Na transmissão elétrica de indústrias químicas, a aplicação de inversores de frequência em centrífugas é muito comum. Devido a diversos fatores relacionados ao processo e ao equipamento de acionamento, o fenômeno de energia regenerativa ocorre frequentemente. Em conversores de frequência convencionais, existem duas maneiras mais comuns de lidar com a energia regenerativa: (1) dissipando-a em um "resistor de frenagem" artificialmente conectado em paralelo com o capacitor no circuito CC, o que é chamado de estado de frenagem de potência; (2) se essa energia for realimentada para a rede elétrica, o que é chamado de estado de frenagem por realimentação (também conhecido como estado de frenagem regenerativa). O princípio do barramento CC comum baseia-se no dispositivo universal de conversão de frequência que utiliza o método de conversão de frequência CA-CC-CA. Quando o motor está em frenagem, sua energia de frenagem é realimentada para o lado CC. Para melhor lidar com a energia de frenagem por realimentação, adotou-se o método de conectar o lado CC de cada conversor de frequência. Por exemplo, quando um conversor de frequência está em modo de frenagem e outro em modo de aceleração, as energias podem se complementar. Este artigo propõe um esquema de utilização de um conversor de frequência universal com um barramento CC comum em centrífugas de empresas químicas e detalha sua aplicação na unidade de realimentação dessas centrífugas. Atualmente, existem diversas maneiras de utilizar um barramento CC comum: (1) Uma unidade retificadora independente comum pode ser não invertível ou invertível. A primeira consome energia através de um resistor de frenagem externo, enquanto a segunda pode realimentar totalmente o excesso de energia do barramento CC diretamente para a rede elétrica, o que apresenta maior economia de energia e benefícios ambientais. A desvantagem é o custo mais elevado. (2) A unidade de conversão de frequência de grande porte é conectada ao barramento CC do conversor de frequência de grande porte compartilhado na rede elétrica. O conversor de frequência de pequeno porte não precisa ser conectado à rede elétrica, portanto, não há necessidade de um módulo retificador. O conversor de frequência de grande porte é conectado externamente a um resistor de frenagem. (3) Cada unidade de conversão de frequência é conectada à rede elétrica. Cada unidade de conversão de frequência é equipada com circuitos retificadores e inversores e resistores de frenagem externos, e as barras CC são interconectadas. Essa situação é comum quando a potência de cada unidade de conversão de frequência é próxima. Após a desmontagem, elas ainda podem ser usadas independentemente, sem interferir umas nas outras. O barramento CC comum apresentado neste artigo é o terceiro método, que possui vantagens significativas em comparação com os dois primeiros: a) O barramento CC compartilhado pode reduzir consideravelmente a configuração redundante das unidades de frenagem, com uma estrutura simples e racional, sendo economicamente viável. b) A tensão CC intermediária do barramento CC compartilhado é constante, e o capacitor combinado possui grande capacidade de armazenamento de energia, o que pode reduzir as flutuações na rede elétrica.c. Cada motor opera em diferentes estados, com realimentação de energia complementar, otimizando as características dinâmicas do sistema. As diferentes interferências harmônicas geradas por vários conversores de frequência na rede elétrica podem se cancelar mutuamente, reduzindo a taxa de distorção harmônica da rede. 2. Esquema do sistema de regulação de velocidade por frequência variável antes da reforma 2.1 Introdução ao Sistema de Controle da Centrífuga Há um total de 12 centrífugas que foram reformadas, e cada sistema de controle é o mesmo. O conversor de frequência é um Emerson EV2000 série 22kW, tipo torque constante, e as unidades de realimentação são todas unidades de frenagem com realimentação IPC-PF-1S. Todos os sistemas de controle são centralizados com oito unidades semelhantes. O diagrama do sistema é mostrado na Figura 1. 