در انتقال برق شرکت‌های شیمیایی، استفاده از درایو فرکانس متغیر برای سانتریفیوژها بسیار رایج است. به دلایل مختلف فرآیند و تجهیزات محرک، پدیده انرژی احیاکننده اغلب رخ می‌دهد. در مبدل‌های فرکانس عمومی، دو روش رایج برای مدیریت انرژی احیاکننده وجود دارد: (1) اتلاف آن در "مقاومت ترمز" که به صورت مصنوعی به موازات خازن در مسیر جریان DC قرار گرفته است، که به آن حالت ترمز قدرت می‌گویند؛ (2) اگر به شبکه برق بازگردانده شود، به آن حالت ترمز بازخوردی می‌گویند (همچنین به عنوان حالت ترمز احیاکننده شناخته می‌شود). اصل باس مشترک DC بر اساس دستگاه تبدیل فرکانس جهانی با استفاده از روش تبدیل فرکانس AC-DC-AC است. هنگامی که موتور در حالت ترمز است، انرژی ترمز آن به سمت DC بازگردانده می‌شود. به منظور مدیریت بهتر انرژی ترمز بازخوردی، افراد روش اتصال سمت DC هر دستگاه تبدیل فرکانس را اتخاذ کرده‌اند. به عنوان مثال، هنگامی که یک مبدل فرکانس در حالت ترمز و مبدل فرکانس دیگر در حالت شتاب است، انرژی می‌تواند مکمل یکدیگر باشد. این مقاله طرحی برای استفاده از مبدل فرکانس جهانی با یک باس DC مشترک در سانتریفیوژهای شرکت‌های شیمیایی ارائه می‌دهد و کاربرد بیشتر آن را در واحد بازخورد سانتریفیوژها شرح می‌دهد. در حال حاضر، روش‌های متعددی برای استفاده از باس مشترک DC وجود دارد:(1) یک واحد یکسوساز مستقل مشترک می‌تواند غیرقابل معکوس یا معکوس‌پذیر باشد. اولی انرژی را از طریق یک مقاومت ترمز خارجی مصرف می‌کند، در حالی که دومی می‌تواند انرژی اضافی را از باس DC به طور کامل مستقیماً به شبکه برق بازخورد دهد، که از نظر صرفه‌جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست اهمیت بیشتری دارد. عیب این روش این است که قیمت آن بالاتر از روش اول است.(2) واحد تبدیل فرکانس بزرگ به باس DC مبدل فرکانس بزرگ مشترک در شبکه برق متصل است. مبدل فرکانس کوچک نیازی به اتصال به شبکه برق ندارد، بنابراین نیازی به ماژول یکسوساز نیست. مبدل فرکانس بزرگ به صورت خارجی به یک مقاومت ترمز متصل است.(3) هر واحد تبدیل فرکانس به شبکه برق متصل است. هر واحد تبدیل فرکانس مجهز به مدارهای یکسوساز و اینورتر و مقاومت‌های ترمز خارجی است و باسبارهای DC به هم متصل هستند. این وضعیت اغلب زمانی استفاده می‌شود که توان هر واحد تبدیل فرکانس نزدیک به هم باشد. پس از جداسازی، می‌توان همچنان به طور مستقل و بدون تأثیر بر یکدیگر استفاده کرد. باس مشترک DC که در این مقاله معرفی شده است، روش سوم است که در مقایسه با دو روش اول مزایای قابل توجهی دارد: الف) باس DC مشترک می‌تواند پیکربندی اضافی واحدهای ترمز را با ساختاری ساده و معقول تا حد زیادی کاهش دهد و از نظر اقتصادی قابل اعتماد است. ب) ولتاژ DC میانی باس DC مشترک ثابت است و خازن ترکیبی ظرفیت ذخیره انرژی زیادی دارد که می‌تواند نوسانات شبکه برق را کاهش دهد.ج، هر موتور در حالت‌های مختلف با بازخورد انرژی مکمل کار می‌کند و ویژگی‌های دینامیکی سیستم را بهینه می‌کند. د، تداخل‌های هارمونیکی مختلف تولید شده توسط مبدل‌های فرکانس مختلف در شبکه برق می‌توانند یکدیگر را خنثی کنند و نرخ اعوجاج هارمونیکی شبکه برق را کاهش دهند. ۲، طرح سیستم تنظیم سرعت فرکانس متغیر قبل از بازسازی ۲.