A vegyipari vállalatok elektromos átvitelében a centrifugáknál a változtatható frekvenciájú hajtások alkalmazása nagyon gyakori. A folyamat és a meghajtóberendezések különböző okai miatt gyakran előfordul a regeneratív energia jelensége. Általánosságban elmondható, hogy a frekvenciaváltókban két leggyakrabban használt módszer létezik a regeneratív energia kezelésére: (1) elvezetik a kondenzátorral mesterségesen párhuzamosan kapcsolt "fékező ellenállásba" az egyenáramú áramlási útvonalon, ezt teljesítményfékező állapotnak nevezik; (2) Ha visszatáplálják az elektromos hálózatba, azt visszacsatoló fékező állapotnak (más néven regeneratív fékező állapotnak) nevezik. Az egyenáramú közös busz elve az AC-DC-AC frekvenciaátalakítási módszert alkalmazó univerzális frekvenciaátalakító eszközön alapul. Amikor a motor fékező állapotban van, a fékezési energiája visszatáplálódik az egyenáramú oldalra. A visszacsatoló fékezési energia jobb kezelése érdekében az emberek azt a módszert alkalmazzák, hogy az egyes frekvenciaátalakító eszközök egyenáramú oldalát összekapcsolják. Például, amikor az egyik frekvenciaváltó fékező üzemmódban, a másik pedig gyorsító üzemmódban van, az energiák kiegészíthetik egymást. Ez a cikk egy univerzális frekvenciaváltó használati sémáját javasolja vegyipari vállalatok centrifugáiban, közös egyenáramú sínnel, és részletezi annak további alkalmazását a centrifugák visszacsatoló egységében. Jelenleg többféleképpen is használható az egyenáramú közös sín: (1) Egy közös független egyenirányító egység lehet nem invertálható vagy invertálható. Az előbbi egy külső fékellenálláson keresztül fogyasztja az energiát, míg az utóbbi a felesleges energiát az egyenáramú sínről közvetlenül a hálózatba tudja visszavezetni, ami jobb energiamegtakarítási és környezetvédelmi jelentőséggel bír. A hátránya, hogy az ára magasabb, mint az előbbinek. (2) A nagy frekvenciaváltó egység a hálózatban lévő megosztott nagy frekvenciaváltó egyenáramú sínjéhez csatlakozik. A kis frekvenciaváltót nem kell a hálózathoz csatlakoztatni, így nincs szükség egyenirányító modulra. A nagy frekvenciaváltó külsőleg egy fékellenálláshoz csatlakozik. (3) Minden frekvenciaváltó egység a hálózathoz csatlakozik. Minden frekvenciaváltó egység egyenirányító és inverter áramkörökkel, valamint külső fékellenállásokkal van felszerelve, és az egyenáramú sínek össze vannak kötve. Ezt a helyzetet gyakran alkalmazzák, ha az egyes frekvenciaváltó egységek teljesítménye közel azonos. Szétszerelés után továbbra is függetlenül használhatók anélkül, hogy egymásra hatással lennének. Az ebben a cikkben bemutatott DC közös busz a harmadik módszer, amelynek jelentős előnyei vannak az első két módszerhez képest: a. A megosztott DC busz nagymértékben csökkentheti a fékezőegységek redundáns konfigurációját, egyszerű és ésszerű felépítésű, valamint gazdaságilag megbízható. b. A megosztott DC busz közbenső DC feszültsége állandó, és az egyesített kondenzátor nagy energiatároló kapacitással rendelkezik, ami csökkentheti az elektromos hálózat ingadozását.c、 Minden motor különböző állapotokban működik, kiegészítő energia-visszacsatolással, optimalizálva a rendszer dinamikus jellemzőit.d、 Az elektromos hálózatban lévő különböző frekvenciaváltók által generált különböző harmonikus interferenciák kiolthatják egymást, csökkentve az elektromos hálózat harmonikus torzítási arányát.2、 Változtatható frekvenciájú sebességszabályozó rendszer vázlata a felújítás előtt2.1 Bevezetés a centrifuga vezérlőrendszerébeÖsszesen 12 centrifugát újítottak fel, és mindegyik vezérlőrendszer azonos. A frekvenciaváltó Emerson EV2000 sorozatú, 22 kW-os, állandó nyomatékú, a visszacsatoló egységek pedig mind motoros IPC-PF-1S visszacsatoló fékezőegységek. Minden vezérlőrendszer nyolc hasonló egységgel központosított. A rendszerdiagram az 1. ábrán látható. Amint az 1. ábrán látható, minden frekvenciaváltóhoz visszacsatoló fékezőegységre van szükség, és a megfelelő vezérlőrendszereik teljesen függetlenek. 