У сфері електропередачі хімічних підприємств дуже поширене застосування частотно-регульованих приводів для центрифуг. Через різні причини, пов'язані з процесом та приводним обладнанням, часто виникає явище рекуперативної енергії. У перетворювачах частоти зазвичай використовуються два найпоширеніші способи обробки рекуперативної енергії: (1) розсіювання її на "гальмівному резисторі", штучно встановленому паралельно з конденсатором у тракті потоку постійного струму, що називається станом гальмування потужності; (2) якщо вона подається назад в електромережу, це називається станом гальмування зі зворотним зв'язком (також відомим як стан рекуперативного гальмування). Принцип спільної шини постійного струму базується на універсальному пристрої перетворення частоти, що використовує метод перетворення частоти змінного струму в постійний струм у змінний струм. Коли двигун знаходиться в стані гальмування, його гальмівна енергія подається назад на сторону постійного струму. Для кращої обробки енергії гальмування зі зворотним зв'язком було прийнято метод підключення сторони постійного струму кожного пристрою перетворення частоти. Наприклад, коли один перетворювач частоти знаходиться в режимі гальмування, а інший - в режимі розгону, енергія може доповнювати одну. У цій статті пропонується схема використання універсального перетворювача частоти зі спільною шиною постійного струму в центрифугах хімічних підприємств, а також детально описується його подальше застосування в блоці зворотного зв'язку центрифуг. Наразі існує кілька способів використання спільної шини постійного струму: (1) Загальний незалежний випрямляч може бути неінвертованим або інвертованим. Перший споживає енергію через зовнішній гальмівний резистор, тоді як другий може повністю зворотно віддавати надлишкову енергію з шини постійного струму безпосередньо в електромережу, що має краще значення для енергозбереження та захисту навколишнього середовища. Недоліком є ​​вища ціна, ніж у першого варіанта. (2) Великий блок перетворення частоти підключений до шини постійного струму спільного великого перетворювача частоти в електромережі. Малий перетворювач частоти не потребує підключення до електромережі, тому немає потреби в модулі випрямляча. Великий перетворювач частоти зовні підключений до гальмівного резистора. (3) Кожен блок перетворення частоти підключений до електромережі. Кожен блок перетворення частоти оснащений випрямними та інвертуючими схемами та зовнішніми гальмівними резисторами, а шини постійного струму з'єднані між собою. Така ситуація часто використовується, коли потужність кожного блоку перетворення частоти близька. Після розбирання їх все ще можна використовувати незалежно, не впливаючи один на одного. Загальна шина постійного струму, представлена ​​в цій статті, є третім методом, який має значні переваги порівняно з першими двома методами: а. Спільна шина постійного струму може значно зменшити резервну конфігурацію гальмівних блоків, завдяки простій та розумній структурі, а також є економічно надійною. б. Проміжна напруга постійного струму спільної шини постійного струму є постійною, а об'єднаний конденсатор має велику ємність накопичення енергії, що може зменшити коливання в електромережі.c. Кожен двигун працює в різних станах з додатковим зворотним зв'язком по енергії, оптимізуючи динамічні характеристики системи. d. Різні гармонійні перешкоди, що генеруються різними перетворювачами частоти в енергомережі, можуть компенсувати одна одну, зменшуючи коефіцієнт гармонійних спотворень енергомережі. 2. Схема системи регулювання швидкості зі змінною частотою до реконструкції 2.1 Вступ до системи керування центрифугою Всього було реконструйовано 12 центрифуг, і кожна система керування однакова. Перетворювач частоти - серії Emerson EV2000 потужністю 22 кВт, типу з постійним крутним моментом, а блоки зворотного зв'язку - це блоки гальмування зі зворотним зв'язком IPC-PF-1S з живленням від мережі. Всі системи керування централізовані з вісьмома аналогічними блоками. Схема системи показана на рисунку 1. Як показано на рисунку 1, кожен перетворювач частоти потребує блоку гальмування зі зворотним зв'язком, а їхні відповідні системи керування є повністю незалежними. 