В системах электропередачи на химических предприятиях часто применяются частотно-регулируемые приводы для центрифуг. В силу различных особенностей технологического процесса и приводного оборудования часто возникает явление рекуперации энергии. В преобразователях частоты обычно используются два способа управления рекуперацией энергии: (1) рассеивание её в «тормозном резисторе», искусственно установленном параллельно конденсатору в цепи постоянного тока, что называется режимом силового торможения; (2) её обратная подача в электросеть, что называется режимом торможения с обратной связью (также известным как режим рекуперативного торможения). Принцип работы общей шины постоянного тока основан на универсальном преобразователе частоты, использующем метод преобразования частоты AC-DC-AC. Когда двигатель находится в режиме торможения, его энергия торможения возвращается в цепь постоянного тока. Для более эффективного управления энергией торможения с обратной связью был принят метод соединения стороны постоянного тока каждого преобразователя частоты. Например, когда один преобразователь частоты находится в режиме торможения, а другой — в режиме ускорения, эти энергии могут дополнять друг друга. В данной статье предлагается схема использования универсального преобразователя частоты с общей шиной постоянного тока в центрифугах химических предприятий, а также подробно рассматривается его дальнейшее применение в блоке обратной связи центрифуг. В настоящее время существует несколько способов использования общей шины постоянного тока: (1) Общий независимый выпрямительный блок может быть неинвертируемым или инвертируемым. Первый потребляет энергию через внешний тормозной резистор, в то время как второй может полностью возвращать избыток энергии из шины постоянного тока непосредственно в электросеть, что имеет большее значение с точки зрения энергосбережения и защиты окружающей среды. Недостатком является более высокая цена, чем у первого. (2) Большой блок преобразования частоты подключается к шине постоянного тока общего большого преобразователя частоты в электросети. Малый преобразователь частоты не требует подключения к электросети, поэтому нет необходимости в выпрямительном модуле. Большой преобразователь частоты внешне подключен к тормозному резистору. (3) Каждый блок преобразования частоты подключен к электросети. Каждый блок преобразования частоты оснащен выпрямительными и инверторными цепями и внешними тормозными резисторами, а шины постоянного тока соединены между собой. Такая ситуация часто возникает, когда мощности каждого преобразователя частоты близки. После разборки они могут работать независимо друг от друга, не влияя друг на друга. Общая шина постоянного тока, представленная в данной статье, является третьим методом, обладающим значительными преимуществами по сравнению с первыми двумя методами: а) Общая шина постоянного тока позволяет значительно сократить избыточность конфигурации тормозных устройств, благодаря простой и рациональной конструкции, а также экономически надежна; б) Промежуточное напряжение постоянного тока общей шины постоянного тока постоянно, а объединенный конденсатор обладает большой емкостью для накопления энергии, что позволяет снизить колебания в электросети.c、 Каждый двигатель работает в различных состояниях с дополнительной обратной связью по энергии, оптимизируя динамические характеристики системы. d、 Различные гармонические помехи, генерируемые различными преобразователями частоты в электросети, могут компенсировать друг друга, снижая уровень гармонических искажений электросети. 2、 Схема системы регулирования скорости с переменной частотой до реконструкции. 2.1 Введение в систему управления центрифугой. Всего было отремонтировано 12 центрифуг, и все системы управления одинаковы. Преобразователь частоты — Emerson EV2000 серии 22 кВт, постоянного крутящего момента, а блоки обратной связи — все с питанием от тормозных устройств с обратной связью IPC-PF-1S. Все системы управления централизованы и состоят из восьми одинаковых блоков. Схема системы показана на рисунке 1. Как показано на рисунке 1, каждому преобразователю частоты требуется блок торможения с обратной связью, а их соответствующие системы управления полностью независимы. 