ในระบบส่งไฟฟ้าของบริษัทเคมี การใช้งานไดรฟ์ความถี่แปรผันสำหรับเครื่องเหวี่ยงเหวี่ยงเป็นเรื่องปกติมาก ด้วยเหตุผลหลายประการของกระบวนการและอุปกรณ์ขับเคลื่อน จึงมักเกิดปรากฏการณ์พลังงานหมุนเวียนขึ้น โดยทั่วไปแล้ว เครื่องแปลงความถี่มีสองวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดในการจัดการพลังงานหมุนเวียน ได้แก่ (1) การกระจายพลังงานไปยัง "ตัวต้านทานเบรก" ซึ่งติดตั้งขนานกับตัวเก็บประจุในเส้นทางการไหลของกระแสตรง ซึ่งเรียกว่าสถานะเบรกกำลัง (2) หากพลังงานถูกป้อนกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า จะเรียกว่าสถานะเบรกป้อนกลับ (หรือที่เรียกว่าสถานะเบรกแบบสร้างพลังงาน) หลักการของบัสร่วมกระแสตรง (DC common bus) อ้างอิงจากอุปกรณ์แปลงความถี่สากล ซึ่งใช้วิธีการแปลงความถี่ AC-DC-AC เมื่อมอเตอร์อยู่ในสถานะเบรก พลังงานเบรกจะถูกป้อนกลับไปยังด้าน DC เพื่อให้การจัดการพลังงานเบรกป้อนกลับมีประสิทธิภาพมากขึ้น ผู้คนจึงใช้วิธีการเชื่อมต่อด้าน DC ของอุปกรณ์แปลงความถี่แต่ละตัว ตัวอย่างเช่น เมื่อเครื่องแปลงความถี่ตัวหนึ่งอยู่ในโหมดเบรก และอีกตัวหนึ่งอยู่ในโหมดเร่งความเร็ว พลังงานจะเสริมซึ่งกันและกัน บทความนี้เสนอโครงร่างการใช้ตัวแปลงความถี่สากลที่มีบัส DC ร่วมกันในเครื่องหมุนเหวี่ยงของบริษัทเคมี และอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ในหน่วยป้อนกลับของเครื่องหมุนเหวี่ยง ปัจจุบันมีหลายวิธีในการใช้บัส DC ร่วมกัน: (1) ชุดแปลงความถี่ร่วมอิสระแบบอิสระสามารถแปลงกลับไม่ได้หรือแปลงกลับได้ ชุดแปลงความถี่ร่วมอิสระใช้พลังงานผ่านตัวต้านทานเบรกภายนอก ในขณะที่ชุดแปลงความถี่ร่วมอิสระสามารถป้อนกลับพลังงานส่วนเกินจากบัส DC ไปยังโครงข่ายไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งมีความสำคัญต่อการประหยัดพลังงานและรักษาสิ่งแวดล้อมมากกว่า ข้อเสียคือราคาสูงกว่าชุดแปลงความถี่ร่วม (2) ชุดแปลงความถี่ขนาดใหญ่เชื่อมต่อกับบัส DC ของตัวแปลงความถี่ขนาดใหญ่ที่ใช้ร่วมกันในโครงข่ายไฟฟ้า ตัวแปลงความถี่ขนาดเล็กไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้โมดูลแปลงความถี่ ตัวแปลงความถี่ขนาดใหญ่เชื่อมต่อภายนอกกับตัวต้านทานเบรก (3) ชุดแปลงความถี่แต่ละชุดเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ชุดแปลงความถี่แต่ละชุดประกอบด้วยวงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์ และตัวต้านทานเบรกภายนอก และบัสบาร์ DC เชื่อมต่อกัน สถานการณ์เช่นนี้มักเกิดขึ้นเมื่อกำลังไฟฟ้าของแต่ละชุดแปลงความถี่ใกล้เคียงกัน หลังจากถอดประกอบแล้ว ก็ยังสามารถใช้งานได้โดยอิสระโดยไม่กระทบต่อกัน บัส DC ทั่วไปที่แนะนำในบทความนี้เป็นวิธีที่สาม ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อเทียบกับสองวิธีแรก: