PLC高压变频器（精选8篇）

PLC高压变频器 第1篇

矿井提升机是矿山生产的关键设备。目前, 我国绝大部分矿井提升机调速采用绕线型异步电动机转子串电阻的交流调速系统 (以TKD-A为代表) , 这些提升机都是20世纪60年代到70年代的产品, 存在以下问题:系统功率因数低, 启动电流及切换电流冲击大, 设备运行不平稳, 易引起电气及机械冲击;控制线路复杂, 工作稳定性和可靠性差, 缺乏故障诊断功能, 排查故障困难;转子回路串接金属电阻, 消耗电能造成能源浪费, 且发热严重致使工作环境恶化;电机滑环接触不良, 易引起设备故障, 维护工作量及费用高;另外该系统的电气控制部分均采用板式结构, 体积大、运行噪声高, 且所有接线端柱裸露在外, 对运行安

五、技术特点

1.启动平滑

通过闭环控制, 使电机恒流, 启动平滑, 减小了电网压降, 大大减小了对压缩机机械传动系统的冲击, 启动完成后短接已经充分饱和了的饱和电抗器, 几乎不引起二次冲击电流。

2.启动参数便于调整

控制的核心部分为S7-224, 结构简单, 性能可靠, 设定灵活。通过简易的参数设定, 可使电动机启动电流倍数在一定范围内连续可调。

3.具有全数字的特点

有人机界面, 可设定启动参数并有显示和记录事件的功能, 方便操作和分析启动过程。

六、使用效果全造成极大的危害, 因此, 对该类型电控调速系统进行改造升级是非常必要的。

二、提升机控制系统技术方案比较

目前, 国内矿用提升机调速系统有直流调速系统和交流调速系统两种。

以晶闸管整流设备为基础的直流调速系统的谐波污染严重, 功率因数低, 且目前大部分煤矿现有提升机配用的是交流异步电动机。如采用直流调速系统, 需将现有提升电机更换为直流电机, 相应增加改造成本, 而直流电机较交流电机故障率高, 维护工作量大且费用高。因此, 对电控调速系统进行改造升级不建议采用直流调速系统。

以PLC+高压变频器为核心的交流调速技术已比较成熟

(1) 磁控软启动一次启动成功率较高, 性能稳定, 操作维护方便。因软启动装置本身问题造成不能正常启动风机的事故为零。

(2) 以往在高炉检修期间为避免高炉检修完成时不能及时送风或因供电部门采取限制大型电机的启动次数, 风机多采取空载运行, 等待检修结束及时送风。采用RQD-D7型磁控软启动装置启动时, 可以将启动冲击电流控制在电网和电机容许的范围之内, 且可靠性高。现在高炉检修期间风机多采取停机维护。不仅节约大量电能, 而且增加设备维护时间。

(3) 暴露出的缺点。启动时装置中的饱和电抗器会发出一定的电磁噪声。

且在部分单位取得了较好的运行效果, 该装置主要由高压开关柜、移相变压器、变频功率单元柜及控制柜组成, 可实现正转、反转、牵引、电制动等功能, 完全满足提升所需要的四象限运行的负载调速需要。

下面以某公司JTDK-GBP交流提升机高压变频电控装置为例, 对此项技术做简单介绍。本装置由JTDK-PC-ZKT主控台和JTDK-GBP-H高压变频调速柜两部分构成。主控台具有结构紧凑、功能强大、保护完善、维修简单的特点。该设备采用技术先进、性能可靠的可编程序控制器作为核心控制器件, 以及该公司自行研制的YTX-2型语音报警板、CL-2型电流检测模块、ZL-2型全数字主令控制器、JXZ-2型全数字机械闸和KD-03型可调闸模块等多项高性能专利产品构成。该主控台可满足矿井提升机的全部控制要求和保护功能。采用彩色液晶触摸屏, 丰富、灵活、直观、形象地显示提升机的各类运行参数, 专门为使用、维护人员设计的提升机系统关键控制点故障显示, 能够为现场排除故障提供直观信息, 方便了设备的日常维护。

JTDK-GBP-H高压变频调速柜由移相隔离变压器柜、功率单元柜和控制柜三部分组成。设备采用了矢量控制、功率单元串联叠波、有源逆变、能量回馈等多项先进技术, 形成了具有动态响应快、低速运行转矩大的电动机驱动特性。能将6k V/l0k V高压进线直接加到变频调速柜的移相变压器原边, 通过变压器移相后的二次绕组分别为各功率单元提供电源。这种供电方式有效地消除了由功率单元所引起的大部分谐波电流, 确保设备满足电网的运行要求。各功率单元串联叠波后, 输出高压直接驱动高压电动机, 确保输出电流波形为几近完美的正弦波, 有效地削弱了dv/dt对电动机绝缘的影响。由于采用光纤作为控制信号的传输介质, 有效地改善了设备运行的可靠性和抗干扰能力。

装置的工作过程如下:JTDK-PC-ZKT主控台接收开车信号后, 同时推动工作闸和主令控制器, 提升机开始松闸, 加速运行。推动工作闸后, 松闸信号经可编程控制器处理后使工作闸GZJ线圈接通, KT线圈得电, 线圈通过的电流随工作闸开启的角度成比例增大, 提升机顺利松闸。主令控制器推离零位后, 经过可编程控制器的运算发出4~20m A (与主令离开零位的角度成比例) 的控制信号作为高压变频器的输入给定, 高压变频器按主控台发出的给定, 按设定要求输出对应频率和电压驱动电动机加速运行。随着高压变频器输出频率由0Hz至50Hz的升高, 提升机按设定的运行曲线加速进入等速段, 当提升容器运行至减速点时, 主控台通过给定信号控制变频调速柜按规定要求减速运行, 此时变频调速柜输出频率由50Hz按要求逐渐降为5Hz左右, 提升机从等速阶段进入减速段运行。当速度降到设定的速度时, 提升机进入到低速段运行, 并保持该速度运行。当提升容器运行到卸载位置时, 主控台检测到容器到位信号后, 工作闸回路断电抱闸, 控制变频调速柜停止输出, 至此完成一次提升过程。