۱ مقدمه‌ای بر سیستم کنترل سانتریفیوژ در مجموع ۱۲ سانتریفیوژ بازسازی شده‌اند و سیستم کنترل هر کدام یکسان است. مبدل فرکانس از نوع Emerson EV2000 سری ۲۲ کیلووات، از نوع گشتاور ثابت است و واحدهای بازخورد همگی واحدهای ترمز فیدبک IPC-PF-1S با تغذیه هستند. همه سیستم‌های کنترل با هشت واحد مشابه متمرکز شده‌اند. نمودار سیستم در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، هر مبدل فرکانس به یک واحد ترمز فیدبک نیاز دارد و سیستم‌های کنترل مربوطه آنها کاملاً مستقل هستند. 2.2 تجزیه و تحلیل عملکرد ترمز در حین ترمز هنگامی که سانتریفیوژ ترمز می‌کند، موتور در حالت ترمز احیاکننده قرار می‌گیرد و انرژی مکانیکی ذخیره شده در سیستم توسط موتور به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود که از طریق شش دیود هرزگرد اینورتر به مدار DC اینورتر ارسال می‌شود. در این زمان، اینورتر در حالت یکسوسازی قرار دارد. در این مرحله، اگر هیچ اقدامی برای مصرف انرژی در مبدل فرکانس انجام نشود، این انرژی باعث افزایش ولتاژ خازن ذخیره انرژی در مدار میانی می‌شود. در این زمان، ولتاژ باس DC خازن افزایش می‌یابد. هنگامی که به 680 ولت می‌رسد، واحد ترمز شروع به کار می‌کند، یعنی انرژی الکتریکی اضافی را به سمت شبکه تغذیه می‌کند. در این زمان، ولتاژ باس DC یک مبدل فرکانس واحد زیر 680 ولت (حدود 690 ولت) حفظ می‌شود و مبدل فرکانس خطای اضافه ولتاژ را گزارش نمی‌کند. منحنی جریان واحد ترمز یک مبدل فرکانس تکی در حین ترمزگیری در شکل ۲ نشان داده شده است، با زمان ترمزگیری ۳ دقیقه. ابزار آزمایش، آنالایزر کیفیت توان تک فاز FLUKE 43B و نرم‌افزار آنالیز، "آنالایزر کیفیت توان FlukeView نسخه ۳.۱۰.۱" است. شکل ۲ منحنی جریان واحد ترمزگیری در حین کار از این رو می‌توان دریافت که هر بار که ترمز اعمال می‌شود، واحد ترمزگیری باید با حداکثر جریان ۲۷ آمپر کار کند. جریان نامی واحد ترمزگیری ۴۵ آمپر است. بدیهی است که واحد ترمزگیری در حالت نیمه بار قرار دارد. ۳، طرح سیستم تنظیم سرعت تبدیل فرکانس اصلاح‌شده ۳.۱ روش‌های دفع برای باس DC مشترک یکی از جنبه‌های مهم استفاده از باس DC مشترک، در نظر گرفتن کامل کنترل مبدل فرکانس، خطاهای انتقال، ویژگی‌های بار و نگهداری مدار اصلی ورودی هنگام روشن شدن است. این طرح شامل یک خط ورودی ۳ فاز (با حفظ همان فاز)، یک باس DC، یک گروه مبدل فرکانس جهانی، یک واحد ترمزگیری مشترک یا دستگاه بازخورد انرژی و برخی از اجزای جانبی است.برای یک مبدل فرکانس یونیورسال، شکل ۳ یکی از راه‌حل‌های پرکاربرد را نشان می‌دهد. نمودار مدار اصلی سیستم پس از انتخاب طرح تبدیل سوم در شکل ۳ نشان داده شده است. کلیدهای هوای Q1 تا Q4 در شکل ۳، دستگاه‌های حفاظت خط ورودی هر مبدل فرکانس هستند و KM1 تا KM4 کنتاکتورهای روشن کننده هر مبدل فرکانس هستند. KMZ1 تا KMZ3 کنتاکتورهای موازی برای باس DC هستند. سانتریفیوژهای ۱# و ۲# یک واحد ترمز را به اشتراک می‌گذارند و یک گروه تشکیل می‌دهند، در حالی که