V elektrických přenosech chemických podniků je použití frekvenčních měničů pro odstředivky velmi běžné. Vzhledem k různým důvodům procesu a pohonného zařízení se často vyskytuje jev regenerativní energie. U frekvenčních měničů se obecně používají dva nejběžnější způsoby zpracování regenerativní energie: (1) její rozptýlení do "brzdného rezistoru" uměle zapojeného paralelně s kondenzátorem v dráze stejnosměrného proudu, což se nazývá stav výkonového brzdění; (2) pokud je energie přiváděna zpět do elektrické sítě, nazývá se to stav zpětnovazebního brzdění (také známý jako stav regenerativního brzdění). Princip společné sběrnice stejnosměrného proudu je založen na univerzálním zařízení pro převod frekvence s využitím metody převodu frekvence AC-DC-AC. Když je motor v brzdném stavu, jeho brzdná energie se přivádí zpět na stranu stejnosměrného proudu. Aby se lépe zvládla energie zpětnovazebního brzdění, lidé přijali metodu propojení strany stejnosměrného proudu každého zařízení pro převod frekvence. Například když je jeden frekvenční měnič v brzdném režimu a druhý v režimu zrychlování, energie se může vzájemně doplňovat. Tento článek navrhuje schéma použití univerzálního frekvenčního měniče se společnou stejnosměrnou sběrnicí v centrifugách chemických podniků a rozvádí jeho další využití ve zpětnovazební jednotce centrifug. V současné době existuje několik způsobů použití společné stejnosměrné sběrnice: (1) Společná nezávislá usměrňovací jednotka může být neinvertibilní nebo invertibilní. První spotřebovává energii prostřednictvím externího brzdného rezistoru, zatímco druhá může plně zpětně odvádět přebytečnou energii ze stejnosměrné sběrnice přímo do elektrické sítě, což má lepší význam z hlediska úspory energie a ochrany životního prostředí. Nevýhodou je vyšší cena než první. (2) Velká frekvenční převodní jednotka je připojena ke stejnosměrné sběrnici sdíleného velkého frekvenčního měniče v elektrické síti. Malý frekvenční měnič nemusí být připojen k elektrické síti, takže není potřeba usměrňovací modul. Velký frekvenční měnič je externě připojen k brzdnému rezistoru. (3) Každá frekvenční převodní jednotka je připojena k elektrické síti. Každá frekvenční převodní jednotka je vybavena usměrňovacími a střídačovými obvody a externími brzdnými rezistory a stejnosměrné sběrnice jsou vzájemně propojeny. Tato situace se často používá, když je výkon každé frekvenční převodní jednotky blízký. Po demontáži je možné je stále používat samostatně, aniž by se navzájem ovlivňovaly. Společná stejnosměrná sběrnice představená v tomto článku je třetí metodou, která má oproti prvním dvěma metodám významné výhody: a. Sdílená stejnosměrná sběrnice může výrazně snížit redundantní konfiguraci brzdných jednotek díky jednoduché a rozumné struktuře a je ekonomicky spolehlivá. b. Mezilehlé stejnosměrné napětí sdílené stejnosměrné sběrnice je konstantní a kombinovaný kondenzátor má velkou kapacitu pro ukládání energie, což může snížit kolísání v elektrické síti.c、 Každý motor pracuje v různých stavech s doplňkovou energetickou zpětnou vazbou, což optimalizuje dynamické vlastnosti systému. d、 Různé harmonické rušení generované různými frekvenčními měniči v elektrické síti se může vzájemně vyrušit a snížit tak míru harmonického zkreslení elektrické sítě. 2、 Schéma systému regulace otáček s proměnnou frekvencí před rekonstrukcí 2.1 Úvod do řídicího systému centrifugy Celkem bylo zrekonstruováno 12 centrifug a každý řídicí systém je stejný. Frekvenční měnič je řady Emerson EV2000 o výkonu 22 kW, typu s konstantním momentem, a zpětnovazební jednotky jsou všechny napájené zpětnovazební brzdové jednotky IPC-PF-1S. Všechny řídicí systémy jsou centralizované s osmi podobnými jednotkami. Schéma systému je znázorněno na obrázku 1. Jak je znázorněno na obrázku 1, každý měnič kmitočtu vyžaduje zpětnovazební brzdnou jednotku a jejich příslušné řídicí systémy jsou zcela nezávislé. 