装置按《煤矿安全规程》的要求设有深度指示失效、接近停车位置的限速、过卷、滑绳、反转、失流、减速段限速、等速段限速、制动油过压、闸瓦磨损、松绳、速度监视、制动油超温、润滑油超压欠压、煤位、变频调速柜的轻重故障等保护功能。系统能根据故障发生时刻容器所在位置, 控制提升机的信号、运行方向、运行速度, 必要时实施紧急制动或二级制动, 确保设备的安全运行。

国内已有数十家煤矿使用了此套装置, 从运行情况看, 改造后的电控系统与传统的电控系统相比具有如下特点:系统具有更完善的软硬件保护环节;提升操作系统能够实现调绳、手动、半自动、全自动运行;除常规的保护外, 还具有深度指示器断轴 (断线) 保护、减速点后备保护、错向保护、给定方向记忆保护、二级制动解除保护、减速段超速保护、自动换向等功能;制动电源装置能实现脚踏制动、速度及电流闭环及满足各种载荷所需的制动力矩;系统能实现提升机运行全过程的自动监控, 对提升机运行过程中的参数及可能危及提升机正常运行的设备进行监测, 并具有故障显示、报警功能;具有和上位机通信的接口, 实现远程诊断和数据采集功能;维护工作量比原系统减少了40%, 耗电量减少了20%~30%, 节能效果显著。电控系统结构简单、应用灵活、编程方便、运行稳定可靠, 大大提高了提升机的安全运行, 减少维护工作量, 缩短了提升时间, 提高了生产效率。

三、结束语

从目前各种不同的技术改造方案的对比来看, PLC+高压变频器的交流调速技术方案是提升机电控系统改造的优选方案。采用PLC+高压变频器的交流调速技术的新型电控系统已较成功地应用于矿井提升实践, 并取得了较好的运行经验, 克服了传统电控系统的缺陷。

摘要：针对传统提升机采用转子串电阻的调速方式存在的问题, 采用PLC与高压变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造, 提高了整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。

关键词：PLC,变频器,提升机

参考文献

[1]蒋宏民.PLC技术在我国矿井交流提升系统中的应用研究[J].冶金矿山设计与建设, 1998, 30[4]:18-29.

[2]谭波, 李燕林, 谭冠政.变频调速在矿井提升机中的应用[J].电器工业, 2005[4]:52-53.

高压变频器构成及测试 第2篇

哈尔滨九洲电气股份有限公司成立于，是以“高压、大功率”电力电子技术为核心技术，以“高效节能、新型能源”为产品发展方向，从事电力电子成套设备的研发、制造、销售和服务的高科技上市公司，

本文主要对PowerSmart系列高压变频器功能、出厂测试进行介绍。

1 Power SmartTM高压变频调速控制装置系统组成

Power SmartTM系列高压变频调速系统主要由切分移相干式变压器柜、功率单元柜、控制单元柜、远控操作箱、旁路开关柜等部分组成。切分移相干式变压器为变频器的输入设备，一般由铁心、输入绕组、屏蔽层、输出绕组及冷却风机、过热保护等部分构成。控制单元柜主要由主控制器、温控器、风机保护器、人机界面(数码管和彩色触摸屏可选)、PLC、嵌入式微机、开关电源、EMI模块、隔离变压器、空气开关、接触器、继电器、模拟量模块、开关量模块等组成。

2 工作原理

Power SmartTM系列高压变频器是采用单元串联多重化技术属于电压源型高-高式高压变频器。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器来独立供电。采用多重化叠加的方式，使变频器输出电压的谐波含量很小，不会引起电动机的附加谐波发热。其输出电压的dV/dt 也很小，不会给电机增加明显的应力，因此可以向普通标准型交流电动机供电，而且无需降容使用。由于输出电压的谐波和dV/dt都很小，不需要附加输出滤波器，输出电缆也长度无要求。由于谐波很小，附加的转矩脉动也很小，避免了由此引起的机械共振。变频器工作时的功率因数达0.96以上，完全满足了供电系统的要求。因此不需要附加电源滤波器或功率因数补偿装置，也不会与现有的补偿电容装置发生谐振，变频器工作时不会对同一电网上运行的电气设备发生干扰，因而被人们誉为“完美无谐波的高压变频器”。

3 技术特点

采用双DSP控制，可靠性高，杜绝了变频器死机问题;采用36脉冲整流(以6KV变频器为例)及空间矢量多重化PWM技术，每相由6个功率单元串联而成，并直接驱动电动机，无需输出升压变压器，

输出电平数高，dv/dt很小，输出波形接近正弦波。采用专利技术的实时光纤传送技术，对功率单元进行控制。变频器输出转矩脉冲窄，控制精度高，避免了机械共振。完善的自我诊断和故障预警机制，上电自检，运行中实时监测，检测速度高。通过双DSP系统，实现纳秒级运算并进行综合判断，分析准确，减少变频器误报警。

具有PWM控制波形与逆变输出波形实时验证功能，提高了输出波形的准确性，增强了系统无故障的运行能力。具有反转启动和飞车启动功能，无论电机处于正转还是反转状态，变频器均可实现大力矩直接启动。具备来电自启动功能，避免电网短时失电对生产造成影响。变频器发生短路、接地、过流、过载、过压、欠压、过热等情况时，系统均能故障定位并且及时告警或保护，对电网波动的适应能力强。支持中心点偏移式的旁路技术。当某一个功率单元失效时，能够立即对该单元实施旁路处理，而整个变频器的输出仍能维持94%以上的电压，这保证了系统的不间断运行。