2.2 Аналіз роботи гальмування під час гальмування. Коли центрифуга гальмує, двигун перебуває в стані рекуперативного гальмування, а механічна енергія, що накопичується в системі, перетворюється двигуном на електричну енергію, яка через шість діодів вільного ходу інвертора повертається назад у коло постійного струму. У цей час інвертор знаходиться у випрямленому стані. У цей момент, якщо в перетворювачі частоти не вживаються заходи щодо споживання енергії, ця енергія призведе до підвищення напруги конденсатора накопичення енергії в проміжному колі. У цей час напруга шини постійного струму конденсатора зростає. Коли вона досягне 680 В, гальмівний блок почне працювати, тобто повертати надлишок електричної енергії назад до мережі. У цей час напруга шини постійного струму одного перетворювача частоти буде підтримуватися нижче 680 В (близько 690 В), і перетворювач частоти не повідомлятиме про перенапругу. Крива струму гальмівного блоку одного перетворювача частоти під час гальмування показана на рисунку 2, з часом гальмування 3 хвилини. Випробувальним приладом є однофазний аналізатор якості електроенергії FLUKE 43B, а програмним забезпеченням для аналізу є "FlukeView Power Quality Analyzer версії 3.10.1". Рисунок 2 Крива струму гальмівного блоку під час роботи З цього видно, що кожного разу, коли гальмо застосовується, гальмівний блок повинен працювати з максимальним струмом 27 А. Номінальний струм гальмівного блоку становить 45 А. Очевидно, що гальмівний блок знаходиться в стані половинного навантаження.3. Схема модифікованої системи регулювання швидкості перетворення частоти3.1 Методи утилізації для спільної шини постійного струму Одним з важливих аспектів використання спільної шини постійного струму є повне врахування керування перетворювачем частоти, несправностей передачі, характеристик навантаження та обслуговування вхідного головного кола під час увімкнення. План включає 3-фазну вхідну лінію (з підтримкою тієї ж фази), шину постійного струму, універсальну групу перетворювачів частоти, спільний гальмівний блок або пристрій зворотного зв'язку по енергії та деякі допоміжні компоненти.Для універсального перетворювача частоти на рисунку 3 показано одне з широко використовуваних рішень. Схема головної системи кола після вибору третьої схеми перетворення показана на рисунку 3. Повітряні вимикачі Q1 - Q4 на рисунку 3 є пристроями захисту вхідної лінії кожного перетворювача частоти, а KM1 - KM4 - контакторами ввімкнення живлення кожного перетворювача частоти. KMZ1 - KMZ3 - це паралельні контактори для шини постійного струму. Центрифуги 1 та 2 використовують один гальмівний блок і утворюють групу, тоді як центрифуги 3 та 4 використовують один гальмівний блок і утворюють групу. Коли обидві групи функціонують належним чином, їх можна з'єднувати паралельно. Водночас, це також базується на послідовності роботи операторів на місці, причому центрифуги 1 та 2 гальмують у різний час, а центрифуги 3 та 4 гальмують у різний час. Під час нормальної роботи дві центрифуги, 1 та 3, зазвичай групуються разом, тоді як центрифуги 2 та 4 групуються разом. Чотири центрифуги зазвичай не гальмують одночасно. Через складне середовище реальних робочих місць, електромережа часто трясеться, і виникають високі гармоніки. Його також можна використовувати для збільшення імпедансу джерела живлення та допомоги в поглинанні перенапруги та піків напруги основного джерела живлення, що виникають під час введення в експлуатацію обладнання поблизу, тим самим зрештою підтримуючи випрямний блок перетворювача частоти. Кожен перетворювач частоти також може використовувати вхідний реактор для ефективного запобігання впливу цих факторів на перетворювач частоти. Під час реконструкції цього проекту, оскільки оригінальне обладнання не було оснащене вхідними лінійними реакторами, не було намальовано жодних вхідних лінійних реакторів чи інших пристроїв контролю гармонік. Рисунок 3. Принципова схема модифікованої системи перетворювача частоти та гальмівного блокуЙого також можна використовувати для збільшення імпедансу джерела живлення та допомоги в поглинанні перенапруги та піків напруги основного джерела живлення, що виникають під час введення в експлуатацію обладнання поблизу, тим самим підтримуючи випрямний блок перетворювача частоти. Кожен перетворювач частоти також може використовувати вхідний реактор для ефективного запобігання впливу цих факторів на перетворювач частоти. Під час реконструкції цього проекту, оскільки оригінальне обладнання не було оснащене вхідними лінійними реакторами, не було нанесено жодних вхідних лінійних реакторів чи інших пристроїв контролю гармонік. Рисунок 3. Принципова схема модифікованої системи перетворювача частоти та гальмівного блокуЙого також можна використовувати для збільшення імпедансу джерела живлення та допомоги в поглинанні перенапруги та піків напруги основного джерела живлення, що виникають під час введення в експлуатацію обладнання поблизу, тим самим підтримуючи випрямний блок перетворювача частоти. Кожен перетворювач частоти також може використовувати вхідний реактор для ефективного запобігання впливу цих факторів на перетворювач частоти. Під час реконструкції цього проекту, оскільки оригінальне обладнання не було оснащене вхідними лінійними реакторами, не було нанесено жодних вхідних лінійних реакторів чи інших пристроїв контролю гармонік. Рисунок 3. Принципова схема модифікованої системи перетворювача частоти та гальмівного блоку
