W elektroenergetycznym systemie przesyłu energii w przedsiębiorstwach chemicznych, zastosowanie przemienników częstotliwości (VF) w wirówkach jest bardzo powszechne. Z uwagi na różne uwarunkowania procesu i urządzeń napędowych, zjawisko energii regeneracyjnej często występuje. W przypadku przetwornic częstotliwości, istnieją dwa najczęściej stosowane sposoby przetwarzania energii regeneracyjnej: (1) rozpraszanie jej w „rezystorze hamującym” sztucznie połączonym równolegle z kondensatorem w ścieżce przepływu prądu stałego, co nazywa się stanem hamowania mocą; (2) Jeśli jest ona zwracana do sieci elektroenergetycznej, nazywa się to stanem hamowania ze sprzężeniem zwrotnym (znanym również jako stan hamowania regeneracyjnego). Zasada działania wspólnej magistrali prądu stałego (DC) opiera się na uniwersalnym urządzeniu do konwersji częstotliwości wykorzystującym metodę konwersji częstotliwości AC-DC-AC. Gdy silnik jest w stanie hamowania, jego energia hamowania jest zwracana do strony prądu stałego. Aby lepiej zarządzać energią hamowania zwrotnego, przyjęto metodę łączenia strony prądu stałego każdego urządzenia do konwersji częstotliwości. Na przykład, gdy jeden przetwornica częstotliwości jest w trybie hamowania, a drugi w trybie przyspieszania, energia może się wzajemnie uzupełniać. W niniejszym artykule zaproponowano schemat zastosowania uniwersalnego przetwornicy częstotliwości ze wspólną szyną DC w wirówkach przedsiębiorstw chemicznych oraz omówiono jego dalsze zastosowanie w układzie sprzężenia zwrotnego w wirówkach. Obecnie istnieje wiele sposobów wykorzystania wspólnej szyny DC: (1) Wspólny, niezależny moduł prostownika może być nieodwracalny lub odwracalny. Pierwszy z nich pobiera energię poprzez zewnętrzny rezystor hamowania, podczas gdy drugi może w pełni przekazać nadmiar energii z szyny DC bezpośrednio do sieci elektroenergetycznej, co ma większe znaczenie dla oszczędności energii i ochrony środowiska. Wadą jest wyższa cena niż w przypadku pierwszego. (2) Duży moduł konwersji częstotliwości jest podłączony do szyny DC współdzielonego dużego przetwornicy częstotliwości w sieci elektroenergetycznej. Mały moduł konwersji częstotliwości nie musi być podłączony do sieci elektroenergetycznej, więc nie ma potrzeby stosowania modułu prostownika. Duży moduł konwersji częstotliwości jest zewnętrznie podłączony do rezystora hamowania. (3) Każdy moduł konwersji częstotliwości jest podłączony do sieci elektroenergetycznej. Każdy moduł konwersji częstotliwości jest wyposażony w obwody prostownika i falownika oraz zewnętrzne rezystory hamowania, a szyny zbiorcze prądu stałego są ze sobą połączone. Ta sytuacja jest często stosowana, gdy moc każdej jednostki konwersji częstotliwości jest zbliżona. Po demontażu mogą one nadal działać niezależnie, bez wzajemnego wpływu. Przedstawiona w tym artykule wspólna szyna DC to trzecia metoda, która oferuje znaczące zalety w porównaniu z dwiema poprzednimi: a) Wspólna szyna DC pozwala znacznie zredukować redundantną konfigurację jednostek hamowania, dzięki prostej i rozsądnej konstrukcji, a także jest ekonomicznie niezawodna. b) Pośrednie napięcie DC wspólnej szyny DC jest stałe, a połączony kondensator ma dużą pojemność magazynowania energii, co może zmniejszyć wahania w sieci elektroenergetycznej.c. Każdy silnik pracuje w różnych stanach, z komplementarnym sprzężeniem zwrotnym energii, optymalizując charakterystykę dynamiczną systemu. Różne zakłócenia harmoniczne generowane przez różne przetwornice częstotliwości w sieci elektroenergetycznej mogą się wzajemnie znosić, zmniejszając współczynnik zniekształceń harmonicznych w sieci elektroenergetycznej. 2. Schemat układu regulacji prędkości obrotowej o zmiennej częstotliwości przed remontem 2.1 Wprowadzenie do układu sterowania wirówką. Zmodernizowano łącznie 12 wirówek, a każdy układ sterowania jest taki sam. Zastosowano przetwornicę częstotliwości Emerson serii EV2000 o mocy 22 kW i stałym momencie obrotowym, a jednostki sprzężenia zwrotnego to zasilane jednostki hamowania ze sprzężeniem zwrotnym IPC-PF-1S. Wszystkie układy sterowania są scentralizowane i składają się z ośmiu podobnych jednostek. Schemat układu przedstawiono na rysunku 1.2.2 Analiza hamowania podczas hamowania. Gdy wirówka hamuje, silnik znajduje się w stanie hamowania odzyskowego, a energia mechaniczna zmagazynowana w