4 出厂测试

Powersmart系列高压变频器检验项目(全功率出厂测试)包括：①一般检验：包括外观、部件、元器件。②电气间隙与爬电距离检验。③安全与接地检验。④外壳防护检验。⑤保护功能检验。⑥显示功能检验。⑦效率检验。⑧功率因数检验。⑨输出电压检验。⑩频率分辨率检验。 过载试验。 连续运行试验。 启动特性控制实验。 温升试验。 谐波实验。 控制回路上电源切换实验。 不间断后备电源实验。 高压掉电短时跟踪再启动实验。 飞车启动试验。

九洲电气生产的每一台PowerSmart系列高压变频器，在出厂时都经过严格测试。九洲电气组建了高压大功率变频器实验室。具体包括：电气性能试验室，负责对产品的工频耐压、电气绝缘、三防、效率、功率因数、产品的动态特性等性能进行综合测试。电磁兼容实验室，负责对产品进行快速脉冲群、静电、浪涌、电压跌落等项目试验。单元模块老化实验室，负责对每一个功率单元、控制单元板进行高温带载72小时老化实验。中高压变流试验站，是与罗克韦尔共同建造的，负责对中高压等级的变频器、软启动器、兆瓦级风力发电变流器、SVC产品进行智能化带负载性能测试。其所能测试等级为690V到10KV,最大测试功率可达到5000KW。它为高压变频器的技术发展提供了一个全方位的试验平台。

参考文献：

PLC高压变频器 第3篇

纯水生产过程中, 高压泵出口压力对RO膜的使用寿命、产水量和纯水的品质均有很大的影响[1]。而原有纯水生产线中的原水为深井水, 供水压力不稳, 致使RO膜进口压力波动大、产水量不稳定。且高压泵采用工频运行的简单控制方式, 当慢开阀出现故障时易造成高压水直接冲击膜元件。由于产水量只能依靠高压泵后面的手动阀门进行调节, 阈门开度过大时易造成RO膜进口压力过高;阀门开度过小时易“憋泵”导致电机发热[2]。因此, 决定将高压泵改为串级变频控制方式, 将RO膜的进口压力作为副变量, 将产水量作为主变量组成PI串级调节回路去控制高压泵变频器, 实现纯水RO膜的进口压力和产水量的自动调节。

1 纯水生产工艺

纯水的生产工艺主要分为原水预处理系统、RO膜反渗透脱盐系统、离子交换系统、酸碱再生系统和纯水循环系统, 其工艺流程如图1所示。

2 高压泵串级PI变频控制系统设计

2.1 原有高压泵控制系统

原有纯水制备系统的控制站由SIEMENS S7-300 PLC组成, 上位机操作站使用WINCC6.0组态。高压泵配套电机功率为75kW, 采用软启工频运行方式, 其控制系统如图2所示。

图2中慢开阀是用来防止高压泵启动时对RO膜产生的高压水冲击, 手动阀主要是用来调节产水量。当深井水的来水压力变化较大时, 影响到保安过滤器的压力PT1, 进而影响到高压泵进口压力并造成产水量波动、纯水水质受到影响, 此时, 需要人工调节手动阀门以克服高压泵进口端压力的变化, 稳定产水量。

从图2可以看出, 手动阀无法准确控制纯水产量, 易造成“过压”和“憋泵”, 无法从根本上解决来自原水的压力扰动问题。而且, 高压保护器采用的是机械压力保护装置, 因此存在误动作且可靠性差。

2.2 改进后高压泵串级变频控制系统

针对上述问题提出高压泵串级PI变频控制方式, 如图3所示。设计时把压力控制系统作为副回路, 流量控制系统作为主回路, 变频器作为执行器, PLC作为调节器。图3中的PT2为副控制回路的压力变送器, FT1为主控制回路的超声波流量计, 用来测量纯水产量。由于设计中选择压力控制回路作为副回路, 为保证压力回路的控制安全性, 在RO膜的进口处加装了PT3, 将其做为RO膜进口过压保护器。因为在串级控制系统中, 副回路可以看作一个随动系统, 控制品质不是很高, 因此对压力控制副回路必须设置附加压力保护装置[3]。

2.3 纯水高压泵串级变频控制系统

根据图3所示的原理图可以画出高压泵串级变频控制系统框图 (图4) 。从图4可以看出该控制系统实际上就是RO膜的流量-压力串级控制系统, 系统的扰动主要来源于深井水回路的压力波动, 而串级控制系统克服进入副回路的二次干扰D (S) 的能力远大于单回路控制系统, 这也是设计上选择串级控制且将压力控制回路作为副回路的主要原因[4]。

利用串级变频控制系统中副控制器的“粗调”和主控制器“细调”相配合, 能够有效缩短调节时间使RO膜的产水量很快接近设定值, 同时又能有效克服由于高压泵进口压力波动对产水量的影响。其次作为执行器的变频器是斜坡启动这样对于RO膜的进口冲击大为减少, 有效延长了RO膜的使用寿命。

3 控制系统改造中的问题

控制系统改造中遇到两个问题, 即CPU升级和变频干扰问题。原有的西门子PLC系统采用的CPU 312无法扩展机架, 因此将其更换为CPU 314, 使用IM365扩展了一个机架并新增4块信号模块。该项目实施过程中由于75kW变频器柜与PLC柜距离过近, 造成了对模拟量信号的干扰 (主要是频率反馈信号和变频电流反馈信号对压力变送器的干扰) [5]。为消除干扰, 防止控制器错误输出, 在PLC柜和变频柜之间加装了4个4～20mA电流隔离栅, 彻底解决了干扰问题。