ก. บัส DC แบบใช้ร่วมกันสามารถลดความซ้ำซ้อนของชุดเบรกได้อย่างมาก ด้วยโครงสร้างที่เรียบง่ายและสมเหตุสมผล และเชื่อถือได้ทางเศรษฐกิจ ข. แรงดันไฟฟ้า DC ระดับกลางของบัส DC แบบใช้ร่วมกันนั้นคงที่ และตัวเก็บประจุแบบรวมมีความจุในการกักเก็บพลังงานสูง ซึ่งสามารถลดความผันผวนของระบบไฟฟ้าได้ค. มอเตอร์แต่ละตัวทำงานในสถานะที่แตกต่างกัน โดยมีการป้อนกลับพลังงานเสริมกัน เพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติไดนามิกของระบบ ง. สัญญาณรบกวนฮาร์มอนิกที่แตกต่างกันที่เกิดจากตัวแปลงความถี่ต่างๆ ในโครงข่ายไฟฟ้าสามารถหักล้างซึ่งกันและกัน ช่วยลดอัตราความเพี้ยนฮาร์มอนิกของโครงข่ายไฟฟ้า 2. แผนระบบควบคุมความเร็วความถี่แปรผันก่อนการปรับปรุง 2.1 บทนำเกี่ยวกับระบบควบคุมเครื่องเหวี่ยง มีเครื่องเหวี่ยงทั้งหมด 12 เครื่องที่ได้รับการปรับปรุง และระบบควบคุมแต่ละระบบยังคงเหมือนเดิม ตัวแปลงความถี่คือ Emerson EV2000 ซีรีส์ 22 กิโลวัตต์ ชนิดแรงบิดคงที่ และชุดป้อนกลับทั้งหมดเป็นชุดเบรกป้อนกลับ IPC-PF-1S ที่ใช้พลังงาน ระบบควบคุมทั้งหมดมีชุดควบคุมแบบรวมศูนย์แปดชุดที่คล้ายคลึงกัน แผนภาพระบบแสดงในรูปที่ 1 ดังแสดงในรูปที่ 1 ตัวแปลงความถี่แต่ละตัวต้องใช้ชุดเบรกป้อนกลับ และระบบควบคุมของแต่ละชุดทำงานแยกกันอย่างสมบูรณ์ 2.2 การวิเคราะห์การทำงานของเบรกระหว่างการเบรก เมื่อเบรกแบบแรงเหวี่ยง มอเตอร์จะเข้าสู่สถานะเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ และพลังงานกลที่เก็บไว้ในระบบจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยมอเตอร์ ซึ่งจะถูกส่งกลับไปยังวงจร DC ของอินเวอร์เตอร์ผ่านไดโอดอิสระหกตัวของอินเวอร์เตอร์ ณ จุดนี้ อินเวอร์เตอร์จะอยู่ในสถานะแก้ไข ณ จุดนี้ หากไม่มีการวัดการใช้พลังงานในตัวแปลงความถี่ พลังงานนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเก็บพลังงานในวงจรกลางเพิ่มขึ้น ณ จุดนี้ แรงดันไฟฟ้าบัส DC ของตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้น เมื่อถึง 680V ชุดเบรกจะเริ่มทำงาน นั่นคือการป้อนพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินกลับไปยังด้านกริด ณ จุดนี้ แรงดันไฟฟ้าบัส DC ของตัวแปลงความถี่ตัวเดียวจะคงอยู่ต่ำกว่า 680V (บางเครื่องอาจอยู่ที่ 690V) และตัวแปลงความถี่จะไม่รายงานข้อผิดพลาดเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าเกิน กราฟแสดงกระแสไฟฟ้าของชุดเบรกของตัวแปลงความถี่ตัวเดียวขณะเบรกแสดงในรูปที่ 2 โดยมีเวลาเบรก 3 นาที เครื่องมือทดสอบคือเครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าเฟสเดียว FLUKE 43B และซอฟต์แวร์วิเคราะห์คือ "FlukeView Power Quality Analyzer เวอร์ชัน 3.10.1" รูปที่ 2 