układzie jest przekształcana w energię elektryczną przez silnik, która jest przesyłana z powrotem do obwodu prądu stałego falownika poprzez sześć diod gaszenia falownika. W tym momencie falownik znajduje się w stanie wyprostowanym. W tym momencie, jeśli w przetwornicy częstotliwości nie zostaną podjęte żadne działania mające na celu zmniejszenie zużycia energii, energia ta spowoduje wzrost napięcia kondensatora magazynującego energię w obwodzie pośrednim. W tym momencie wzrośnie napięcie szyny prądu stałego kondensatora. Gdy osiągnie ono 680 V, jednostka hamująca rozpocznie pracę, czyli zwróci nadmiar energii elektrycznej do sieci. W tym momencie napięcie szyny prądu stałego pojedynczego przetwornicy częstotliwości będzie utrzymywane poniżej 680 V (około 690 V), a przetwornica częstotliwości nie zgłosi usterek przepięcia. Krzywa prądu jednostki hamującej pojedynczego przetwornicy częstotliwości podczas hamowania jest pokazana na rysunku 2, z czasem hamowania wynoszącym 3 minuty. Instrumentem pomiarowym jest jednofazowy analizator jakości zasilania FLUKE 43B, a oprogramowanie analityczne jest… Z tego wynika, że ​​przy każdym uruchomieniu hamulca jednostka hamująca musi pracować z maksymalnym prądem 27 A. Prąd znamionowy jednostki hamującej wynosi 45 A. Oczywiście jednostka hamująca pracuje w stanie obciążenia połowicznego. 3. Zmodyfikowany schemat układu regulacji prędkości konwersji częstotliwości 3.1 Metody utylizacji dla wspólnej szyny DC. Jednym z ważnych aspektów korzystania ze wspólnej szyny DC jest pełne uwzględnienie sterowania przetwornicą częstotliwości, usterek transmisji, charakterystyki obciążenia i konserwacji obwodu głównego wejściowego podczas włączania zasilania. Plan obejmuje trójfazową linię wejściową (zachowującą tę samą fazę), szynę DC, uniwersalny zespół przetwornic częstotliwości, wspólny moduł hamujący lub urządzenie sprzężenia zwrotnego energii oraz kilka elementów pomocniczych. Rysunek 3 przedstawia jedno z powszechnie stosowanych rozwiązań dla uniwersalnej przetwornicy częstotliwości. Schemat układu głównego po wybraniu trzeciego schematu transformacji pokazano na rysunku 3. Przełączniki powietrzne Q1 do Q4 na rysunku 3 są urządzeniami zabezpieczającymi linię wejściową każdego przetwornika częstotliwości,a KM1 do KM4 to styczniki zasilania każdego przemiennika częstotliwości. KMZ1 do KMZ3 to styczniki równoległe dla szyny DC. Wirówki 1 # i 2 # dzielą jednostkę hamującą i tworzą grupę, podczas gdy wirówki 3 # i 4 # dzielą jednostkę hamującą i tworzą grupę. Gdy obie grupy działają prawidłowo, można je połączyć równolegle. Jednocześnie jest to również oparte na kolejności pracy operatorów na miejscu, przy czym wirówki 1 # i 2 # hamują w różnych momentach, a wirówki 3 # i 4 # hamują w różnych momentach. Podczas normalnej pracy dwie wirówki, 1 # i 3 #, są zwykle grupowane razem, podczas gdy 2 # i 4 # są grupowane razem. Cztery wirówki zazwyczaj nie hamują jednocześnie. Ze względu na złożone środowisko rzeczywistych miejsc pracy, sieć energetyczna często się trzęsie i występują harmoniczne wyższego rzędu. Może być również stosowany do zwiększenia impedancji zasilacza i wspomagania absorpcji przepięć i skoków napięcia głównego źródła zasilania generowanych podczas uruchamiania pobliskich urządzeń, co ostatecznie utrzymuje jednostkę prostowniczą przetwornicy częstotliwości. Każda przetwornica częstotliwości może również wykorzystywać dławik wejściowy, aby skutecznie zapobiegać wpływowi tych czynników na przetwornicę częstotliwości. W ramach modernizacji tego projektu, ze względu na brak dławików wejściowych w pierwotnym sprzęcie, nie zastosowano dławików wejściowych ani innych urządzeń kontroli harmonicznych. 3.2 Schemat układu sterowania: Układ sterowania przedstawiono na rysunku 4. Po włączeniu zasilania czterech przetwornic częstotliwości i osiągnięciu przez każdą z nich gotowości do pracy, opcja wyjściowa zacisku wyjściowego przekaźnika błędu przetwornicy częstotliwości jest ustawiana na „przetwornica częstotliwości gotowa do pracy”. Dopiero gdy przetwornice częstotliwości są włączone i pracują prawidłowo, można je połączyć równolegle. Jeśli którakolwiek z nich ulegnie awarii, stycznik szyny DC nie zamknie się. Zaciski wyjściowe TA i TC przekaźnika błędu przetwornicy częstotliwości są stykami normalnie otwartymi. Po włączeniu zasilania przetwornica częstotliwości jest „gotowa do pracy”, a styki TA i TC każdej przetwornicy częstotliwości są zamknięte, a stycznik równoległy szyny DC jest zamykany sekwencyjnie. W przeciwnym razie stycznik zostanie rozłączony. 