4 高压泵串级变频控制系统的STEP7编程及WINCC组态

在STEP 7中通过编写FB块实现串级PI控制, 在FB块中将两个单回路连续PID系统块SFB41串在一起构成串级控制回路其主控制器 (产水流量) 的输出作为副控制器 (RO膜压力) 的给定[6]。为保证RO膜进口压力不超过最大允许值, 应对副控制器和主控制的输出进行限幅。在OB1中调用所编写的FB块, 建立WICC连接变量数据块并组态上位机画面, 调试运行[7]。

5 结束语

纯水设备中高压泵的控制, 直接影响到RO膜的使用安全及设备的产水效能是纯水设备控制中的关键环节。串级变频控制系统在纯水高压泵上的应用取得了很好的控制效果, 为纯水生产中其他设备的自动控制提供了可直接借鉴的实践经验。

摘要：在纯水处理系统中, 利用PLC串级控制回路调节高压泵变频器, 成功地解决了原来纯水生产过程中反渗透 (RO) 膜进口压力波动、产水量不稳、工频运行下电机发热的问题, 实现了纯水产水量和RO膜压力的自动控制。

关键词：高压泵,PLC,串级控制,纯水处理,变频

参考文献

[1]程军.基于PLC的纯水生产控制系统设计[J].仪表技术与传感, 2011, 10 (3) :91～92.

[2]李改梅, 王国义.合理选择变频调速节能电动机的冷却方式[J].电机与控制应用, 2011, 38 (1) :57～59.

[3]孙振强, 王晖, 孙玉峰.可编程控制器原理及应用教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[4]王少华, 刘晓魃.电气控制与PLC应用[M].长沙:中南大学出版社, 2008.

[5]关玉明, 朱博, 刘伟, 等.变频控制和人机界面在纸管机中的应用[J].工程设计学报, 2008, 15 (6) :457～460.

[6]高飞, 汤志样, 堵莹莹.基于PLC的载带机位置控制[J].电气自动化, 2006, 28 (3) 68～70.

高压变频器的应用 第4篇

1 现场情况简介

我公司主扇风机担负着整个矿井的通风任务, 要求安全稳定性极高, 风机一旦停机, 短时间内就将造成全矿无法正常生产, 通风调节方式采用调节风门开度的大小来调整风量, 不论生产需求的风量大小, 风机都要工频全速运转, 而运行工况的变化则使得能量以空气在风门上做功损失消耗掉了。不仅控制精度低, 而且还造成大量的能源浪费和设备损耗, 从而导致生产成本增加, 设备使用寿命缩短, 设备维护、维修费用高居不下, 针对这种情况, 经过机电技术人员反复的调查研究, 决定采用R N H V智能型高压变频器对其进行节能改造。

2 主扇风机的节能原理

由流体力学可知, P (功率) =Q (风量) ×H (压力) , 风量Q与转速N的一次方成正比, 压力H与转速N的平方成正比, 功率P与转速N的立方成正比, 主扇风机控制是借助改变风门开度的大小来调节风量的, 其实质是改变管道中气体阻力的大小来改变风量。因为风机的转速不变, 其特性曲线保持不变, 当风门全开时, 风量为Q a, 风机的压头为H a。若关小风门, 管阻特性曲线改变, 此时风量为Q b, 风机的压头到H b。则压头的升高量为:ΔH b=H b-H a。于是产生了能量损失:ΔPb=ΔH b×Q b。

而借助改变给风机的转速来调节风量, 其实质是通过改变所输送气体的能量来改变风量。因为只是转速变化, 风门的开度不变, 管阻特性曲线也就维持不变。额定转速时风量为Q a, 压头为H a。当转速降低时, 特性曲线改变, 风量变为Q c。此时, 假设将风量Q c控制为风门控制方式下的风量Q b, 则风机的风量将降低到H c。因此, 与风门控制方式相比压头降低了: ΔH c=H a-H c。据此可节约能量为:ΔPc=ΔH c×Q b。与风门控制方式相比, 其节约的能量为:P =ΔPb+ΔPc= (ΔH b-ΔH c) ×Q b。

将这两种方法相比较可见, 在风量相同的情况下, 转速控制避免了风门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的能量损失。在风量减小时, 转速控制使压头反而大幅度降低, 所以它只需要一个比风门控制小得多的, 得以充分利用的功率损耗。

由上述可知, 当要求调节风量下降时, 转速N可成比例的下降, 而此时轴输出功率P成立方关系下降。即风机电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。

3 变频器安装情况

主扇风机为对旋型轴流通风机, 一用一备, 每台风机包含两台电机, 选用一台变频器拖动两台电机同时运行方式, 外部加装手动一拖二旁路切换柜。主回路如图所示。

正常运行时闭合手动刀闸K12、K22, 断开工频刀闸K11、K21, 合上变频开关Q F, 变频器拖动两台电机同时运行, 通过调节变频器输出频率来调节风量;

变频故障时, 断开变频开关柜Q F, 闭合K11和K21、断开K12、K22, 系统恢复原有运行方式工频运行;

K11和K12、K21和K22 不能同时闭合, 在机械上实现了互锁。

4 安装后的效益

变频改造后, 风门全部打开, 运行频率在40H z左右, 运行电流23A, 完全满足矿井内生产通风要求, 而且提高了风量调节的速度, 简化了用户操作工序, 变频器运行非常稳定, 降低了风机启动时候的冲击, 产生了巨大的经济效益。

节电效益如下:

工频运行时, 风门开度为2m左右, 两台电机运行电流共计35A。

工频运行时功率和一天耗电量:

P工=1.732×10×35×0.85=515.27k W

变频器运行时, 风门全开, 运行电流在21A, 由变频器调节风机速度来满足风量要求。

变频运行时功率和一天耗电量:

P变=1.732×10×21×0.96=349.17k W

节电率: (P工-P变) /P工= (515.27-349.17) /515.27=32.2% 。

节约电费计算:

电价以0.6 元/k W ·h计算, 工频24h耗电费:

515.27×24×0.6=7419.89元。

变频24h耗电费:

349.17×24×0.6=5028.05 元。

变频改造后, 日节约电费:

7419.89-5028.05=2391.84 元。

一年有效运行天数以280 天计算, 年节约电费:

2391.84×280=669715.2元。

5 结束语

山西古县兰花宝欣煤矿主扇风机经过安装高压变频器之后, 不仅达到了良好的节能效果, 并且使整套通风系统的稳定性提高了一个大台阶。

摘要：介绍高压变频器在煤矿主通风机上的应用, 取得了良好的节能效果。

高压变频器冷却系统改造 第5篇

1 存在的问题

为了满足生产工艺的要求, 兰州石化公司动力厂某压缩机上安装了高压变频器, 考虑到变频器发热量大, 在变频器室安装了两台10P的空调。但自高压变频器运行以来, 变频器功率模块的散热完全依靠顶部冷却风机将内部的热量抽出, 但抽出后又全部排放到变频器室内, 由于室外焦炭粉尘大, 不能打开门窗通风, 导致室内空气循环较差, 温度不断上升, 为了将变频器运行的温度控制在规定范围, 空调常年连续运行, 夏天制冷, 冬天加热, 故障频发;而变频器对风机的运行状态具有监测和连锁保护功能, 并对温度和风机的异常运行情况发出报警信息[1], 若温升较高, 还会造成变频器跳闸。特别在夏天, 会频繁打出“温度过高”的报警信号, 见表1。因此温度问题制约着高压变频器安全可靠运行。

在2007年7月到2007年9月, 高压变频器因散热不畅频繁打出“温度过高”的报警信息, 并有两次跳闸记录。

2 原因分析

为了有效的解决散热问题, 对2007年前三季度引起高压变频器温度报警的因素进行了统计, 如图1所示。

从图1中看出, 引起高压变频器高温报警的主要因素是热风口风道堵塞和高压变频器风机故障。

2.1 风道堵塞故障

由于高压变频器感温探头对室内温度测量不准确, 导致控制系统判断错误[7], 引起风阀误动, 通风阀关闭、引风阀没有打开, 热风排不出去, 加上变频器室空间狭小, 使室内温度上升, 从而引起高压变频器超温报警, 甚至跳闸。

2.2 风机故障

该高压变频器有两组共6台冷却风机, 正常运行为每组开二备一, 目前已有2台冷却风机故障, 现变频柜无备用冷却风机, 如再有一台风机故障, 将导致变频器过热连锁停机。

若高压变频器长期处于高温状态运行, 将极大的缩短高压变频器的寿命。使得高压变频器的故障率升高[2], 维修成本增大, 装置的生产将受到很大的影响。

3 实施措施

为了解决以上问题, 先后在高压变频器室加装两台大功率轴流风机强行通风散热, 以及加装引风罩都没有从根本上解决高压变频器室的温度问题。为了彻底消除设备隐患, 在多方论证的基础上, 请教专家制定了高压变频器的冷却系统改造方案。

3.1 高压变频器的冷却系统改造方案

将高压变频器冷却系统改造为集中强制风冷, 风阀由原来内、外循环相互切换的方式, 改为强制外循环。变频器上部加装风罩及风道, 并将通风机改为室外引风机进行通风冷却, 高压变频器的热风通过风道排出。

为了改造目的, 拆除了高压变频器自身的6台风机和相关的二次连锁保护回路, 在高压变频器室外安装四台功率为7.5kW、流量:23242m3/h的风机, 配置了两根母管、两只出风筒、一只进风筒以及必要的联接风筒和风阀组成新的风冷系统, 室外出风筒又安装两组风筒扩大出风量。将室外风道和室内风道对接, 实现由室外风机工作代替高压变频器自身风机循环制冷, 如图2所示。

3.2 高压变频器控制回路改造方案

拆除风机后, 必须将风机的监测和保护装置进行改造, 否则监测系统检测不到风机的运行, 变频器就不能正常工作[5], 因此对检测高压变频器风机运行状态的线路进行了改造, 具体为:将检测TBM1的407#线;检测TBM2的412#线;检测CBM1的414#线;检测CBM2的415#线全部接到406#公共端子, 这样在变频器运行中就不会打出风机故障报警信号, 也不会造成变频器跳闸。

具体接线方案, 如图3、4所示。

4 实施效果分析

系统改造后, 高压变频器正常工作时由室外三台风机运行, 一台备用, 通过调节风阀的大小来调整出风筒的出风量, 工作时, 室外风机将热风从下母管通过两个出风筒抽到上母管。夏季时, 进行外循环, 关闭引风阀, 打开通风阀将热量抽到室外;冬季时切换风阀, 关闭通风阀, 打开引风阀, 将热风通过循环送入变频器室内, 以保持室内温度。

4.1 解决了高压变频器长期处于超温状态运行, 摆脱了高压变频器对自身风机的依赖

改造后, 高压变频器风冷系统运行安全、可靠, 彻底解决了高压变频器运行时对自身风机的依赖。变频器室内的温度控制在高压变频器允许的运行环境温度范围内[3]。保证了装置压缩机的安全、平稳、可靠运行, 见表2。

4.2 操作简单、维护方便

高压变频器的风冷系统安装在高压变频器室的外面, 根据高压变频器室内的温度来调节风阀的大小, 调整出风筒的出风量。便于操作。一般有三台风机运行, 即使高压变频器长期处于运行状态, 风机的维护、以及维修都很方便。

5 结语

通过以上分析, 以及采取的相应的改造, 解决了变频器运行中的温度报警问题。使高压变频器运行可靠性提高, 节能效果更加明显。满足了工艺及变频器运行工况的要求, 提高了功效, 降低备品备件的损耗[6]。从根本上解决了因高压变频器超温跳闸造成的装置非计划停工, 避免了火炬燃烧, 减少了环境的污染, 取得了良好的社会效益。

摘要：高压变频器运行过程中, 温度成为其长周期运行的瓶颈。对高压变频器在运行中出现的超温报警原因进行详细的分析, 制定出了相应的措施, 保证了变频器的长周期稳定运行。

关键词：高压变频器,温度,长周期,运行

参考文献

[1]三菱电机株式会社.高压变频器原理与应用教程[M].北京:国防工业出版社, 1992.