กราฟแสดงกระแสไฟฟ้าของชุดเบรกขณะทำงาน จากนี้จะเห็นได้ว่าทุกครั้งที่เบรกทำงาน ชุดเบรกจะต้องทำงาน โดยมีกระแสไฟฟ้าสูงสุด 27A กระแสไฟฟ้าที่กำหนดของชุดเบรกคือ 45A เห็นได้ชัดว่าชุดเบรกอยู่ในสถานะโหลดครึ่งหนึ่ง 3. แผนผังระบบควบคุมความเร็วการแปลงความถี่ที่ปรับเปลี่ยน 3.1 วิธีการกำจัดบัส DC ทั่วไป สิ่งสำคัญประการหนึ่งของการใช้บัส DC ร่วมกันคือการพิจารณาการควบคุมตัวแปลงความถี่ ความผิดพลาดในการส่ง ลักษณะของโหลด และการบำรุงรักษาวงจรหลักอินพุตเมื่อเปิดเครื่อง แผนดังกล่าวประกอบด้วยสายไฟฟ้าขาเข้า 3 เฟส (รักษาเฟสเดียวกัน) บัส DC กลุ่มตัวแปลงความถี่สากล หน่วยเบรกร่วมหรืออุปกรณ์ป้อนกลับพลังงาน และส่วนประกอบเสริมบางส่วนสำหรับตัวแปลงความถี่สากล รูปที่ 3 แสดงหนึ่งในโซลูชันที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แผนภาพระบบวงจรหลักหลังจากเลือกรูปแบบการแปลงที่สามแสดงในรูปที่ 3 สวิตช์อากาศ Q1 ถึง Q4 ในรูปที่ 3 เป็นอุปกรณ์ป้องกันสายเข้าของตัวแปลงความถี่แต่ละตัว และ KM1 ถึง KM4 เป็นคอนแทคเตอร์จ่ายไฟของตัวแปลงความถี่แต่ละตัว KMZ1 ถึง KMZ3 เป็นคอนแทคเตอร์แบบขนานสำหรับบัส DC เครื่องปั่นเหวี่ยงขนาด 1# และ 2# ใช้ชุดเบรกร่วมกันและรวมกลุ่มกัน ในขณะที่เครื่องปั่นเหวี่ยงขนาด 3# และ 4# ใช้ชุดเบรกร่วมกันและรวมกลุ่มกัน เมื่อทั้งสองกลุ่มทำงานอย่างถูกต้อง ก็สามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้ ในขณะเดียวกัน ลำดับการทำงานของผู้ปฏิบัติงาน ณ สถานที่ทำงานก็ขึ้นอยู่กับลำดับการทำงานของเครื่อง โดยเครื่องปั่นเหวี่ยงขนาด 1# และ 2# เบรกในเวลาที่ต่างกัน และเครื่องปั่นเหวี่ยงขนาด 3# และ 4# เบรกในเวลาที่ต่างกัน ในระหว่างการทำงานปกติ เครื่องเหวี่ยงสองเครื่อง คือ 1# และ 3# มักจะถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกัน ในขณะที่เครื่องเหวี่ยงสองเครื่อง และ 4# มักจะถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกัน โดยทั่วไปแล้ว เครื่องเหวี่ยงสี่เครื่องจะไม่เบรกพร้อมกัน เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของสถานที่ทำงานจริง โครงข่ายไฟฟ้าจึงมักเกิดการสั่นและฮาร์มอนิกลำดับสูง นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานของแหล่งจ่ายไฟ และช่วยดูดซับแรงดันไฟกระชากและแรงดันไฟกระชากของแหล่งจ่ายไฟหลักที่เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์ใกล้เคียงทำงาน ซึ่งจะช่วยรักษาหน่วยเรียงกระแสของตัวแปลงความถี่ไว้ได้ในที่สุด ตัวแปลงความถี่แต่ละเครื่องยังสามารถใช้รีแอคเตอร์ขาเข้าเพื่อป้องกันปัจจัยเหล่านี้ไม่ให้ส่งผลกระทบต่อตัวแปลงความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในการปรับปรุงโครงการนี้ เนื่องจากอุปกรณ์เดิมไม่ได้ติดตั้งรีแอคเตอร์ขาเข้า