2.2 Análise da Operação de Frenagem durante a Frenagem Quando a centrífuga freia, o motor entra em estado de frenagem regenerativa, e a energia mecânica armazenada no sistema é convertida em energia elétrica pelo motor, que é enviada de volta ao circuito CC do inversor através dos seis diodos de roda livre do inversor. Neste momento, o inversor encontra-se em estado retificado. Se nenhuma medida de consumo de energia for tomada no conversor de frequência, essa energia causará um aumento na tensão do capacitor de armazenamento de energia no circuito intermediário. Consequentemente, a tensão do barramento CC do capacitor também aumentará. Ao atingir 680 V, a unidade de frenagem entrará em operação, ou seja, injetando o excesso de energia elétrica na rede. Nesse momento, a tensão do barramento CC do conversor de frequência será mantida abaixo de 680 V (em torno de 690 V), e o conversor não apresentará falhas de sobretensão. A curva de corrente da unidade de frenagem do conversor de frequência durante a frenagem é mostrada na Figura 2, com um tempo de frenagem de 3 minutos. O instrumento de teste utilizado foi o analisador de qualidade de energia monofásico FLUKE 43B, e o software de análise foi o [nome do software]. A partir disso, observa-se que, a cada acionamento do freio, a unidade de frenagem opera com uma corrente máxima de 27 A. A corrente nominal da unidade de frenagem é de 45 A. Obviamente, a unidade de frenagem está em estado de meia carga. 3. Esquema modificado do sistema de regulação de velocidade por conversão de frequência 3.1 Métodos de descarte para barramento CC comum Um aspecto importante do uso de um barramento CC compartilhado é considerar totalmente o controle do conversor de frequência, falhas de transmissão, características da carga e manutenção do circuito principal de entrada durante a energização. O plano inclui uma linha de entrada trifásica (mantendo a mesma fase), um barramento CC, um grupo de conversores de frequência universais, uma unidade de frenagem comum ou dispositivo de realimentação de energia e alguns componentes auxiliares. Para um conversor de frequência universal, a Figura 3 mostra uma das soluções amplamente utilizadas. O diagrama do sistema do circuito principal após a seleção do esquema de transformação de terceira ordem é mostrado na Figura 3. As chaves de ar Q1 a Q4 na Figura 3 são os dispositivos de proteção da linha de entrada de cada conversor de frequência.Os contatos KM1 a KM4 são os contatos de alimentação de cada conversor de frequência. Os contatos KMZ1 a KMZ3 são os contatores paralelos para o barramento CC. As centrífugas 1 e 2 compartilham uma unidade de frenagem e formam um grupo, assim como as centrífugas 3 e 4. Quando ambos os grupos estão funcionando corretamente, podem ser conectados em paralelo. A configuração também depende da sequência de trabalho dos operadores no local, com as centrífugas 1 e 2 freando em momentos diferentes, e as centrífugas 3 e 4 freando em momentos diferentes. Durante a operação normal, as centrífugas 1 e 3 geralmente são agrupadas, assim como as centrífugas 2 e 4. As quatro centrífugas geralmente não freiam simultaneamente. Devido ao ambiente complexo dos locais de trabalho reais, a rede elétrica frequentemente apresenta oscilações e harmônicos de alta ordem. Também pode ser usado para aumentar a impedância da fonte de alimentação e auxiliar na absorção da sobretensão e dos picos de tensão da rede elétrica principal gerados quando equipamentos próximos são colocados em operação, mantendo assim a unidade retificadora do conversor de frequência. Cada conversor de frequência também pode utilizar um reator de entrada para evitar que esses fatores o afetem. Na reforma deste projeto, como o equipamento original não possuía reatores de linha de entrada, nenhum reator de linha de entrada ou outro dispositivo de controle de harmônicos foi projetado. 3.2 Esquema do sistema de controle: O circuito de controle é mostrado na Figura 4. Após os quatro conversores de frequência serem ligados e estarem prontos para operação, a opção de saída do terminal de saída do relé de falha do conversor de frequência é configurada para "conversor de frequência pronto para operação". Somente quando os conversores de frequência estiverem ligados e funcionando normalmente, eles podem ser conectados em paralelo. Se algum deles apresentar uma falha, o contator do barramento CC não fechará. Os terminais de saída TA e TC do relé de falha do conversor de frequência são contatos normalmente abertos. Após a energização, o conversor de frequência está "pronto para operação", e os contatos TA e TC de cada conversor de frequência são fechados, e o contator paralelo do barramento CC é fechado em sequência. Caso contrário, o contator se desconectará. 