2.2 Analýza brzdění během brzdění Když odstředivka brzdí, motor se nachází v rekuperačním brzdném stavu a mechanická energie uložená v systému se motorem přemění na elektrickou energii, která se přes šest volnoběžných diod měniče vrací zpět do stejnosměrného obvodu měniče. V tomto okamžiku je měnič v usměrněném stavu. Pokud v měniči kmitočtu nebudou provedena žádná opatření ke kontrole spotřeby energie, způsobí tato energie zvýšení napětí na kondenzátoru pro ukládání energie v meziobvodu. V tomto okamžiku se zvýší napětí na stejnosměrné sběrnici kondenzátoru. Když dosáhne 680 V, brzdná jednotka začne pracovat, tj. bude přebytečnou elektrickou energii vracet zpět do sítě. V tomto okamžiku se napětí na stejnosměrné sběrnici jednoho měniče kmitočtu udržuje pod 680 V (přibližně 690 V) a měnič kmitočtu nebude hlásit poruchy přepětí. Proudová křivka brzdné jednotky jednoho frekvenčního měniče během brzdění je znázorněna na obrázku 2 s dobou brzdění 3 minuty. Zkušebním přístrojem je jednofázový analyzátor kvality energie FLUKE 43B a analytickým softwarem je „FlukeView Power Quality Analyzer verze 3.10.1“. Obrázek 2 Proudová křivka brzdné jednotky během provozu Z toho je patrné, že při každém sepnutí brzdy musí brzdná jednotka pracovat s maximálním proudem 27 A. Jmenovitý proud brzdné jednotky je 45 A. Brzdná jednotka je samozřejmě v polovičním zatížení.3 Schéma upraveného systému regulace rychlosti frekvenčního převodu3.1 Metody likvidace společné stejnosměrné sběrnice Jedním z důležitých aspektů použití sdílené stejnosměrné sběrnice je plně zohlednit řízení frekvenčního měniče, poruchy přenosu, charakteristiky zátěže a údržbu vstupního hlavního obvodu při zapnutí. Plán zahrnuje třífázový vstupní vodič (udržující stejnou fázi), stejnosměrnou sběrnici, univerzální skupinu frekvenčních měničů, společnou brzdnou jednotku nebo zařízení pro zpětnou vazbu energie a některé pomocné komponenty.Obrázek 3 znázorňuje jedno z široce používaných řešení univerzálního frekvenčního měniče. Schéma hlavního obvodu po výběru třetího transformačního schématu je znázorněno na obrázku 3. Vzduchové spínače Q1 až Q4 na obrázku 3 jsou ochranná zařízení vstupního vedení každého frekvenčního měniče a KM1 až KM4 jsou stykače zapnutí každého frekvenčního měniče. KMZ1 až KMZ3 jsou paralelní stykače pro stejnosměrnou sběrnici. Centrifugy 1 a 2 sdílejí brzdnou jednotku a tvoří skupinu, zatímco centrifugy 3 a 4 sdílejí brzdnou jednotku a tvoří skupinu. Pokud obě skupiny fungují správně, lze je zapojit paralelně. Zároveň je to také založeno na pracovní sekvenci operátorů na místě, přičemž centrifugy 1 a 2 brzdí v různých časech a centrifugy 3 a 4 brzdí v různých časech. Během normálního provozu jsou obvykle seskupeny dvě centrifugy, 1 a 3, zatímco centrifugy 2 a 4 jsou seskupeny. Čtyři centrifugy obvykle nebrzdí současně. Vzhledem ke složitému prostředí skutečných pracovišť se elektrická síť často chvěje a dochází k vyšším harmonickým. Lze ji také použít ke zvýšení impedance napájecího zdroje a pomoci při absorpci přepětí a napěťových špiček hlavního zdroje napájení generovaných při uvedení blízkého zařízení do provozu, čímž se v konečném důsledku udržuje usměrňovací jednotka frekvenčního měniče v chodu. Každý frekvenční měnič může také použít vstupní tlumivku, která účinně zabraňuje ovlivňování frekvenčního měniče těmito faktory. V rámci rekonstrukce tohoto projektu nebyly, vzhledem k tomu, že původní zařízení nebylo vybaveno vstupními tlumivkami, nakresleny žádné vstupní tlumivky ani jiná zařízení pro regulaci harmonických. Obrázek 3 Schéma upraveného systému frekvenčního měniče a brzdné jednotkyLze jej také použít ke zvýšení impedance napájecího zdroje a pomoci při absorpci přepětí a napěťových špiček hlavního napájecího zdroje generovaných při uvedení blízkého zařízení do provozu, čímž se v konečném důsledku udržuje usměrňovací jednotka frekvenčního měniče v chodu. Každý frekvenční měnič může také použít vstupní tlumivku, která účinně zabraňuje ovlivňování frekvenčního měniče těmito faktory. V rámci rekonstrukce tohoto projektu nebyly, vzhledem k tomu, že původní zařízení nebylo vybaveno vstupními tlumivkami, nakresleny žádné vstupní tlumivky ani jiná zařízení pro regulaci harmonických. Obrázek 3 Schéma upraveného systému frekvenčního měniče a brzdné jednotkyLze jej také použít ke zvýšení impedance napájecího