2.2 Анализ процесса торможения во время торможения. При торможении центрифуги двигатель находится в режиме рекуперативного торможения, и накопленная в системе механическая энергия преобразуется двигателем в электрическую энергию, которая затем возвращается в цепь постоянного тока преобразователя частоты через шесть обратных диодов. В этот момент преобразователь частоты находится в состоянии выпрямления. В этот момент, если в преобразователе частоты не приняты меры по снижению потребления энергии, эта энергия приведет к повышению напряжения на накопительном конденсаторе в промежуточной цепи. В это время напряжение на шине постоянного тока конденсатора также возрастет. Когда оно достигнет 680 В, включится блок торможения, то есть, будет возвращать избыток электроэнергии в сеть. В это время напряжение на шине постоянного тока одного преобразователя частоты будет поддерживаться ниже 680 В (около 690 В), и преобразователь частоты не будет сообщать о перенапряжении. Кривая тока тормозного блока одного преобразователя частоты во время торможения показана на рисунке 2, время торможения составило 3 минуты. В качестве испытательного прибора использовался однофазный анализатор качества электроэнергии FLUKE 43B, а программное обеспечение для анализа – «FlukeView Power Quality Analyzer Version 3.10.1». Рисунок 2. Кривая тока тормозного блока во время работы. Из этого следует, что при каждом нажатии тормоза тормозной блок должен срабатывать с максимальным током 27 А. Номинальный ток тормозного блока составляет 45 А. Очевидно, что тормозной блок находится в состоянии половинной нагрузки. 3. Схема модифицированной системы регулирования скорости преобразования частоты. 3.1. Методы утилизации для общей шины постоянного тока. Одним из важных аспектов использования общей шины постоянного тока является полное рассмотрение управления преобразователем частоты, неисправностей передачи, характеристик нагрузки и обслуживания входной главной цепи при включении питания. План включает в себя трехфазную входную линию (с сохранением той же фазы), шину постоянного тока, универсальную группу преобразователей частоты, общее тормозное устройство или устройство обратной связи по энергии, а также некоторые вспомогательные компоненты.Для универсального преобразователя частоты на рисунке 3 показано одно из широко используемых решений. Схема главной цепи после выбора третьей схемы преобразования показана на рисунке 3. Воздушные выключатели Q1 - Q4 на рисунке 3 являются устройствами защиты входной линии каждого преобразователя частоты, а KM1 - KM4 являются контакторами включения питания каждого преобразователя частоты. KMZ1 - KMZ3 являются параллельными контакторами для шины постоянного тока. Центрифуги 1 # и 2 # имеют общий тормозной блок и образуют группу, в то время как центрифуги 3 # и 4 # имеют общий тормозной блок и образуют группу. Когда обе группы функционируют нормально, они могут быть соединены параллельно. В то же время это также основано на последовательности работы операторов на месте, при этом центрифуги 1 # и 2 # тормозят в разное время, а центрифуги 3 # и 4 # тормозят в разное время. Во время нормальной работы две центрифуги, 1 # и 3 #, обычно группируются вместе, в то время как 2 # и 4 # группируются вместе. Четыре центрифуги, как правило, не тормозятся одновременно. В связи со сложными условиями эксплуатации на рабочих площадках электросеть часто испытывает вибрацию и возникают высшие гармоники. Это также может использоваться для повышения импеданса источника питания и поглощения перенапряжения и скачков напряжения основного источника питания, возникающих при работе соседнего оборудования, тем самым обеспечивая работоспособность выпрямительного блока преобразователя частоты. Каждый преобразователь частоты также может использовать входной реактор для эффективного предотвращения воздействия этих факторов на него. В ходе реконструкции данного проекта, поскольку изначальное оборудование не было оснащено входными реакторами, ни входные реакторы, ни другие устройства контроля гармоник не были изображены. Рисунок 3. Принципиальная схема модифицированной системы преобразователя частоты и тормозного блока.Его также можно использовать для повышения импеданса источника питания и поглощения перенапряжения и скачков напряжения основного источника питания, возникающих при работе близлежащего оборудования, тем самым, в конечном итоге, обеспечивая работоспособность выпрямительного блока преобразователя частоты. Каждый преобразователь частоты также может использовать входной реактор для эффективного предотвращения воздействия этих факторов на преобразователь частоты. В ходе реконструкции данного проекта, поскольку изначально оборудование не было оснащено входными реакторами, входные реакторы или другие устройства контроля гармоник не были предусмотрены. Рисунок 3. Принципиальная схема модифицированной системы преобразователя частоты и тормозного блока.Его также можно использовать для повышения импеданса источника питания и поглощения перенапряжения и скачков напряжения основного источника питания, возникающих при работе близлежащего оборудования, тем самым, в конечном итоге, обеспечивая работоспособность выпрямительного блока преобразователя частоты. Каждый преобразователь частоты также может использовать входной реактор для эффективного предотвращения воздействия этих факторов на преобразователь частоты. В ходе реконструкции данного проекта, поскольку изначально оборудование не было оснащено входными реакторами, входные реакторы или другие устройства контроля гармоник не были предусмотрены. Рисунок 3. Принципиальная схема модифицированной системы преобразователя частоты и тормозного блока.