จึงไม่มีการวาดรีแอคเตอร์ขาเข้าหรืออุปกรณ์ควบคุมฮาร์มอนิกอื่นๆ รูปที่ 3 แผนผังของระบบตัวแปลงความถี่และชุดเบรกที่ปรับปรุงแล้วนอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานของแหล่งจ่ายไฟ และช่วยดูดซับแรงดันไฟกระชากและแรงดันไฟกระชากของแหล่งจ่ายไฟหลักที่เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์ใกล้เคียงทำงาน ซึ่งจะช่วยรักษาหน่วยเรียงกระแสของตัวแปลงความถี่ไว้ได้ในที่สุด ตัวแปลงความถี่แต่ละตัวยังสามารถใช้รีแอคเตอร์ขาเข้าเพื่อป้องกันปัจจัยเหล่านี้ไม่ให้ส่งผลกระทบต่อตัวแปลงความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในการปรับปรุงโครงการนี้ เนื่องจากอุปกรณ์เดิมไม่ได้ติดตั้งรีแอคเตอร์ขาเข้า จึงไม่มีการวาดรีแอคเตอร์ขาเข้าหรืออุปกรณ์ควบคุมฮาร์มอนิกอื่นๆ รูปที่ 3 แผนผังของระบบตัวแปลงความถี่และชุดเบรกที่ปรับปรุงแล้วนอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานของแหล่งจ่ายไฟ และช่วยดูดซับแรงดันไฟกระชากและแรงดันไฟกระชากของแหล่งจ่ายไฟหลักที่เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์ใกล้เคียงทำงาน ซึ่งจะช่วยรักษาหน่วยเรียงกระแสของตัวแปลงความถี่ไว้ได้ในที่สุด ตัวแปลงความถี่แต่ละตัวยังสามารถใช้รีแอคเตอร์ขาเข้าเพื่อป้องกันปัจจัยเหล่านี้ไม่ให้ส่งผลกระทบต่อตัวแปลงความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในการปรับปรุงโครงการนี้ เนื่องจากอุปกรณ์เดิมไม่ได้ติดตั้งรีแอคเตอร์ขาเข้า จึงไม่มีการวาดรีแอคเตอร์ขาเข้าหรืออุปกรณ์ควบคุมฮาร์มอนิกอื่นๆ รูปที่ 3 แผนผังของระบบตัวแปลงความถี่และชุดเบรกที่ปรับปรุงแล้ว
3.2 แผนผังระบบควบคุม: วงจรควบคุมแสดงในรูปที่ 4 หลังจากเปิดเครื่องแปลงความถี่ทั้งสี่เครื่องและแต่ละเครื่องพร้อมใช้งานแล้ว ตัวเลือกเอาต์พุตของเทอร์มินัลเอาต์พุตรีเลย์ความผิดพลาดของตัวแปลงความถี่จะถูกตั้งค่าเป็น "ตัวแปลงความถี่พร้อมทำงาน" จะสามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้เฉพาะเมื่อตัวแปลงความถี่เปิดเครื่องและอยู่ในสภาพปกติเท่านั้น หากตัวแปลงความถี่ตัวใดตัวหนึ่งเกิดข้อผิดพลาด คอนแทคเตอร์บัส DC จะไม่ปิด เทอร์มินัลเอาต์พุต TA และ TC ของรีเลย์ความผิดพลาดของตัวแปลงความถี่โดยปกติจะเป็นหน้าสัมผัสแบบเปิด หลังจากเปิดเครื่อง ตัวแปลงความถี่จะ "พร้อมใช้งาน" และ TA และ TC ของตัวแปลงความถี่แต่ละตัวจะปิด และคอนแทคเตอร์แบบขนานของบัส DC จะถูกปิดตามลำดับ มิฉะนั้น คอนแทคเตอร์จะตัดการเชื่อมต่อ 3.3 ลักษณะของแผน (1) ใช้ตัวแปลงความถี่แบบสมบูรณ์แทนที่จะเพิ่มอินเวอร์เตอร์หลายตัวไปที่สะพานเรียงกระแส (2) ไม่จำเป็นต้องมีสะพานเรียงกระแส ชุดชาร์จ ธนาคารตัวเก็บประจุ และอินเวอร์เตอร์แยกต่างหาก (3) ตัวแปลงความถี่แต่ละตัวสามารถแยกออกจากบัส DC