2.2 A fékezési működés elemzése fékezés közben Amikor a centrifuga fékez, a motor regeneratív fékezési állapotban van, és a rendszerben tárolt mechanikai energiát a motor elektromos energiává alakítja, amelyet az inverter hat szabadonfutó diódáján keresztül visszajuttat az inverter egyenáramú áramkörébe. Ekkor az inverter egyenirányított állapotban van. Ezen a ponton, ha a frekvenciaváltóban nem tesznek energiafogyasztási intézkedéseket, ez az energia a közbenső körben lévő energiatároló kondenzátor feszültségének emelkedését okozza. Ekkor a kondenzátor egyenáramú buszfeszültsége megemelkedik. Amikor eléri a 680 V-ot, a fékezőegység működni kezd, azaz a felesleges elektromos energiát visszatáplálja a hálózat oldalára. Ekkor egyetlen frekvenciaváltó egyenáramú buszfeszültsége 680 V alatt marad (mintegy 690 V), és a frekvenciaváltó nem jelez túlfeszültség-hibákat. Egyetlen frekvenciaváltó fékezőegységének áramgörbéje fékezés közben a 2. ábrán látható, 3 perces fékezési idővel. A vizsgálóműszer a FLUKE 43B egyfázisú teljesítményminőség-analizátor, az elemzőszoftver pedig a "FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1". 2. ábra A fékezőegység áramgörbéje működés közben Ebből látható, hogy a fék minden egyes behúzásakor a fékezőegységnek működnie kell, maximális áramerőssége 27 A. A fékezőegység névleges árama 45 A. Nyilvánvaló, hogy a fékezőegység fél terheléses állapotban van. 3. Módosított frekvenciaátalakítási sebességszabályozó rendszer sémája 3.1 Közös DC busz ártalmatlanítási módszerei A megosztott DC busz használatának egyik fontos szempontja a frekvenciaváltó vezérlésének, az átviteli hibáknak, a terhelési jellemzőknek és a bemeneti főáramkör karbantartásának teljes körű figyelembevétele bekapcsoláskor. A terv tartalmaz egy 3 fázisú bejövő vezetéket (ugyanazt a fázist megtartva), egy DC buszt, egy univerzális frekvenciaváltó csoportot, egy közös fékezőegységet vagy energia-visszacsatoló eszközt és néhány kiegészítő komponenst.Egy univerzális frekvenciaváltó esetében a 3. ábra az egyik széles körben alkalmazott megoldást mutatja be. A harmadik átalakítási séma kiválasztása utáni fő áramköri rendszerdiagram a 3. ábrán látható. A 3. ábrán látható Q1-Q4 légkapcsolók az egyes frekvenciaváltók bejövő vonalvédelmi eszközei, a KM1-KM4 pedig az egyes frekvenciaváltók bekapcsoló kontaktorai. A KMZ1-KMZ3 párhuzamos kontaktorok az egyenáramú buszhoz. Az 1 és 2 centrifugák közös fékezőegységet használnak és egy csoportot alkotnak, míg a 3 és 4 centrifugák közös fékezőegységet használnak és egy csoportot alkotnak. Amikor mindkét csoport megfelelően működik, párhuzamosan kapcsolhatók. Ugyanakkor a helyszíni kezelők munkasorrendjén is alapul, ahol az 1 és 2 centrifugák különböző időpontokban fékeznek, a 3 és 4 centrifugák pedig különböző időpontokban. Normál üzem közben két centrifugát, az 1 és 3 centrifugát általában csoportosítják, míg a 2 és 4 centrifugákat. Négy centrifuga általában nem fékez egyszerre. A tényleges munkahelyek összetett környezete miatt az elektromos hálózat gyakran remeg, és magas rendű felharmonikusok lépnek fel. Használható a tápegység impedanciájának növelésére is, és segíthet a fő tápegység túlfeszültségének és feszültségcsúcsainak elnyelésében, amelyek a közeli berendezések üzembe helyezésekor keletkeznek, ezáltal végső soron fenntartva a frekvenciaváltó egyenirányító egyenirányító egységét. Minden frekvenciaváltó használhat egy betápláló fojtótekercset is, hogy hatékonyan megakadályozza, hogy ezek a tényezők befolyásolják a frekvenciaváltót. A projekt felújítása során, mivel az eredeti berendezés nem volt betápláló hálózati fojtótekercsekkel felszerelve, nem rajzoltak bejövő hálózati fojtótekercseket vagy más felharmonikus vezérlőeszközöket. 3. ábra A módosított frekvenciaváltó és fékezőegység rendszerének vázlatos rajzaHasználható a tápegység impedanciájának növelésére, valamint a közeli berendezések üzembe helyezésekor keletkező túlfeszültségek és feszültségcsúcsok elnyelésére, ezáltal végső soron fenntartva a frekvenciaváltó egyenirányító egyenirányító egységét. Minden frekvenciaváltó használhat egy betápláló fojtótekercset is, hogy hatékonyan megakadályozza, hogy ezek a tényezők befolyásolják a frekvenciaváltót. A projekt felújítása során, mivel az eredeti berendezés nem volt betápláló hálózati fojtótekercsekkel felszerelve, nem terveztek betápláló hálózati fojtótekercseket vagy más harmonikus vezérlőeszközöket. 3. ábra A módosított frekvenciaváltó és fékezőegység rendszerének vázlatos rajzaHasználható a tápegység impedanciájának növelésére, valamint a közeli berendezések üzembe helyezésekor keletkező túlfeszültségek és feszültségcsúcsok elnyelésére, ezáltal végső soron fenntartva a frekvenciaváltó egyenirányító egyenirányító egységét. Minden frekvenciaváltó használhat egy betápláló fojtótekercset is, hogy hatékonyan megakadályozza, hogy ezek a tényezők befolyásolják a frekvenciaváltót. A projekt felújítása során, mivel az eredeti berendezés nem volt betápláló hálózati fojtótekercsekkel felszerelve, nem terveztek betápláló hálózati fojtótekercseket vagy más harmonikus vezérlőeszközöket. 3. ábra A módosított frekvenciaváltó és fékezőegység rendszerének vázlatos rajza