3.2 Схема системи керування: Схема керування показана на рисунку 4. Після ввімкнення живлення чотирьох перетворювачів частоти та готовності кожного перетворювача частоти до роботи, вихідний варіант реле несправності перетворювача частоти встановлюється на «перетворювач частоти готовий до роботи». Тільки коли перетворювачі частоти ввімкнені та перебувають у нормальному стані, їх можна підключати паралельно. Якщо будь-який з них має несправність, контактор шини постійного струму не замкнеться. Вихідні клеми TA та TC реле несправності перетворювача частоти є нормально розімкнутими контактами. Після ввімкнення живлення перетворювач частоти «готовий до роботи», TA та TC кожного перетворювача частоти замкнуті, а паралельний контактор шини постійного струму послідовно замикається. В іншому випадку контактор відключиться.3.3 Характеристики плану (1) Використовуйте повний перетворювач частоти замість простого додавання кількох інверторів до випрямного мосту. (2) Немає потреби в окремих випрямних мостах, зарядних блоках, конденсаторних батареях та інверторах. (3) Кожен перетворювач частоти можна окремо відокремити від шини постійного струму, не впливаючи на інші системи. (4) Керуйте підключенням до загальної шини постійного струму перетворювача частоти за допомогою блокувальних контакторів. (5) Ланцюгове керування використовується для захисту конденсаторних блоків перетворювача частоти, що висять на шині постійного струму. (6) Усі перетворювачі частоти, встановлені на шині, повинні використовувати однакове трифазне джерело живлення. (7) Швидко відключіть перетворювач частоти від шини постійного струму після несправності, щоб ще більше звузити область несправності перетворювача частоти.3.4 Основні налаштування параметрів перетворювача частоти Вибір каналу команди запуску F0.03=1, максимальна робоча частота встановлена ​​F0.05=50, час розгону встановлений F0.10=300, час уповільнення встановлений F0.11=300, вибір виходу реле несправності F7.12=15, AO1 Вихідна функція F7.26=23.5, модифіковані тестові дані. Під час зупинки вхідна напруга: 3 фази 380 В змінного струму, напруга шини: 530 В постійного струму, напруга шини постійного струму: 650 В. Коли одна машина розганяється, напруга шини зменшується, а інша машина сповільнюється. Напруга шини постійного струму коливається в межах 540-670 В, і гальмівний блок у цей час не вмикається. Напруга постійного струму, на якій зазвичай працює гальмівний блок, становить 680 В, як показано на рисунку 5 для тестування та аналізу. Рисунок 5 Діаграма моніторингу робочого струму модифікованого гальмівного блоку4. Аналіз енергозбереження. Порівняно з гальмуванням резистивним споживанням енергії, гальмівний блок зі зворотним зв'язком є ​​енергозберігаючим застосуванням, але він вимагає, щоб кожен перетворювач частоти був оснащений гальмівним блоком, коли потрібне гальмування. Неминуче, що кілька перетворювачів частоти повинні бути оснащені кількома гальмівними блоками, а ціна гальмівного блоку не сильно відрізняється від ціни перетворювача частоти, але коефіцієнт безперервності роботи не дуже високий.Широке застосування спільного приводу перетворювача частоти шини постійного струму в центрифугах ефективно вирішило проблему «один не може наїстися, а інший не може знудити», коли один перетворювач частоти розганяється, а інший гальмує. Це рішення зменшує повторюване налаштування гальмівного блоку, зменшує кількість робочих циклів, а також зменшує кількість перешкод в електромережі, покращуючи якість електроенергії в електромережі. Зменшення інвестицій в обладнання, збільшення використання обладнання та економія обладнання та енергії мають велике значення.5. Висновки Широке застосування універсальних перетворювачів частоти зі спільним використанням шин постійного струму ефективно вирішує проблему асинхронного споживання енергії та періодів зворотного зв'язку, що має велике значення для зменшення інвестицій в обладнання, зменшення перешкод в мережі та покращення використання обладнання.