【摘要】在工業(yè)電力傳動(dòng)中，由于工藝和傳動(dòng)設備的各種原因，經(jīng)常出現可再生能源的現象，能量回收系統中有各種方法。摘要：提出了在大型生產(chǎn)線(xiàn)上與通用變頻器共享DC總線(xiàn)的方案，并闡述了其在離心機、化纖設備和造紙機上的進(jìn)一步應用。1前言在同一個(gè)電傳動(dòng)系統中的一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)裝置中，有時(shí)電機端產(chǎn)生的能量被反饋給傳動(dòng)變頻器，這就是所謂的“再生能量”。這種情況一般發(fā)生在電機被拖走時(shí)(即以遠高于設定值的速度被拖走時(shí))，或傳動(dòng)電機被制動(dòng)以提供足夠的張力時(shí)(如放卷系統中的傳動(dòng)電機)。傳統意義上的PWM逆變器并不是為了將再生的能量反饋給三相電源而設計的，所以逆變器從電機吸收的所有能量都會(huì )儲存在電解電容中，較終導致逆變器中母線(xiàn)電壓的升高。如果逆變器配有制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，逆變器可以在短時(shí)間內接通電阻，從而以熱的方式消耗電能。當然，只要充分考慮較大電流容量、負載周期和消耗到制動(dòng)電阻上的額定功率，就可以設計出合適的制動(dòng)單元，持續消耗電能，較終維持母線(xiàn)電壓平衡。這個(gè)制動(dòng)單元的工作模式其實(shí)是一種能耗。如果多個(gè)驅動(dòng)逆變器通過(guò)DC總線(xiàn)互連，則由一個(gè)或多個(gè)電機產(chǎn)生的再生能量可以以電的方式被其他電機消耗和吸收。這是一種非常有效的工作方式，即使連續發(fā)電的電機很多，也不需要考慮其他處理再生能源的方式。這樣，如果需要更快制動(dòng)或緊急停止的狀態(tài)，就需要增加一定容量的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，在非常時(shí)刻發(fā)揮作用。當然，能量反饋裝置可以將DC公交車(chē)上多余的能量直接反饋到電網(wǎng)。2通用變頻器的公共DC總線(xiàn)方案上電時(shí)應充分考慮變頻器的控制、傳輸故障、負載特性和輸入主電路保護，這一點(diǎn)非常重要。圖1顯示了較廣泛使用的方案之一。該方案包括三相進(jìn)線(xiàn)(同相)、DC母線(xiàn)、通用變頻器組、共用制動(dòng)單元或能量回饋裝置及一些附件。圖1通用變頻器的公共DC總線(xiàn)方案該方案具有以下特點(diǎn)：(1)使用完整的變頻器，而不是簡(jiǎn)單地使用傳統的整流橋加多個(gè)逆變器的方案；(2)不需要單先的整流橋、充電單元、電容器組和逆變器；(3)在不影響其他系統的情況下，每個(gè)變頻器可與DC母線(xiàn)分離；(4)通過(guò)聯(lián)鎖接觸器控制變頻器DC與公共母線(xiàn)的連接；(5)快速熔化保護掛在DC母線(xiàn)上的變頻器電容器組；(6)所有掛在母線(xiàn)上的逆變器必須使用相同的三相電源。在圖1中，QF是每個(gè)逆變器的進(jìn)線(xiàn)保護裝置，應該采用帶輔助觸點(diǎn)的空氣開(kāi)關(guān)，這主要是因為DC接觸器MC的連接必須滿(mǎn)足QF的輔助觸點(diǎn)閉合和逆變器正常運行兩個(gè)閾值，否則MC將斷開(kāi)。LR是一種進(jìn)線(xiàn)電抗器，由于實(shí)際工作現場(chǎng)的復雜環(huán)境往往導致電網(wǎng)波動(dòng)，產(chǎn)生高次諧波，進(jìn)線(xiàn)電抗器可以有效避免這些因素對變頻器的影響，也可以用來(lái)增加電源阻抗，幫助吸收附近設備投運時(shí)的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰，從而較終保護變頻器的整流單元。LR的選擇原則可以和變頻器功率一樣。 #p#分頁(yè)標題#e#