[2]马小亮.大功率交-交变频器调速及矢量控制[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[3]陈国呈.PWM变频调速技术[M].北京:机械工业出版社, 1999.

[4]冯垛生, 张淼.高压变频器的应用与维护[M].上海:华南理工大学出版社, 2001.

[5]王永华.变频调速系统设计与应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[6]吴忠智, 吴加林.高压变频器应用手册[M]. (第2版) .北京:机械工业出版社, 2006.

[7]李方圆.变频器自动化工程实践[M].北京:电子工业出版社, 2007.

高压变频器基本原理及应用 第6篇

关键词：高压变频器,基本原理,类型,维护

1 什么是变频器

变频器目的便是实现电机的变速运行, 主要通过把工频电源 (50Hz或60Hz) 变换成各种频率的交流电源, 完全实现对主电路的控制, 将整个电路的交流电转换成为直流电, 在其中直流电对整流电路的输出进行平滑滤波, 逆变电路将直流电再逆成交流电。就比较需要大量运算的变频器而言如何控制, 需要一些相应的电路以及进行转矩计算的CPU。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。

2 变频器故障类型及处理

2.1 安装类故障类型及处理

该变频器主要由旁路柜、变压器柜、功率柜和控制柜组成, 其中控制柜嵌在变压器柜的右门板内, 主控制器安装在变压器柜的右侧、控制柜的上方。变频器各盘柜应该按照相关规范安装, 避免出现安装类故障, 否则易出现如下安装类故障:

(1) 螺丝未拧紧, 易形成电弧放电, 造成设备损坏;或造成欠压;或造成变频柜温度过高。

(2) 接线不正确, 易导致过压或欠压, 严重时甚至会损坏变频器。因此, 在安装过程中必须由取得电工上岗证的合格电工进行安装, 安装过程必须严格按施工图纸及厂家相关资料进行。

2.2 调试期故障类型及处理

调试期是对变频器制造及安装效果的验证, 是故障出现的高发期, 故障类型有以下几种。

2.3 参数设置类故障

(1) 过流或过载故障。此类故障的出现, 可能是由于变频器加减速时间设置的问题, 可适当增加或减少设置的时间, 即可避免。 (2) 过压、过流频繁报警。此类故障的出现, 可能是由于电网波动较大, 超出变频器接受范围, 可将过压、过流保护参数调高, 或将延时时间调长即可, 但不应超过变频器说明书的规定。如果过压报警仍出现, 则应调整高压变频柜励磁变压器高压侧电压等级。

3 高压变频器的维护以及维护过程中的注意事项

在长期的实践过程之中, 变频器很容易受到振动、粉尘、腐蚀性气体、湿度的各个方面的影响。从而由此产生了一定程度的变化。因此, 在变频器的日常维护之中仔细的维护以及定期的检查是不可或缺的。下面我们就具体介绍一下该如何维护和检查:

在变频器的连续运行的过程之中, 我们可以直接从外部的表征对于变频器的运行状态做出观察以及状态判断。在对于变频器的检查之中, 定期的进行一定的巡视以及对于异常的判断是很有必要的。

注意事项: (1) 全部判断变频器的相关的绝缘电阻是否在正常的范围之内, 其中需要判断用兆欧表对线路板进行测量实不可取, 否则会损坏线路板的电子元器件。 (2) 作定期检查时, 进行一切的操作以及检查之前需要将电源切断, 并且在确认变频器在电源操作的灯已经熄灭之后, 然后再等待4min变频器的容量越大, 等待时间越长, 最长为15min) 使得主电路直流滤波电容器充分放电, 用万用表确认电容器放电完后, 再进行操作。 (3) 变频器由于振动、温度变化等影响, 其中一些小的零件往往会出现不程度的松动, 必要时候要将螺丝全部进行加固。 (4) 逐一对输入与输出的电抗器以及邻近的变压器检查状态, 其中包含是否有外表的变形、变色以及烧焦。 (5) 检查冷却风扇运行是否完好, 如有问题则应进行更换。 (6) 将变频器的R、S、T端子和电源端电缆断开, U、V、W端子和电机端电缆断开, 用兆欧表测量电缆每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求, 正常时应大于1MΩ。

变频器的维修保养工作需要相关人员的理论知识、操作水平以及实验经验的结合融入, 坚持日常和定期对运行的变频器进行检查维修, 从而发挥变频器的更大的作用。变频器本身也具有各种保护功能, 如:负载侧接地保护、电流限制、逆变器过热、短路保护、过载等, 其自诊断功能、报警警告功能也特别完善。了解这些功能对于正确使用变频器以及查找故障是非常重要的。

4 结语

在目前的发展之中, 在价格和技术方面高压变频器存在着一定的难以解决的问题。但是随着相应的电力以及电子技术和极速发展的变频调速技术的快速发展, 高压变频技术将会有着更好的发展前景。高压变频技术自身有着节能、省力易于构成自控系统等显著优势, 所以不断应用变频调速技术也是能够增加效益以及改造并且提升的一项技术, 也是有着极大的经济效益的项目。此类技术的推广可以为火力发电厂节能减耗、提高相应的经济效益, 从而使得上网电价的竞争力。

参考文献

[1]赵争菡, 汪友华, 凌跃胜等.大容量高频变压器绕组损耗的计算与分析[J].电工技术学报, 2014, 29 (5) :261-264, 270.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2014.05.034.

