hz 等幾個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行，注意觀察電動(dòng)機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，顯示數(shù)據(jù)是否正確，溫升 是否正常，加減速是否平滑等。單臺(tái)變頻器試運(yùn)行正確后，再接入脈沖編碼器模塊進(jìn)行 速度閉環(huán)調(diào)試，試運(yùn)行起升機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速系統(tǒng)。起升變頻器手動(dòng)運(yùn)行無誤后， 就可接入 PLC 控制系統(tǒng)， 進(jìn) 行整機(jī)聯(lián)調(diào)。整機(jī)聯(lián)調(diào)中，關(guān)鍵要注意觀察變頻器起動(dòng)與停止 時(shí)，主起升機(jī)械制動(dòng)器的開閉反應(yīng)是否快速，鉤頭是否存在溜 鉤現(xiàn)象等。其次還要注意觀察鉤頭在下降過程中，制動(dòng)單元和制動(dòng)電 阻投運(yùn)后

44、，其溫升是否正常。在重物下放過程中，重物的勢能 會(huì)釋放出來，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將工作在反向發(fā)電狀態(tài)。在鉤頭下降 過程中，電動(dòng)機(jī)通過逆變橋向變頻器中間直流回路充電，當(dāng)直 流回路的電壓高于變頻器系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，變頻器控制斬波器接 通，進(jìn)而使制動(dòng)電阻投入工作，以消耗變頻器中間直流回路多 余的電能，確保變頻器中間直流回路電壓穩(wěn)定在一個(gè)特定電壓 范圍內(nèi)。隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機(jī)越 來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重 機(jī)與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密， 如采用 PLC 取代繼電器進(jìn)行 邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的 調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目

45、電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置采用 了先進(jìn)的變頻調(diào)速方案，變頻器最終選型為 ABB 變頻器 ACS800,電動(dòng)機(jī)選用專用鼠籠變頻電動(dòng)機(jī)。在眾多交流變頻調(diào) 速裝置中， ABB 變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴(kuò)展功能的豐 富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使 用的適應(yīng)性，使其在變頻器高端市場中占有相當(dāng)重要的地位。ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機(jī)應(yīng)用程序的重要一 員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動(dòng) 向?qū)?，自定義編程， DTC 控制等，非常適合作為起重機(jī)主起升 變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司 所負(fù)責(zé)維修管理的寶鋼集團(tuán)梅鋼冷軋廠 27 臺(tái)橋式起

46、重機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹 ACC800 變頻器在起重機(jī)主起升中的 應(yīng)用。1DTC 控制技術(shù)DTC （直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorqueControl）技術(shù)是 ACS800 變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動(dòng)系統(tǒng)的高性能控制方法之一， 它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。其 實(shí)質(zhì)是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下建立異步電 動(dòng)機(jī)空間矢量數(shù)學(xué)模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中 間直流電壓）直接計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實(shí)際值，并與給定 轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比 較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)） 。定子給定磁鏈和對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩的

47、實(shí)際值，可以用定子電壓和電流測量 值直接計(jì)算得到。在計(jì)算中，只需要一個(gè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)定子電阻，這一點(diǎn)和幾乎需要全部電動(dòng)機(jī)參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定 向控制（矢量控制）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高了運(yùn)算速度。直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（不大于 5ms）。2 防止溜鉤控制 作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點(diǎn)之一是在電動(dòng)機(jī)處于回 饋制動(dòng)狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（"回饋 "是指電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能） ，尤其需要引起 注意的是主起升機(jī)構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動(dòng)器 抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)

48、出現(xiàn)下 滑的現(xiàn)象。電磁制動(dòng)器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時(shí)間大約為016s （視起重機(jī)型號和起重量大小而定），變頻器如過早停止輸出， 將容易出現(xiàn)溜鉤， 因此變頻器必 須避免在電磁制動(dòng)器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生 過流 "而跳閘的誤動(dòng)作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流 制動(dòng)勵(lì)磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的 狀態(tài)下，保持電動(dòng)機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速 度為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動(dòng)器將 軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動(dòng)勵(lì)磁功能，即變頻 器在起動(dòng)之前自動(dòng)進(jìn)行直流強(qiáng)勵(lì)磁，使電動(dòng)機(jī)有足夠大的起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，

49、維持重物在空中的停止?fàn)顟B(tài)，以保證電磁制動(dòng)器在釋放 過程中不會(huì)發(fā)生溜鉤。3 系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機(jī)上應(yīng)用的 ACS800 變頻器調(diào)速系統(tǒng)由 電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)等 組成。主起升采用 1 臺(tái) ACC800 變頻器驅(qū)動(dòng) 1 臺(tái)起升專用電動(dòng) 機(jī)，并在電動(dòng)機(jī)軸尾安裝 1 臺(tái)速度編碼器，做速度反饋用。 該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn) 矩計(jì)算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證，開閉閘等功能。主起升采用斬波 器加制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能，斬波器與制動(dòng)電阻串聯(lián)后接入變 頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直 流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動(dòng)電阻的投 切）。變頻器配有 RPBA201 接口卡件， 提供標(biāo)準(zhǔn)的 Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口，用于與 PLC 通信控制，并接收 PLC 發(fā)來的開， 停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4 起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置ABB 變頻器在出廠時(shí)，所有功能碼都已設(shè)置。 但是，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同， 所以， ACC800 中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（ 1）起動(dòng)數(shù)據(jù)（參數(shù)組 99）參數(shù) 99102（用于提升類傳動(dòng)，但不包括主 / 從總線通信功 能）：CRANE ;參數(shù)99104 （電動(dòng)機(jī)控制模式）：D