3.2 Vezérlőrendszer sémája: A vezérlőáramkör a 4. ábrán látható. Miután a négy frekvenciaváltó be van kapcsolva, és mindegyik frekvenciaváltó üzemkész, a frekvenciaváltó hibajelző reléjének kimeneti opciója "frekvenciaváltó üzemkész" értékre van állítva. Csak akkor köthetők párhuzamosan a frekvenciaváltók, ha be vannak kapcsolva és normál állapotban vannak. Ha bármelyikük hibás, az egyenáramú busz kontaktor nem zár. A frekvenciaváltó hibajelző reléjének TA és TC kimeneti kapcsai normál esetben nyitott érintkezők. Bekapcsolás után a frekvenciaváltó "üzemkész", és az egyes frekvenciaváltók TA és TC kontaktorai zárva vannak, az egyenáramú busz párhuzamos kontaktor pedig sorban zár. Ellenkező esetben a kontaktor lekapcsolódik.3.3 A terv jellemzői(1) Használjon komplett frekvenciaváltót ahelyett, hogy egyszerűen több invertert adna az egyenirányító hídhoz.(2) Nincs szükség külön egyenirányító hidakra, töltőegységekre, kondenzátorbankokra és inverterekre.(3) Minden frekvenciaváltó külön leválasztható az egyenáramú buszról anélkül, hogy ez más rendszereket befolyásolna.(4) A frekvenciaváltó közös buszcsatlakozását reteszelő kontaktorokon keresztül vezérelje.(5) A láncvezérlés a frekvenciaváltó kondenzátoregységeinek védelmére szolgál, amelyek az egyenáramú buszra lógnak.(6) A gyűjtősínre szerelt összes frekvenciaváltónak ugyanazt a háromfázisú tápegységet kell használnia.(7) Meghibásodás után gyorsan leválaszthatja a frekvenciaváltót az egyenáramú buszról, hogy tovább szűkítse a frekvenciaváltó hibájának hatókörét.3.4 A frekvenciaváltó fő paraméterbeállításaiFuttatási parancscsatorna kiválasztása F0.03=1, maximális üzemi frekvencia beállítása F0.05=50, gyorsítási idő beállítása F0.10=300, lassítási idő beállítása F0.11=300, hibarelé kimenet kiválasztása F7.12=15, AO1 kimeneti függvény F7.26=23,5, módosított tesztadatok. Megálláskor a bejövő feszültség: 3PH 380VAC, a buszfeszültség: 530VDC, az egyenáramú buszfeszültség: 650V. Amikor az egyik gép gyorsul, a buszfeszültség csökken, a másik gép pedig lassít. Az egyenáramú buszfeszültség 540-670V között ingadozik, és a fékezőegység ekkor nem kapcsol be. A fékezőegység általában 680V-on működik, amint az az 5. ábrán látható tesztelés és elemzés céljából. 5. ábra A módosított fékezőegység üzemi áramának monitorozási diagramja4, Energiatakarékossági elemzés Az ellenállásos energiafogyasztású fékezéshez képest a visszacsatoló fékezőegység energiatakarékos alkalmazás, de megköveteli, hogy minden frekvenciaváltót fékezőegységgel szereljenek fel, amikor fékezésre van szükség. Elkerülhetetlen, hogy több frekvenciaváltót több fékezőegységgel kell felszerelni, és a fékezőegység ára nem sokban különbözik a frekvenciaváltó áraitól, de a munkafolytonossági arány nem túl magas.A megosztott egyenáramú buszos frekvenciaváltó hajtás széles körű alkalmazása centrifugákban hatékonyan megoldotta az „egyik nem tud eleget enni, a másik nem tud hányni” problémát, amikor az egyik frekvenciaváltó gyorsul, a másik pedig fékez. Ez a megoldás csökkenti a fékezőegység ismétlődő beállítását, a munkaciklusok számát, és csökkenti az elektromos hálózattal való interferenciák számát is, javítva az elektromos hálózat energiaminőségét. A berendezésekbe való beruházás csökkentése, a berendezések kihasználtságának növelése, valamint a berendezések és az energia megtakarítása nagy jelentőséggel bír.5. Következtetés Az univerzális frekvenciaváltók széles körű alkalmazása, amelyek megosztják az egyenáramú síneket, hatékonyan megoldja az aszinkron energiafogyasztás és a visszacsatolási időszakok problémáját, ami nagy jelentőséggel bír a berendezésekbe való beruházás csökkentése, a hálózati interferencia csökkentése és a berendezések kihasználtságának javítása szempontjából.