3.3 Charakterystyka schematu (1) Zamiast dodawać wiele falowników do mostka prostowniczego, należy zastosować kompletny przetwornicę częstotliwości. (2) Nie ma potrzeby stosowania oddzielnych mostków prostowniczych, układów ładowania, baterii kondensatorów i falowników. (3) Każdy przetwornicę częstotliwości można odłączyć oddzielnie od szyny DC bez wpływu na inne systemy. (4) Sterowanie wspólnym połączeniem szyny DC przetwornicy częstotliwości odbywa się za pomocą styczników blokujących. (5) Sterowanie łańcuchowe służy do ochrony kondensatorów przetwornicy częstotliwości zawieszonych na szynie DC. (6) Wszystkie przetwornice częstotliwości zamontowane na szynie zbiorczej muszą korzystać z tego samego zasilania trójfazowego.(7) Po wystąpieniu awarii należy szybko odłączyć przetwornicę częstotliwości od magistrali DC, aby jeszcze bardziej zawęzić zakres usterki przetwornicy częstotliwości. 3.4 Główne ustawienia parametrów przetwornicy częstotliwości: Wybór kanału polecenia uruchomienia F0.03=1, maksymalna częstotliwość robocza ustawiona F0.05=50, czas przyspieszania ustawiony F0.10=300, czas zwalniania ustawiony F0.11=300, wybór wyjścia przekaźnika błędu F7.12=15, funkcja wyjścia AO1 F7.26=23,5, zmodyfikowane dane testowe. Podczas zatrzymywania napięcie wejściowe: 3 fazy 380 V AC, napięcie magistrali: 530 V DC, napięcie magistrali DC: 650 V. Gdy jedna maszyna przyspiesza, napięcie magistrali spada, a druga zwalnia. Napięcie magistrali DC waha się w zakresie 540–670 V, a układ hamowania nie włącza się w tym momencie. Napięcie stałe, przy którym zazwyczaj pracuje jednostka hamująca, wynosi 680 V, jak pokazano na rysunku 5, w celu przeprowadzenia testów i analizy. 4. Analiza oszczędności energii. W porównaniu z hamowaniem rezystancyjnym, jednostka hamująca ze sprzężeniem zwrotnym jest rozwiązaniem energooszczędnym, ale wymaga wyposażenia każdej przetwornicy częstotliwości w jednostkę hamującą, gdy jest to konieczne. Nieuniknione jest, że kilka przetwornic częstotliwości musi być wyposażonych w kilka jednostek hamujących, a cena jednostki hamującej niewiele różni się od ceny samej przetwornicy częstotliwości, ale wskaźnik ciągłości pracy nie jest bardzo wysoki. Powszechne stosowanie współdzielonego napędu z przetwornicą częstotliwości na szynie DC w wirówkach skutecznie rozwiązało problem „jeden nie może jeść, a drugi nie może wymiotować”, gdy jedna przetwornica częstotliwości przyspiesza, a druga hamuje. To rozwiązanie zmniejsza powtarzalność ustawień jednostki hamującej, zmniejsza liczbę cykli roboczych, a także liczbę zakłóceń w sieci elektroenergetycznej, poprawiając jakość zasilania sieci elektroenergetycznej. Ograniczenie inwestycji w sprzęt, zwiększenie jego wykorzystania oraz oszczędzanie sprzętu i energii mają ogromne znaczenie.Cena układu hamulcowego nie różni się znacząco od ceny przetwornicy częstotliwości, ale wskaźnik ciągłości pracy nie jest zbyt wysoki. Powszechne zastosowanie wirówek z współdzielonym napędem przetwornicy częstotliwości z szyną DC skutecznie rozwiązało problem „jeden nie może jeść, a drugi nie może wymiotować”, gdy jeden przetwornica przyspiesza, a drugi hamuje. To rozwiązanie zmniejsza powtarzalność ustawień układu hamulcowego, zmniejsza liczbę cykli roboczych, a także redukuje liczbę zakłóceń w sieci elektroenergetycznej, poprawiając jej jakość. Ograniczenie inwestycji w sprzęt, zwiększenie jego wykorzystania oraz oszczędność sprzętu i energii mają ogromne znaczenie.Cena układu hamulcowego nie różni się znacząco od ceny przetwornicy częstotliwości, ale wskaźnik ciągłości pracy nie jest zbyt wysoki. Powszechne zastosowanie wirówek z współdzielonym napędem przetwornicy częstotliwości z szyną DC skutecznie rozwiązało problem „jeden nie może jeść, a drugi nie może wymiotować”, gdy jeden przetwornica przyspiesza, a drugi hamuje. To rozwiązanie zmniejsza powtarzalność ustawień układu hamulcowego, zmniejsza liczbę cykli roboczych, a także redukuje liczbę zakłóceń w sieci elektroenergetycznej, poprawiając jej jakość. Ograniczenie inwestycji w sprzęt, zwiększenie jego wykorzystania oraz oszczędność sprzętu i energii mają ogromne znaczenie.