سانتریفیوژهای ۳# و ۴# یک واحد ترمز را به اشتراک می‌گذارند و یک گروه تشکیل می‌دهند. هنگامی که هر دو گروه به درستی کار می‌کنند، می‌توانند به صورت موازی متصل شوند. در عین حال، این امر بر اساس توالی کار اپراتورهای در محل نیز می‌باشد، به طوری که سانتریفیوژهای ۱# و ۲# در زمان‌های مختلف ترمز می‌کنند و سانتریفیوژهای ۳# و ۴# در زمان‌های مختلف ترمز می‌کنند. در طول عملیات عادی، معمولاً دو سانتریفیوژ، ۱# و ۳#، با هم گروه‌بندی می‌شوند، در حالی که ۲# و ۴# با هم گروه‌بندی می‌شوند. چهار سانتریفیوژ معمولاً همزمان ترمز نمی‌کنند. به دلیل محیط پیچیده محل‌های کار واقعی، شبکه برق اغلب دچار لرزش می‌شود و هارمونیک‌های مرتبه بالا رخ می‌دهد. همچنین می‌توان از آن برای افزایش امپدانس منبع تغذیه و کمک به جذب ولتاژ ضربه‌ای و جهش‌های ولتاژ منبع تغذیه اصلی که هنگام راه‌اندازی تجهیزات مجاور ایجاد می‌شوند، استفاده کرد و در نهایت واحد یکسوسازی مبدل فرکانس را حفظ کرد. هر مبدل فرکانس همچنین می‌تواند از یک راکتور ورودی برای جلوگیری موثر از تأثیر این عوامل بر مبدل فرکانس استفاده کند. در بازسازی این پروژه، به دلیل مجهز نبودن تجهیزات اصلی به راکتورهای خط ورودی، هیچ راکتور خط ورودی یا سایر دستگاه‌های کنترل هارمونیک رسم نشد. شکل 3 نمودار شماتیک سیستم مبدل فرکانس اصلاح‌شده و واحد ترمزهمچنین می‌توان از آن برای افزایش امپدانس منبع تغذیه و کمک به جذب ولتاژ ضربه‌ای و جهش‌های ولتاژ منبع تغذیه اصلی که هنگام راه‌اندازی تجهیزات مجاور ایجاد می‌شوند، استفاده کرد و در نهایت واحد یکسوسازی مبدل فرکانس را حفظ نمود. هر مبدل فرکانس همچنین می‌تواند از یک راکتور ورودی برای جلوگیری موثر از تأثیر این عوامل بر مبدل فرکانس استفاده کند. در بازسازی این پروژه، به دلیل مجهز نبودن تجهیزات اصلی به راکتورهای خط ورودی، هیچ راکتور خط ورودی یا سایر دستگاه‌های کنترل هارمونیک رسم نشد. شکل 3 نمودار شماتیک سیستم مبدل فرکانس و واحد ترمز اصلاح شدههمچنین می‌توان از آن برای افزایش امپدانس منبع تغذیه و کمک به جذب ولتاژ ضربه‌ای و جهش‌های ولتاژ منبع تغذیه اصلی که هنگام راه‌اندازی تجهیزات مجاور ایجاد می‌شوند، استفاده کرد و در نهایت واحد یکسوسازی مبدل فرکانس را حفظ نمود. هر مبدل فرکانس همچنین می‌تواند از یک راکتور ورودی برای جلوگیری موثر از تأثیر این عوامل بر مبدل فرکانس استفاده کند. در بازسازی این پروژه، به دلیل مجهز نبودن تجهیزات اصلی به راکتورهای خط ورودی، هیچ راکتور خط ورودی یا سایر دستگاه‌های کنترل هارمونیک رسم نشد. شکل 3 نمودار شماتیک سیستم مبدل فرکانس و واحد ترمز اصلاح شده
۳.۲ طرح سیستم کنترل: مدار کنترل در شکل ۴ نشان داده شده است. پس از روشن شدن چهار مبدل فرکانس و آماده به کار شدن هر مبدل فرکانس، گزینه خروجی ترمینال خروجی رله خطای مبدل فرکانس روی "مبدل فرکانس آماده به کار" تنظیم می‌شود. فقط زمانی که مبدل‌های فرکانس روشن و در حالت عادی باشند، می‌توان آنها را به صورت موازی متصل کرد. اگر هر یک از آنها دچار خطا شود، کنتاکتور باس DC بسته نمی‌شود. ترمینال‌های خروجی TA و TC رله خطای مبدل فرکانس معمولاً کنتاکت‌های باز هستند. پس از روشن شدن، مبدل فرکانس "آماده به کار" است و TA و TC هر مبدل فرکانس بسته می‌شوند و کنتاکتور موازی باس DC به ترتیب بسته می‌شود. در غیر این صورت، کنتاکتور قطع خواهد شد.3.3 ویژگی‌های طرح(1) به جای اضافه کردن چندین اینورتر به پل یکسوساز، از یک مبدل فرکانس کامل استفاده کنید.