高压变频器的研究与应用 第7篇

1 高压变频器的分类

随着高压变频技术的不断发展, 市场上出现了种类繁多的高压变频器, 其分类方法也不尽相同。如果只关注变频器的中间环节是否产生直流电, 高频变压器可以分为交变变频器和交直交变频器;如果侧重于所产生直流电的性质, 就可将高频变压器分为电流型和电压型变频器;如果按照过程中是否产生低压回路, 可将高压变频器分为高高变频器和高低高变频器;如果仅仅依据变频器的输出电平数, 可分为两电平、三电平及多电平变频器;通用变频器和高压变频器是按照高压变频器的等级和用途进行分类得到的, 二极管嵌位型和电容嵌位型的分类原则是变频器的嵌位方式。

1.1 高低高变频器

高低高变频器的主要原理是利用降压变压器结构, 将电网中原有的高压转变为低压, 低至低压变频器的额定或是允许的输入电压范围。通过高低高变频器的转换形成了交流电, 并且交流电的频率和振幅都可以随着设定的不同而改变, 然后交流电再经过升压变压器的转换, 转化为机器需要的特定电压数。高低高变频器的工作方式, 过程中采用了标准的低压变压器进行降压, 然后通过升压变压器进行升压, 其优点就是可以通过对变压器的参数设定任意匹配不同登记的电网和电动机, 当数量较小时, 其成本比直接高压变频的方法低。高低高变频器的一个主要缺点, 就是升压和降压的变压器体积较大, 十分笨重, 并且容易影响频率的变化范围。高低高变频器通常被划分了电流型变频器和电压型变频器两种类型。

1.2 交-交变频器

交-交变频器工作过程中不会出现直流环节, 可以利用晶闸管直接实现交流到交流的变频。如果变频器的工作条件在3000 V以下, 每个相需要12只晶闸管, 这样三个相相加就是36只;如果工作电压大于3000 V, 就必须将晶闸管串联起来, 数量也就要加倍。交-交变频器的电路结构主要分为两类:一种采用的是公共交流母线的进线方式;另一种是输出星形的连接方式。交-交变频器所具有的优点是:过程中没有直流, 只有一次变流, 效率较高;由于其输出特点, 可以较为简单的实现四个象限同时工作;其输出的低频率波与正弦波非常接近, 利用率高。交-交变频器也存在一些不足之处:首先就是电路结构复杂, 不利于接线, 输出的频率相对其他高压变频器较低, 相应的输出功率因数就低;另外在谐波方面, 输出电流中谐波含量大, 形成的频率谱较为复杂。就目前我国的应用情况来看, 交交变频器主要应用于50万或是100万瓦以上的大功率低转速的交流调速电路之中。

2 高压变频器的控制方法与策略

通过对我国高压变频器市场的调查发现, 其控制方法主要有以下几种。

电动机稳态模型。通过多种PWM调制技术的应用, 改变电机的工作频率, 同时控制电动机的电压或电势。在V/f协调控制之下, 可以将磁通量近似的稳定在一个常态方法简单可行, 通过这种方式可以控制电动机的开环速度。由于低速状态下, 异步电动机定子电阻压降所占比重增加较大, 不能再忽略不计, 所以现在应用中存在的主要问题是低速性能较差。还有, 由于V/f协调控制是在稳态的基础上得出的, 因而在动态情况下性能就会相应的下降。

当保持磁通量在一个稳定的状态下时, 通过异步电动机稳态的等效电路和转矩的公式进行推导, 可以对转差频率进行控制。这样得到的推到结果只是用于转速变化较慢的情况, 因而在转速变化快的情况下转矩的控制性能差。

电动机动态模型。矢量控制技术的基础条件是坐标变换后的电动机动态模型, 通过坐标变换, 使得交流电机在理论上能像直流电机一样分别对励磁分量与转矩分量进行独立控制, 使得电动机的动态性能如直流电动机一样良好。这种转换的不足之处在于, 矢量控制需要确定转子的具体位置, 为了保证电动机的工作状态, 还需要控制磁链的幅值。这些参数都与电动机有直接的关系, 并且在机器实际工作情况下, 这些参数并不是固定值, 会随着周围温度和励磁条件而不断的变化。这些都会严重影响控制系统的动态性能, 甚至会直接导致系统失稳。这一问题是国内外专家研究的重点问题之一。

动态模型还可以采用直接转矩, 对异步电动机和磁链分别进行控制。不像矢量控制系统那样亿转子磁链为基础, 直接转矩控制的对象是定子磁链。这种控制方式省去了坐标变换的步骤, 也不会受到转子参数变化的干扰, 整个结构简单可靠, 动态、静态性能都比较良好。

3 结语

高压变频器以及一些与其相关的产品是电力电子行业中一个尚未得到良好解决的难题, 近些年来也受到了全世界业内人事的广泛关注。高压变频器不仅涉及大功率交流电动机的各类负载的调速和节能, 还涉及到一些其他事关国计民生的重点领域。因此, 我们应该加速对高压变频器电路和控制技术的探索, 开发出具有自主知识产权的、性能优异的高压变频器, 不断发展我国的高压变频器技术。

摘要：本文主要介绍了高压变频器的主要类型特点和结构, 并以此为基础叙述了高压变频器多样的控制方法。高压变频器采用不同的技术, 其相应的稳定性、可靠性等性能指标也不相同。只有不断的研究探索, 才能得到投入少、效率高的理想变频器。

关键词：高压变频器,控制,市场应用,输入变压器

参考文献

[1]张皓, 续明进, 杨梅.高压大功率交流变频调速技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.7.