3.2 Схема системы управления: Схема управления показана на рисунке 4. После включения питания четырёх преобразователей частоты и готовности каждого из них к работе, выходной контакт реле неисправности преобразователя частоты устанавливается в состояние «Преобразователь частоты готов к работе». Параллельное соединение возможно только при включенном питании и нормальном состоянии преобразователей частоты. При возникновении неисправности любого из них контактор звена постоянного тока не замкнётся. Выходные контакты TA и TC реле неисправности преобразователя частоты представляют собой нормально разомкнутые контакты. После включения питания преобразователь частоты готов к работе, контакты TA и TC каждого преобразователя частоты замыкаются, а контактор параллельного звена постоянного тока замыкается последовательно. В противном случае контактор отключится. 3.3 Характеристики плана (1) Используйте полный преобразователь частоты вместо простого добавления нескольких инверторов к выпрямительному мосту. (2) Нет необходимости в отдельных выпрямительных мостах, зарядных устройствах, конденсаторных батареях и инверторах. (3) Каждый преобразователь частоты может быть отделен отдельно от шины постоянного тока, не влияя на другие системы. (4) Управляйте подключением общей шины постоянного тока преобразователя частоты с помощью блокирующих контакторов. (5) Цепное управление используется для защиты конденсаторных блоков преобразователя частоты, подвешенных на шине постоянного тока. (6) Все преобразователи частоты, установленные на шине, должны использовать один и тот же трехфазный источник питания. (7) Быстро отсоедините преобразователь частоты от шины постоянного тока после неисправности, чтобы еще больше сузить область неисправности преобразователя частоты. 3.4 Основные настройки параметров преобразователя частоты Выбор канала команды запуска F0.03=1, максимальная рабочая частота F0.05=50, время разгона F0.10=300, время замедления F0.11=300, выход реле неисправности Выбор F7.12=15, выходная функция AO1 F7.26=23.5, измененные данные испытаний. При остановке входящее напряжение: 3 фазы 380 В переменного тока, напряжение на шине: 530 В постоянного тока, напряжение на шине постоянного тока: 650 В. Когда одна машина ускоряется, напряжение на шине уменьшается, а другая машина замедляется. Напряжение на шине постоянного тока колеблется в пределах 540–670 В, и тормозной блок в это время не включается. Напряжение постоянного тока, на котором обычно работает тормозной блок, составляет 680 В, как показано на рисунке 5 для тестирования и анализа. Рисунок 5 Диаграмма мониторинга рабочего тока модифицированного тормозного блока4. Анализ энергосбереженияПо сравнению с резистивным торможением потреблением энергии тормозной блок с обратной связью является энергосберегающим приложением, но для него требуется, чтобы каждый преобразователь частоты был оснащен тормозным блоком, когда необходимо торможение. Неизбежно, что несколько преобразователей частоты должны быть оснащены несколькими тормозными устройствами, при этом стоимость тормозного устройства ненамного отличается от стоимости преобразователя частоты, но при этом коэффициент непрерывности работы не очень высок.Широкое применение преобразователей частоты с общей шиной постоянного тока в центрифугах эффективно решило проблему «один не может наесться, а другой не может блевать», когда один преобразователь частоты разгоняется, а другой тормозит. Это решение сокращает количество повторных настроек тормозного устройства, уменьшает количество рабочих циклов, а также уменьшает количество помех в электросети, улучшая качество электроэнергии. Сокращение инвестиций в оборудование, повышение его эффективности и экономия оборудования и энергии имеют большое значение. 5. Заключение. Широкое применение универсальных преобразователей частоты с общей шиной постоянного тока эффективно решает проблему асинхронного потребления энергии и времени отклика, что имеет большое значение для сокращения инвестиций в оборудование, снижения помех в сети и повышения его эффективности.