zdroje a pomoci při absorpci přepětí a napěťových špiček hlavního napájecího zdroje generovaných při uvedení blízkého zařízení do provozu, čímž se v konečném důsledku udržuje usměrňovací jednotka frekvenčního měniče v chodu. Každý frekvenční měnič může také použít vstupní tlumivku, která účinně zabraňuje ovlivňování frekvenčního měniče těmito faktory. V rámci rekonstrukce tohoto projektu nebyly, vzhledem k tomu, že původní zařízení nebylo vybaveno vstupními tlumivkami, nakresleny žádné vstupní tlumivky ani jiná zařízení pro regulaci harmonických. Obrázek 3 Schéma upraveného systému frekvenčního měniče a brzdné jednotky
3.2 Schéma řídicího systému: Řídicí obvod je znázorněn na obrázku 4. Po zapnutí všech čtyř frekvenčních měničů a jejich připravenosti k provozu je výstupní možnost relé poruchy frekvenčního měniče nastavena na „frekvenční měnič připraven k provozu“. Pouze když jsou frekvenční měniče zapnuté a v normálním stavu, lze je zapojit paralelně. Pokud se u některého z nich vyskytne porucha, stykač stejnosměrné sběrnice se nesepne. Výstupní svorky TA a TC relé poruchy frekvenčního měniče jsou normálně rozpojené kontakty. Po zapnutí je frekvenční měnič „připraven k provozu“ a TA a TC každého frekvenčního měniče jsou sepnuté a paralelní stykač stejnosměrné sběrnice se sepne postupně. Jinak se stykač odpojí. 3.3 Charakteristiky plánu (1) Použijte kompletní frekvenční měnič namísto pouhého přidání více střídačů do usměrňovacího můstku. (2) Nejsou potřeba samostatné usměrňovací můstky, nabíjecí jednotky, kondenzátorové baterie a střídače. (3) Každý frekvenční měnič lze oddělit samostatně od stejnosměrné sběrnice, aniž by to ovlivnilo ostatní systémy. (4) Ovládejte připojení společné stejnosměrné sběrnice frekvenčního měniče pomocí blokovacích stykačů. (5) Řetězové řízení se používá k ochraně kondenzátorových jednotek frekvenčního měniče zavěšených na stejnosměrné sběrnici. (6) Všechny frekvenční měniče namontované na sběrnici musí používat stejný třífázový zdroj napájení. (7) Po poruše rychle odpojte frekvenční měnič od stejnosměrné sběrnice, abyste dále zúžili rozsah poruchy frekvenčního měniče. 3.4 Nastavení hlavních parametrů frekvenčního měničeVýběr kanálu příkazu Run F0.03=1, nastavená maximální provozní frekvence F0.05=50, nastavená doba zrychlení F0.10=300, nastavená doba zpomalení F0.11=300, výběr výstupu relé poruchy F7.12=15, AO1 Výstupní funkce F7.26=23.5, upravená testovací data. Při zastavení je vstupní napětí: 3PH 380VAC, napětí sběrnice: 530VDC, napětí stejnosměrné sběrnice: 650V. Když jeden stroj zrychluje, napětí sběrnice klesá a druhý stroj zpomaluje. Napětí stejnosměrné sběrnice kolísá mezi 540-670V a brzdná jednotka se v tomto okamžiku nezapne. Stejnosměrné napětí, na kterém brzdná jednotka obvykle pracuje, je 680V, ​​jak je znázorněno na Obrázku 5 pro testování a analýzu. Obrázek 5 Monitorovací diagram pracovního proudu upravené brzdné jednotky4, Analýza úspory energie Ve srovnání s odporovým brzděním je zpětnovazební brzdná jednotka energeticky úspornou aplikací, ale vyžaduje, aby každý měnič kmitočtu byl vybaven brzdnou jednotkou, když je potřeba brzdění. Je nevyhnutelné, že několik měničů kmitočtu musí být vybaveno několika brzdnými jednotkami a cena brzdné jednotky se příliš neliší od ceny měniče kmitočtu, ale míra nepřetržitosti provozu není příliš vysoká.Rozšířené používání sdílených frekvenčních měničů stejnosměrné sběrnice v odstředivkách efektivně vyřešilo problém „jeden se nemůže najíst a druhý se nemůže zvracet“, když jeden frekvenční měnič zrychluje a druhý brzdí. Toto řešení snižuje opakované nastavování brzdné jednotky, snižuje počet pracovních cyklů a také snižuje počet rušení v elektrické síti, čímž zlepšuje kvalitu napájení v elektrické síti. Velký význam má snížení investic do zařízení, zvýšení využití zařízení a úspora zařízení a energie.5. Závěr Rozšířené používání univerzálních frekvenčních měničů se sdílením stejnosměrných sběrnic efektivně řeší problém asynchronní spotřeby energie a časů zpětné vazby, což má velký význam pro snížení investic do zařízení, snížení rušení v síti a zlepšení využití zařízení.