化学企業の電力伝送において、遠心分離機への可変周波数駆動装置の適用は非常に一般的です。プロセスや駆動装置の様々な要因により、回生エネルギー現象が頻繁に発生します。一般的な周波数変換器では、回生エネルギーの処理方法として主に2つの方法が用いられます。(1)直流流路にコンデンサと並列に人為的に設置された「制動抵抗器」に回生エネルギーを散逸させる方法（パワーブレーキ状態）と、(2)電力系統にフィードバックする方法（フィードバックブレーキ状態（回生ブレーキ状態とも呼ばれます））です。直流共通バスの原理は、AC-DC-AC周波数変換方式を用いた汎用周波数変換装置に基づいています。モーターが制動状態にある場合、その制動エネルギーは直流側にフィードバックされます。フィードバック制動エネルギーをより適切に処理するために、各周波数変換装置の直流側を接続する方法が採用されています。例えば、1つの周波数変換器が制動モードで、もう1つの周波数変換器が加速モードの場合、エネルギーは互いに補完し合います。本稿では、化学企業の遠心分離機に共通DCバスを備えた汎用周波数変換器を使用する方式を提案し、遠心分離機のフィードバックユニットへのさらなる応用について詳しく説明する。現在、DC共通バスの使用方法は複数ある。(1)共通の独立整流器ユニットは、非可逆式と可逆式にすることができる。前者は外付けブレーキ抵抗器を介してエネルギーを消費するが、後者はDCバスの余剰エネルギーを電力網に直接完全にフィードバックできるため、省エネと環境保護の意義が優れている。欠点は、価格が前者よりも高いことである。(2)大型周波数変換ユニットは、電力網内の共有大型周波数変換器のDCバスに接続します。小型周波数変換器は電力網に接続する必要がないため、整流モジュールは不要です。大型周波数変換器は、ブレーキ抵抗器に外部接続されます。(3)各周波数変換ユニットは電力網に接続されます。各周波数変換ユニットには、整流器とインバータ回路、および外付けブレーキ抵抗器が装備されており、DCバスバーが相互接続されています。この状況は、各周波数変換ユニットの電源が近い場合によく使用されます。分解後も、互いに影響を与えることなく独立して使用できます。本稿で紹介するDC共通バスは3つ目の方法で、最初の2つの方法と比較して、次のような大きな利点があります。a、共有DCバスは、ブレーキユニットの冗長構成を大幅に削減でき、構造がシンプルで合理的であり、経済的にも信頼性が高い。b、共有DCバスの中間DC電圧は一定であり、結合されたコンデンサは大きなエネルギー貯蔵容量を備えているため、電力網の変動を低減できます。c、各モーターは異なる状態で動作し、相補的なエネルギーフィードバックにより、システムの動特性を最適化します。d、電力網内の各周波数変換器によって生成されるさまざまな高調波干渉は互いに打ち消し合い、電力網の高調波歪み率を低減します。2、改修前の可変周波数速度制御システムの構成2.1遠心分離機制御システムの概要改修された遠心分離機は合計12台あり、各制御システムは同一です。周波数変換器はエマーソンEV2000シリーズ22kW、定トルク型で、フィードバックユニットはすべてIPC-PF-1Sフィードバックブレーキユニットで駆動されています。すべての制御システムは8つの同様のユニットで集中管理されています。システム図を図1に示します。図1に示すように、各周波数変換器にはフィードバックブレーキユニットが必要であり、それぞれの制御システムは完全に独立しています。2.2 ブレーキ時のブレーキ動作の分析遠心分離機がブレーキをかけると、モーターは回生ブレーキ状態になり、システムに蓄えられた機械エネルギーはモーターによって電気エネルギーに変換され、インバータの6つのフリーホイールダイオードを介してインバータのDC回路に送り返されます。このとき、インバータは整流状態にあります。この時点で、周波数変換器でエネルギー消費対策が講じられていない場合、このエネルギーによって中間回路のエネルギー貯蔵コンデンサの電圧が上昇します。このとき、コンデンサのDCバス電圧が上昇します。680Vに達すると、ブレーキユニットが作動を開始し、余剰の電気エネルギーをグリッド側にフィードバックします。このとき、単一の周波数変換器のDCバス電圧は680V（約690V）未満に維持され、周波​​数変換器は過電圧障害を報告しません。図2は、単一周波数変換器の制動ユニットの制動時の電流曲線を示しており、制動時間は3分です。試験機器はFLUKE 43B単相電力品質アナライザ、解析ソフトウェアは「FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1」です。図2 制動ユニットの動作時の電流曲線このことから、ブレーキをかけるたびに制動ユニットが動作し、最大電流は27Aであることがわかります。制動ユニットの定格電流は45Aです。明らかに、制動ユニットは半負荷状態にあります。3、周波数変換速度制御システムの改良案3.1 共通DCバスの廃棄方法共通DCバスを使用する際の重要な点の1つは、周波数変換器の制御、伝送障害、負荷特性、および電源投入時の入力主回路の保守を十分に考慮することです。この計画には、3相入力線（同位相）、DCバス、汎用周波数変換器グループ、共通制動ユニットまたはエネルギーフィードバック装置、およびいくつかの補助部品が含まれます。ユニバーサル周波数変換器の場合、図3は広く使用されているソリューションの1つを示しています。第3の変換方式を選択した後の主回路システム図を図3に示します。図3のエアスイッチQ1〜Q4は各周波数変換器の入力線保護装置であり、KM1〜KM4は各周波数変換器の電源オン接触器です。KMZ1〜KMZ3はDCバスの並列接触器です。 