ได้โดยแยกจากกันโดยไม่กระทบต่อระบบอื่น (4) ควบคุมการเชื่อมต่อบัส DC ทั่วไปของตัวแปลงความถี่ผ่านคอนแทคเตอร์แบบล็อก (5) การควบคุมแบบโซ่ใช้เพื่อป้องกันหน่วยตัวเก็บประจุของตัวแปลงความถี่ที่แขวนอยู่บนบัส DC (6) ตัวแปลงความถี่ทั้งหมดที่ติดตั้งบนบัสบาร์ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสามเฟสเดียวกัน (7) ตัดการเชื่อมต่อตัวแปลงความถี่ออกจากบัส DC อย่างรวดเร็วหลังจากเกิดความผิดปกติเพื่อจำกัดขอบเขตของความผิดพลาดของตัวแปลงความถี่ให้แคบลงอีก 3.4 การตั้งค่าพารามิเตอร์หลักของตัวแปลงความถี่ เรียกใช้การเลือกช่องคำสั่ง F0.03=1, ความถี่การทำงานสูงสุดตั้ง F0.05=50, ตั้งเวลาเร่งความเร็วตั้ง F0.10=300, ตั้งเวลาลดความเร็วตั้ง F0.11=300, เลือกเอาต์พุตรีเลย์ความผิดพลาด F7.12=15, ฟังก์ชันเอาต์พุต AO1 F7.26=23.5, ข้อมูลการทดสอบที่แก้ไขแล้ว เมื่อหยุดรถ แรงดันไฟฟ้าขาเข้า: 3PH 380VAC, แรงดันไฟฟ้าบัส: 530VDC, แรงดันไฟฟ้าบัส DC: 650V เมื่อเครื่องจักรหนึ่งเร่งความเร็ว แรงดันไฟฟ้าบัสจะลดลง และเครื่องจักรอีกเครื่องหนึ่งจะชะลอตัวลง แรงดันไฟฟ้าบัส DC มีความผันผวนระหว่าง 540-670V และชุดเบรกจะไม่ทำงานในขณะนี้ แรงดันไฟฟ้า DC ที่ชุดเบรกทำงานโดยทั่วไปคือ 680V ดังแสดงในรูปที่ 5 สำหรับการทดสอบและวิเคราะห์ รูปที่ 5 แผนภาพการตรวจสอบกระแสไฟฟ้าทำงานของชุดเบรกที่แก้ไขแล้ว 4、 การวิเคราะห์การประหยัดพลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกับการเบรกแบบใช้ความต้านทานแล้ว ชุดเบรกป้อนกลับเป็นการใช้งานที่ประหยัดพลังงาน แต่จำเป็นต้องมีตัวแปลงความถี่แต่ละตัวติดตั้งชุดเบรกเมื่อต้องการเบรก เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ตัวแปลงความถี่หลายตัวจะต้องติดตั้งหน่วยเบรกหลายหน่วย และราคาของหน่วยเบรกก็ไม่ได้แตกต่างจากตัวแปลงความถี่มากนัก แต่ค่าความต่อเนื่องของการทำงานก็ไม่สูงมากนักการนำไดรฟ์แปลงความถี่แบบบัส DC ร่วมกันมาใช้อย่างแพร่หลายในเครื่องเหวี่ยงเหวี่ยง ได้ช่วยแก้ปัญหา "กินไฟไม่พอ อีกเครื่องก็อ้วก" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อตัวแปลงความถี่ตัวหนึ่งเร่งเครื่องและอีกตัวหนึ่งเบรก วิธีนี้ช่วยลดการตั้งค่าซ้ำๆ ของชุดเบรก ลดจำนวนรอบการทำงาน และลดจำนวนการรบกวนต่อระบบไฟฟ้า ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าของระบบไฟฟ้า การลดการลงทุนในอุปกรณ์ เพิ่มการใช้งานอุปกรณ์ และการประหยัดอุปกรณ์และพลังงาน มีความสำคัญอย่างยิ่ง สรุป การนำบัสบาร์ DC ร่วมกันของตัวแปลงความถี่อเนกประสงค์มาใช้อย่างแพร่หลาย ช่วยแก้ปัญหาการใช้พลังงานแบบอะซิงโครนัสและระยะเวลาป้อนกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดการลงทุนในอุปกรณ์ ลดการรบกวนต่อระบบไฟฟ้า และปรับปรุงการใช้งานอุปกรณ์