3.3 Características do Plano (1) Utiliza-se um conversor de frequência completo em vez de simplesmente adicionar vários inversores à ponte retificadora. (2) Não há necessidade de pontes retificadoras, unidades de carga, bancos de capacitores e inversores separados. (3) Cada conversor de frequência pode ser separado separadamente do barramento CC sem afetar outros sistemas. (4) Controla-se a conexão do barramento CC comum do conversor de frequência por meio de contatores de intertravamento. (5) O controle em cadeia é usado para proteger as unidades de capacitores do conversor de frequência conectadas ao barramento CC. (6) Todos os conversores de frequência montados na barra devem usar a mesma fonte de alimentação trifásica.(7) Desconecte rapidamente o conversor de frequência do barramento CC após uma falha para restringir ainda mais o escopo da falha do conversor de frequência. 3.4 Configurações dos principais parâmetros do conversor de frequência: Seleção do canal de comando de execução F0.03=1, configuração da frequência máxima de operação F0.05=50, configuração do tempo de aceleração F0.10=300, configuração do tempo de desaceleração F0.11=300, seleção da saída do relé de falha F7.12=15, função de saída AO1 F7.26=23.5, dados de teste modificados. Ao parar, tensão de entrada: 3PH 380VAC, tensão do barramento: 530VDC, tensão do barramento CC: 650V. Quando uma máquina acelera, a tensão do barramento diminui e, quando a outra máquina desacelera, a tensão do barramento CC oscila entre 540-670V e a unidade de frenagem não é acionada nesse momento. A tensão CC na qual a unidade de frenagem geralmente opera é de 680 V, conforme mostrado na Figura 5 para testes e análises. 4. Análise de economia de energia: Comparada à frenagem por resistência, que consome energia, a unidade de frenagem por realimentação é uma aplicação que economiza energia, mas exige que cada conversor de frequência esteja equipado com uma unidade de frenagem quando a frenagem for necessária. É inevitável que vários conversores de frequência precisem de várias unidades de frenagem, e o preço da unidade de frenagem não difere muito do preço do conversor de frequência, mas a taxa de continuidade de trabalho não é muito alta. A ampla aplicação de acionamento por conversor de frequência com barramento CC compartilhado em centrífugas resolveu efetivamente o problema de "um não consegue alimentar o suficiente e o outro não consegue frear" quando um conversor de frequência acelera e o outro freia. Essa solução reduz a configuração repetitiva da unidade de frenagem, diminui o número de ciclos de trabalho e também reduz o número de interferências na rede elétrica, melhorando a qualidade da energia da rede. Reduzir o investimento em equipamentos, aumentar a utilização dos equipamentos e economizar equipamentos e energia são de grande importância.O preço da unidade de frenagem não difere muito do preço do conversor de frequência, mas a taxa de continuidade de trabalho não é muito alta. A ampla aplicação de acionamento por conversor de frequência com barramento CC compartilhado em centrífugas resolveu eficazmente o problema de "um não consegue alimentar o suficiente e o outro não consegue frear", em que um conversor de frequência acelera e o outro freia. Essa solução reduz a necessidade de ajustes repetitivos da unidade de frenagem, diminui o número de ciclos de trabalho e também reduz as interferências na rede elétrica, melhorando a qualidade da energia. A redução do investimento em equipamentos, o aumento da utilização dos equipamentos e a economia de equipamentos e energia são de grande importância.O preço da unidade de frenagem não difere muito do preço do conversor de frequência, mas a taxa de continuidade de trabalho não é muito alta. A ampla aplicação de acionamento por conversor de frequência com barramento CC compartilhado em centrífugas resolveu eficazmente o problema de "um não consegue alimentar o suficiente e o outro não consegue frear", em que um conversor de frequência acelera e o outro freia. Essa solução reduz a necessidade de ajustes repetitivos da unidade de frenagem, diminui o número de ciclos de trabalho e também reduz as interferências na rede elétrica, melhorando a qualidade da energia. A redução do investimento em equipamentos, o aumento da utilização dos equipamentos e a economia de equipamentos e energia são de grande importância.