1＃と2＃の遠心分離機はブレーキユニットを共有してグループを形成し、3＃と4＃の遠心分離機はブレーキユニットを共有してグループを形成します。両方のグループが正常に機能している場合は、並列に接続できます。同時に、現場のオペレーターの作業順序にも基づいており、1＃と2＃の遠心分離機は異なる時間にブレーキをかけ、3＃と4＃の遠心分離機は異なる時間にブレーキをかけます。通常運転時は、1号機と3号機の2台の遠心分離機をグループ化し、2号機と4号機をグループ化します。4台の遠心分離機が同時にブレーキをかけることは通常ありません。実際の作業現場の複雑な環境により、電力網が揺れ、高次高調波が発生することがよくあります。また、電源のインピーダンスを高め、近くの機器の稼働時に発生する主電源のサージ電圧や電圧スパイクを吸収し、最終的に周波数変換器の整流ユニットを維持するためにも使用できます。各周波数変換器は、入力リアクトルを使用して、これらの要因が周波数変換器に影響を与えるのを効果的に防止することもできます。本プロジェクトの改修では、元の機器に入力リアクトルが装備されていなかったため、入力リアクトルやその他の高調波制御装置は描かれていません。図3 改造された周波数変換器とブレーキユニットシステムの概略図また、電源のインピーダンスを高め、近隣の機器の稼働時に発生する主電源のサージ電圧や電圧スパイクの吸収を補助し、最終的に周波数変換器の整流ユニットの維持にも役立ちます。各周波数変換器は、入力リアクトルを使用することで、これらの要因が周波数変換器に影響を与えるのを効果的に防止できます。本プロジェクトの改修では、元の機器に入力リアクトルが装備されていなかったため、入力リアクトルやその他の高調波制御装置は設置されていませんでした。図3 改修された周波数変換器およびブレーキユニットシステムの概略図また、電源のインピーダンスを高め、近隣の機器の稼働時に発生する主電源のサージ電圧や電圧スパイクの吸収を補助し、最終的に周波数変換器の整流ユニットの維持にも役立ちます。各周波数変換器は、入力リアクトルを使用することで、これらの要因が周波数変換器に影響を与えるのを効果的に防止できます。本プロジェクトの改修では、元の機器に入力リアクトルが装備されていなかったため、入力リアクトルやその他の高調波制御装置は設置されていませんでした。図3 改修された周波数変換器およびブレーキユニットシステムの概略図
3.2制御システム図：制御回路を図4に示す。4台の周波数変換器の電源が投入され、各周波数変換器が動作準備完了状態になると、周波数変換器故障リレー出力端子の出力オプションが「周波数変換器動作準備完了」に設定される。周波数変換器が電源投入され、正常な場合にのみ、それらを並列接続することができる。いずれかの周波数変換器に故障が発生した場合、DCバス接触器は閉じない。周波数変換器故障リレーの出力端子TAとTCは通常開接点である。電源投入後、周波数変換器は「動作準備完了」状態になり、各周波数変換器のTAとTCが閉じ、DCバス並列接触器が順番に閉じられる。そうでなければ、接触器は切断されます。3.3 計画の特徴(1) 整流ブリッジに複数のインバータを追加するのではなく、完全な周波数変換器を使用します。(2) 整流ブリッジ、充電ユニット、コンデンサバンク、インバータを個別に用意する必要はありません。(3) 各周波数変換器は、他のシステムに影響を与えることなく、DCバスから個別に分離できます。(4) インターロック接触器を介して周波数変換器のDC共通バス接続を制御します。(5) チェーン制御を使用して、DCバスに吊り下げられた周波数変換器のコンデンサユニットを保護します。(6) バスバーに取り付けられたすべての周波数変換器は、同じ三相電源を使用する必要があります。(7) 故障後、周波数変換器をDCバスから迅速に切断することで、周波数変換器の障害範囲をさらに絞り込みます。3.4 周波数変換器の主なパラメータ設定実行コマンドチャネル選択F0.03 = 1、最大動作周波数設定F0.05 = 50、加速時間設定F0.10 = 300、減速時間設定F0.11 = 300、故障リレー出力選択F7.12=15、AO1出力機能F7.26=23.5、修正されたテストデータ。停止時、入力電圧：3PH 380VAC、バス電圧：530VDC、DCバス電圧：650V。一方のマシンが加速するとバス電圧が低下し、もう一方のマシンが減速します。DCバス電圧は540〜670Vの間で変動し、このときブレーキユニットはオンになりません。ブレーキユニットが通常動作するDC電圧は680Vで、図5にテストと分析を示します。図5改造ブレーキユニットの動作電流モニタリング図4、省エネ分析抵抗エネルギー消費ブレーキと比較して、フィードバックブレーキユニットは省エネアプリケーションですが、ブレーキが必要な場合は各周波数変換器にブレーキユニットを装備する必要があります。複数の周波数変換器には複数のブレーキユニットを装備する必要があるのは避けられず、ブレーキユニットの価格は周波数変換器の価格とそれほど変わりませんが、作業継続率はあまり高くありません。遠心分離機における共用DCバス周波数変換器駆動装置の普及は、一方の周波数変換器が加速し、他方がブレーキをかける際に発生する「一方が十分に食べられず、他方が吐き出せない」問題を効果的に解決しました。この解決策は、ブレーキ装置の繰り返し設定を減らし、動作サイクル数を減らすだけでなく、電力網への干渉回数も減らし、電力網の電力品質を向上させます。設備投資の削減、設備利用率の向上、設備とエネルギーの節約は非常に重要な意味を持ちます。5、結論汎用周波数変換器共用DCバスバーの普及は、非同期エネルギー消費とフィードバック期間の問題を効果的に解決し、設備投資の削減、電力網干渉の低減、設備利用率の向上に大きな意義があります。