北京科宇铭电气传动技术有限公司

o 随着微机技术的日新月异，现代电力电子技术的迅速发展和现代调速控制理论的长足进步，变频器作为一种智能调速控制“元件”，以其多用途、高可靠性和明显的节电效果迅速广泛地应用于各种大型自动化生产线和各类电机控制上，如造纸、轧钢、印染和机械加工等生产线上，本文就是介绍变频器在冲浆泵控制系统上的应用。 　　vacon变频器调速技术是集自动化控制、微电子、电力电子通信等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能，在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展。vacon变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中，如变频调速在造纸机械设备上的控制应用，保证了调节精度，减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益。 　　2 工作原理 　　vacon变频器的原理框图如图1所示。 图1 vacon cx系列变频器原理框图 　　三相交流电抗器与直流中间环节电容器构成了lc滤波器，再加上二级管桥就产生了igbt逆变桥所需的直流电压。交流限流器的作用是抑制从电源到变频器或变频器内部产生的对电源侧的高频扰动。它同时也可改善变频器的输入电流波形。igbt桥产生作用于电机的对称三相交流pwm调制电压，从电源侧吸收的功率几乎都是有功功率。“电机及应用”模块基于微处理器软件。微处理器根据检测信号、参数设定值和来自“控制i/o”模块及控制面板的指令对电机进行控制。“电机及应用” 模块向电机控制专用集成电路发出指令，该电路计算出igbt的开关位置，门极驱动器对这些信号进行放大，用来驱动igbt逆变桥。控制面板是连接用户与变频器的桥梁，用户可利用控制面板来设置参数值，读取状态数据和给出控制指令。控制面板可以分离和装在外面，通过电缆与变频器相连。变频器还可以通过控制面板与微机相连。“控制i/o”模块与电源电压是隔离的，并通过一个又一个mω电阻与4.7nf电容接地。若有必要，可改变控制板上的跳线路器（jumper）x4(接地开关)的位置来使“控制i/o”模块不通过电阻接地。基本的控制界面和参数（基本应用）使变频器易于操作，若需要用途更广的界面和参数组，可通过“五合一（fie in one +）”应用组件中的一个参数来进行选择。装置中可以选择安装制动斩波器，另外还可以选择i/o扩展板。 　　在变频器内部都内置了交流电抗器，该交流电抗器可以从电网电压到整流桥的瞬间电压波动了，保护变频器的整流部分，同时也抑制了部分由于6相整流所产生的部分谐波电流对电网的影响，改善了输入到变频器的电流波形。 　　vacon变频器所内置采用交流电抗器的电抗因素>4%，使得在6相整流时的总谐波电流（thd）小于35%，该谐波电流值大大小于其他内置交流电抗器或直流电抗器的变频器厂家，减小了由于谐波电流所产生的谐波电压，减小了对同电源系统中的其他系统的影响。另外vacon所提供的四象限运行变频系的总谐波电流值可小于4%。 　　3 齐全的保护功能 　　为了适应特殊的恶劣环境，达到高性能的要求，vacon变频器具有如下保护功能：过流保护、接地保护、欠压保护、过压保护、失速保护、欠载保护、变频器低温/过热保护、电机过热保护、输入/输出相保护等齐全的保护功能。 　　3.1 过流保护 　　vacon变频器过载*大电流为1.5ict，每10分钟1分钟，或2.5ict，每20秒2秒，上述时间均为100%电压输出时的累计时间。瞬间过流保护的跳闸极限为4ict。 　　vacon变频器之所以有如此大的过流和跳闸电流极限是因为：vacon变频器所采用的功率器件都为德国西门康公司的功率模块，在变频器的功率模块设计和选型也为变频器流有较大余量，另外vacon变频器的强制散热以及独到的散热回路设计也是有较大过载能力和跳闸极限的有力保证。 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 　　3.2 接地保护 　　由于vacon变频器采用了三相电流检测（见图2），因此变频器能根据三相输出电流的检测值，计算三相输出电流之和，较快地判断变频器的是否接地，达到接地保护的功能。 