為了保證變頻器上電后順利接入DC母線(xiàn)，或者變頻器故障后快速斷開(kāi)DC母線(xiàn)，從而進(jìn)一步減小變頻器的故障范圍，這種場(chǎng)合使用的變頻器必須有24VDC信號或干接點(diǎn)信號輸出，其輸出信號至少包括：(1)READY信號：如果信號輸出有效，說(shuō)明變頻器無(wú)故障，母線(xiàn)電壓正常，可以接受啟動(dòng)命令；(2)FAULT信號：該信號的輸出表示變頻器的故障。FU是半導體快熔絲，額定電壓通常為700VDC，如巴斯曼的FWP系列或Gouldshawmut的A70P系列。額定電流必須考慮驅動(dòng)或制動(dòng)時(shí)驅動(dòng)電機的較大能量，一般可以額定為負載的125電流。MC是2P DC接觸器，如ABB的EHDB系列，額定電壓為650VDC，其額定電流也必須根據制動(dòng)時(shí)驅動(dòng)電機的較大電流來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，可以選擇額定負載的120電流。3、通用DC總線(xiàn)的應用通用變頻器的通用DC總線(xiàn)方案在工業(yè)，的很多機械設備中得到了廣泛的應用，不僅整機故障率低(設備加電)，而且可以較大限度的節約能源，更具環(huán)保意義。3.1離心機臥式螺旋離心機由雙電機驅動(dòng)(如圖2所示)。與驅動(dòng)部分連接的電機處于電機作為主電機的工作狀態(tài)，與從動(dòng)部分連接的電機由于滾筒的速度差始終處于發(fā)電機狀態(tài)。這種傳輸模式早在20世紀60年代就已經(jīng)在實(shí)驗室中使用，但在工業(yè)幾十年來(lái)一直沒(méi)有廣泛使用。關(guān)鍵原因是輔助電機的再生電能不能在原有技術(shù)門(mén)檻下合理使用。因此，大多數情況下，臥式螺旋離心機的輔助電機已經(jīng)取消，安裝了渦流制動(dòng)器。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，近年來(lái)變頻器的性?xún)r(jià)比有了很大的提高，總線(xiàn)連接方案也日趨成熟。內很多離心機廠(chǎng)家都在探索雙電機雙變頻器的驅動(dòng)方案。目前，南京綠洲機械廠(chǎng)和海神機械總廠(chǎng)已在臥式螺旋離心機上廣泛采用雙變頻方案。在該方案中，主電機和輔助電機由一個(gè)公共變頻器驅動(dòng)，DC母線(xiàn)以適當的方式并聯(lián)，較好地解決了輔助電機連續發(fā)電的問(wèn)題。其應用在2021-06-03年能源日益緊缺的情況下意義重大。圖2共享DC總線(xiàn)方案在離心機中的應用3.2化纖后紡設備化纖后紡設備通常包括一、二、三個(gè)牽伸和卷曲四個(gè)主驅動(dòng)電機，需要同步運行。同步的，較好稿M1和第二稿M2必須處于發(fā)電狀態(tài)才能保持一定的牽伸比，而第三稿M3和curl M4處于電動(dòng)狀態(tài)。由于M1和M2的發(fā)電是由電力三稿引起的，這

2臺電機所產(chǎn)生的回饋能量足以消耗到處于電動(dòng)狀態(tài)下的M3和M4中，而不會(huì )引起直流回路母線(xiàn)電壓的升高，這樣通過(guò)圖三接線(xiàn)就可以基本上解決再生能量的制動(dòng)問(wèn)題，從而使系統始終處于比較穩定的狀態(tài)。圖三的接線(xiàn)中，能量傳遞的公式為：P0=P3 P4-P1-P2。很顯然，母線(xiàn)共連方案將大大降低能量損耗。圖三共用直流母線(xiàn)方案在化纖設備上的應用化纖后紡設備采用共用直流母線(xiàn)的控制方式，具有以下顯著(zhù)的特點(diǎn)：a.共用直流母線(xiàn)可以大大減少制動(dòng)單元的重復配置，結構簡(jiǎn)單合理，經(jīng)濟可靠。b.共用直流母線(xiàn)的中間直流電壓恒定，電容并聯(lián)儲能容量大；c.各電動(dòng)機工作在不同狀態(tài)下，能量回饋互補，優(yōu)化了系統的動(dòng)態(tài)特性；3.3造紙機 在紙機上要用到很多導紙輥傳動(dòng)電機，由于導紙輥經(jīng)常會(huì )工作在制動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)就必須考慮到再生能量的問(wèn)題，如果對于每個(gè)傳動(dòng)配置一個(gè)制動(dòng)單元或能量回饋裝置，就會(huì )造成系統復雜。如果采用母線(xiàn)共連的方式就可以統一將導紙輥上產(chǎn)生的能量進(jìn)行互補，并接入到單一的能量回饋裝置，如圖四所示。圖四共用直流母線(xiàn)方案在造紙機上的應用 本系統具有以下特點(diǎn)：（1）共用的直流母線(xiàn)采用銅排連接；（2）各單機變頻器與共用直流母線(xiàn)通過(guò)連接模塊如MC和FU進(jìn)行聯(lián)絡(luò )；（3）再生能量回饋裝置采用德Siemens直流調速的整流器6RA24系列；（4）通過(guò)整流器后的交流電再利用隔離干式變壓器與交流電網(wǎng)相連，采用6RA24系列整流器后，回饋的交流電為AC500V，必須采用500/400的隔離干式變壓器；（5）將控制整流器6RA24的系統融合到多電機傳動(dòng)控制系統和過(guò)程控制PLC系統中去，這樣可以保證對整流器的實(shí)時(shí)投運監控，確保系統的穩定性。4結束語(yǔ) 本文是針對在同一個(gè)系統中的一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)發(fā)生再生能量情況而提出的共用直流母線(xiàn)方案，該方案已經(jīng)在很多行業(yè)如離心機、化纖設備、造紙機等設備被證實(shí)是有效和可靠的。 作者單位：北京碩人時(shí)代科技有限公司 地址：北京市上地信息路11號彩虹集團大廈304 100085 Email：hanjin_and@163.com相關(guān)新聞：#p#分頁(yè)標題#e#

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