(2) نیازی به پل‌های یکسوساز، واحدهای شارژ، بانک‌های خازنی و اینورترهای جداگانه نیست.(3) هر مبدل فرکانس را می‌توان به طور جداگانه از باس DC جدا کرد بدون اینکه روی سیستم‌های دیگر تأثیر بگذارد.(4) اتصال باس مشترک DC مبدل فرکانس را از طریق کنتاکتورهای اینترلاک کنترل کنید.(5) از کنترل زنجیره‌ای برای محافظت از واحدهای خازنی مبدل فرکانس که روی باس DC آویزان هستند استفاده می‌شود.(6) همه مبدل‌های فرکانس نصب شده روی باس بار باید از منبع تغذیه سه فاز یکسان استفاده کنند.(7) پس از بروز نقص، مبدل فرکانس را به سرعت از باس DC جدا کنید تا دامنه خطای مبدل فرکانس بیشتر محدود شود.3.4 تنظیمات پارامترهای اصلی مبدل فرکانسانتخاب کانال فرمان Run F0.03=1، حداکثر فرکانس کاری تنظیم شده F0.05=50، زمان شتاب تنظیم شده F0.10=300، زمان کاهش سرعت تنظیم شده F0.11=300، انتخاب خروجی رله خطا F7.12=15، تابع خروجی AO1، F7.26=23.5، داده‌های آزمایش اصلاح‌شده. هنگام توقف، ولتاژ ورودی: 3PH 380VAC، ولتاژ باس: 530VDC، ولتاژ باس DC: 650V. هنگامی که یک دستگاه شتاب می‌گیرد، ولتاژ باس کاهش می‌یابد و دستگاه دیگر سرعتش کم می‌شود. ولتاژ باس DC بین 540-670V نوسان می‌کند و واحد ترمز در این زمان روشن نمی‌شود. ولتاژ DC که واحد ترمز معمولاً روی آن کار می‌کند 680V است، همانطور که در شکل 5 برای آزمایش و تجزیه و تحلیل نشان داده شده است. شکل 5 نمودار نظارت بر جریان کاری واحد ترمز اصلاح‌شده 4، تجزیه و تحلیل صرفه‌جویی در انرژی در مقایسه با ترمز مقاومتی با مصرف انرژی، واحد ترمز فیدبک یک کاربرد صرفه‌جویی در انرژی است، اما در صورت نیاز به ترمز، هر مبدل فرکانس باید به یک واحد ترمز مجهز باشد. اجتناب‌ناپذیر است که چندین مبدل فرکانس باید به چندین واحد ترمز مجهز شوند و قیمت واحد ترمز تفاوت چندانی با مبدل فرکانس ندارد، اما میزان تداوم کار خیلی بالا نیست.کاربرد گسترده درایو مبدل فرکانس باس DC مشترک در سانتریفیوژها، مشکل «یکی نمی‌تواند به اندازه کافی غذا بخورد و دیگری نمی‌تواند استفراغ کند» را که در آن یک مبدل فرکانس شتاب می‌گیرد و دیگری ترمز می‌کند، به طور مؤثر حل کرده است. این راه‌حل، تنظیم تکراری واحد ترمز را کاهش می‌دهد، تعداد چرخه‌های کاری را کم می‌کند و همچنین تعداد تداخل‌ها با شبکه برق را کاهش می‌دهد و کیفیت برق شبکه برق را بهبود می‌بخشد. کاهش سرمایه‌گذاری تجهیزات، افزایش استفاده از تجهیزات و صرفه‌جویی در تجهیزات و انرژی از اهمیت زیادی برخوردار است.5، نتیجه‌گیری کاربرد گسترده مبدل‌های فرکانس جهانی با باس‌بارهای DC مشترک، به طور مؤثر مشکل مصرف انرژی ناهمزمان و دوره‌های زمانی بازخورد را حل می‌کند که برای کاهش سرمایه‌گذاری تجهیزات، کاهش تداخل شبکه و بهبود استفاده از تجهیزات بسیار مهم است.