图2 变频器控制系统框图 　　3.3 欠压/过压保护 　　vacon变频器所提供的欠压跳闸极限为0.65un，过压跳闸极限为1.47un(当un=380v时)。因为vacon变频器时根据直流桥上的电压值来判断欠压和过压跳闸极限，因此对于集中型号的变频器跳闸时的电压值如附表所示。 　　由于vacon变频器内部具有欠压控制器和过压控制器，当这些参数设置为1时，当直流桥电压较低（－15%）时，欠压控制器工作，输出频率减小；当直流桥电压较高（+10%）时，过压控制器工作，输出频率增加。 　　变频器上电时，直流桥电压高于所设电源电压的1.15倍时，充电过程将结束，变频器检测如果没有其他故障，变频器将输出ready信号，变频器准备运行。 　　特殊情况下，vacon变频器可以编制特殊的应用软件，以达到在上述直流桥电压范围内，变频器仍可驱动电机运行。 　　3.4 失速保护 　　vacon变频器的失速保护可保护电机不受短时过载情况的危害，如电机轴受阻失速，且失速保护可比电机热保护更快。vacon变频器的失速保护由两个参数确定，及失速电流和失速频率。当变频器的输出电流大于失速电流且输出频率小于失速频率时，变频器将判断为失速保护。 　　3.5 欠载保护 　　vacon变频器为了确保电机在运行时带有负载，如电机运行时的皮带断裂或水池干涸等，都有可能出现电机的欠载问题。vacon变频器的欠载保护可以及时报警不正常的工作情况，保护系统的可靠运行。 　　3.6 变频器低温/过热保护 　　vacon变频器的低温保护极限为－10℃,cnx变频器的过热报警温度为85℃，过热故障温度为90℃，cx变频器的过热报警温度为70℃，过热故障温度为75℃。 　　变频器的低温和过热温度都是指变频器的散热片温度，因为变频器无法测得外部环境温度，而igbt的上下桥臂的开关特性与温度有极大的关系，如果超过上述温度，将导致需要关断的桥臂不能及时关断或需要打开的桥臂提前打开等，这些将导致igbt的上下桥臂有可能直通，对变频器的危害极大，因此vacon变频器对散热片的设计和斩波频率的设计等融入他们多年的设计经验。 　　3.7 输入/输出相保护 　　vacon变频器的输入/输出相保护，可以保护功率模块的任何一个桥臂不会因为其他相的缺相而导致别的相过流，导致变频器的损坏。 　　4 应用实例 　　我们造纸厂在生产过程中对浆流量要求非常高，根据传统的人工控制浆流，对设备的运行不仅要投入很多的人力物力，频繁的启动不仅给设备造成很大的损耗，而且也严重地浪费电力资源，加速线路的老化时间，给企业造成不必要的经济负担，在生产工艺上由于人工调节浆流的不稳定性，产品质量也很难以保证。 　　变频调速系统正好能解决传统控制方式的不足。首先，设备的启动克服了原有方式的硬启动模式，实现了软起软停，节约了浪涌电流，减少了设备的损耗，在自动方式运行时，设备无需专人值班，节省人力资源；其次，由于变频的稳定性，为保证产品质量的工艺需要得到了保证。变频器控制系统框图如图2所示。 　　系统原理：根据生产实际需要，设定浆流恒定值；在自动运行模式下系统无需专人操作，始终按人工设定的值保持稳定浆流。当生产工艺发生变化或原设定值需要改变时，把变频控制柜面板的“手动/自动”开关打到手动位置，然后点动“上升/下降”按钮，来调节水压的大小，确保生产浆流的实际需要。 　　采用该系统的优点： 　　(1) 采用变频器控制电机的转速，实现了电机的软启动，避免了对电网的冲击，降低了设备的故障率，延长设备的使用寿命，节电效果显著； 　　(2) 电机在低于额定转速的状态下运行时，减少噪声对环境的影响； 　　(3) 该系统具有过载、过压、过流、欠压、失速、电源缺相等自动保护功能及声光报警输出功能。 　　5 结束语 　　vacon变频器具有结构紧凑、应用灵活 、人机界面友好、安装方便、操作简单、运行安全、性能可靠的特点，只需输入少量的参数，就可以快速和简便地投入运行。总的说来，vacon变频器使用非常方便，故障率很低，环境适应性也是很强的，所以是我们理想的选择。