[2]王兆安, 黄俊电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[3]陈伯时, 电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 199704.

利用PLC实现控制变频器的方法 第8篇

关键词：PLC,变频器

随着变频技术的成熟, 变频器作为驱动调速的主要设备, 正逐渐取代直流调速设备, 发展势头越来越迅猛, 但是, 由于变频器存在人机交互能力较弱, 使得变频器的操作需要人工完成, 增加了操作人员的工作量, 降低工作效率。同时, 变频器的数据计算和分析处理的功能不完善, 直接影响了其在大系统中的应用。

PLC作为工业自动化控制的主流设备, 以控制稳定、数据分析功能强大、通信能力强等特点, 广泛地应用到各行各业中。因此, 将PLC与变频器结合, 使得变频器中问题得到有效的改善。本文主要以西门子S7系列PLC和MM420变频器为例阐述PLC控制变频器的几种方案。

1、利用PLC和变频器的I/O端子实现控制

1.1 通过数字输入端与PLC连接

S7-200系列PLC自带一定数量的数字量I/O端子, 通过导线可与MM420变频器的数字输入量端子连接, MM420端子提供了4个数字量输入端子DIN, 编号为5、6、7, 另外一个数字量输入端子是由模拟量输入端子3、4端组态而成。使用该方法, 可以实现对变频器的启动、停止的控制和固定频率的设置。连接时将PLC的Q0.0-Q0.2连接变频器的5-7脚。

可通过编写PLC程序控制变频器5脚的通断, 实现电机启动和停止。使用这种模式还可以实现电机以固定的频率进行工作, 在这种模式下, 只要将PLC数字输出端Q0.0、Q0.1、Q0.2三个端子按表1的情况通断电, 即可实现对让电机工作在3种频率模式。

变频器的参数也应该作相应的设置, 一般情况下, 变频器的参数设置包括两个部分, 一是对拖动对象电机参数的设置, 如:电机的额定电压、额定电流、额定功率、额定转速等参数;二是对控制参数设置, 这里关键就是组态5、6、7脚的功能, 将其设置为固定频率+二进制模式, 控制参数的具体设置P0700=2、P0701=1、P0702=17、P0703=17、P1000=3。

从以上的分析不难得出, 如果使用的变频器有更多的数字量端子, 那么获得的固定频率将更多。

1.2 通过模拟量端子与PLC连接

S7-200系列PLC一般不自带模拟量接口, 因此要实现该控制必须使用其扩展模块EM235与MM420变频器的模拟量输入端子连接, 其系统硬件连接时将EM235端得V0和M0分别接MM420的3、4脚。

通过EM235的模拟量输出端子 (10V) 直接与变频器的模拟量输入端子连接, 可实现对电机转速的调整, PLC输入端子外接按钮实现电机的正转和反转控制。变频器主要参数设置:P 0 7 0 0=2、P0701=1、P0702=2、P1000=2、P1080=0、P1082=50。

2、利用专用的通信协议实现控制

PLC具有较强大的通信功能, S7-200系列PLC支持多种协议, 如:PPI协议、MPI协议等, 其中专用于和M系列变频器通信的USS协议可轻松实现与变频器的控制。利用通信电缆将S7-200系列的PORT0口3脚和8脚与变频器的14、15脚用双绞线连接起来, 可在连线时加220欧姆终端电阻, 保证通信的质量。通信电缆可以自制, 也可以使用西门子公司提供的专用通信电缆。

利用PLC与变频器USS通信指令 (必须按照USS协议库) , 可实现对电机的启动、自由停车、快速停车、更改速度、设置速度、修改变频器参数等功能, 在编写好PLC程序后, 必须为程序分配库存储区, 否则程序编译时会产生错误。变频器的主要控制参数设置P0700=5、P2010.0=6、P2012.0=2、P2014.0=0、P1000=5、P2011.0=11、P2013.0=127

3、利用通用的通信协议实现控制

3.1 利用自由口协议

S7-200PLC支持自由口协议, 在自由口模式下, 通信协议完全由用户程序控制, 可实现与其他型号的变频器通信, S7-200PLC按照变频器所支持的协议通过使用发送中断、接收中断、发送指令 (xmt) 和接收指令 (rcv) 等指令编程相关的通信程序, 直接利用通讯口PORT口连接第三方变频器实现通信。使用该方法两者之间的通信可靠, 但是程序的编写和通信的调试比较复杂。

3.2 利用Modbus协议

MODBUS协议最早由施耐德旗下的Modicon公司于1978年提出, 目前已经称为国际标准和国家、行业标准。该协议为典型的串行通讯协议, 支持CRC或LRC校验。变频器大多数设备均支持该协议。S7-200PLC的两个通信口0口和1口均支持Modbus RTU协议, 硬件连接时只需要将3和8脚连接到变频器的RS485端口的接收和发送端即可。PLC程序编写直接在编程软件Step7-Micro/WIN32软件指令库中的调用MBUS_CTRL初始化程序, 调用MBUS_MSC接收和发送数据, 其CRC校验程序也由系统自动生成。

4、结语

利用PLC实现与变频器控制后, 由于PLC具有较强的人机交互功能, 丰富的上位组态软件弥补变频器的操作与监控方面的不足, 使得变频器广泛地应用于各行各业。

参考文献

[1]廖常初.PLC编程与应用 (第三版) .北京:机械工业出版社, 2008.1.

[2]MICROMASTER 420通用型变频器使用大全.西门子公司, 2003.12.