HIVERT-Y06/154高壓變頻器在石油焦煅燒回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

4 、HIVERT系列高壓變頻器特點(diǎn)與性能

(1)電源輸出性能

HIVERT通用高壓變頻器采用功率單元多重化技術(shù)，顯著削弱了輸出諧波含量，其輸出波形為正弦波，輸出無需增加濾波裝置，可以直接驅(qū)動普通高壓異步電動機(jī)，同時電機(jī)不需因諧波而降額運(yùn)行； 可使主回路電機(jī)、電纜絕緣免受dv/dt應(yīng)力的損傷；沒有諧波引起的脈動轉(zhuǎn)矩，可延長電機(jī)和機(jī)械設(shè)備使用壽命；電機(jī)電纜在壓降允許范圍內(nèi)無任何長度限制等特點(diǎn)。

(2)保護(hù)功能

HIVERT通用高壓變頻器設(shè)計(jì)有正常的過載保護(hù)、過流保護(hù)、缺相保護(hù)、接地保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)外，還設(shè)置了限流功能、控制電源故障連鎖保護(hù)、控制電源雙路冗余熱備、（可選）功率單元旁路功能、柜門報(bào)警功能、鎖相功能、變/工頻同期互切功能；其次，電機(jī)軟啟動對機(jī)械設(shè)備及管網(wǎng)無沖擊，變頻效率高達(dá)98%以上；功率單元采用光纖通訊，電氣完全隔離，其安全性能高；控制功能配置完善，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，能方便地實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)；設(shè)置有多種通訊功能，隔離RS485接口，標(biāo)配MODBUS RTU通訊規(guī)約，可選PROFIBUS DP，遵循工業(yè)以太網(wǎng)通訊規(guī)約，能較好地與眾多廠家PLC和上位機(jī)通訊；配置了大容量數(shù)據(jù)存貯器，能準(zhǔn)確的記憶故障記錄、運(yùn)行數(shù)據(jù)，十分適合故障定位和信息查詢。
(3)變壓器柜

HIVERT系列高壓變頻器采用隔離變壓器，其副邊設(shè)置多繞組輸出，為功率單元提供獨(dú)立的移相電源，有利于改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，降低設(shè)備對電網(wǎng)的諧波污染；根據(jù)不同的功率，配置相應(yīng)的干式變壓器專用冷卻風(fēng)機(jī)及柜頂離心風(fēng)機(jī)，其冷卻風(fēng)機(jī)采用德國EBM風(fēng)機(jī)，風(fēng)量大，壽命長。

(4)功率單元采用低壓IGBT模塊為逆變器件

HIVERT系列高壓變頻器采用功率單元模塊化設(shè)計(jì)，其功率單元采用低壓IGBT模塊作為逆變器件，與高壓IGBT的三電平變頻器比較，雖然功率器件數(shù)目較多，但在控制技術(shù)、制造工藝等方面上卻十分成熟。其功率模塊為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。功率單元和控制系統(tǒng)之間采用光纖通訊，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電的完全電氣隔離，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。每個功率模塊結(jié)構(gòu)及電氣性能完全一致，可以互換，十分方便整體裝置的維修和運(yùn)行，其原理結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 HIVERT系列高壓變頻器功率模塊控制原理圖

(5)控制模式

HIVERT系列高壓變頻器采用數(shù)字信號處理器作控制芯片，全中文操作平臺，柜體操作面板為12英寸獨(dú)立真彩LCD顯示和液晶屏直接操作界面，用于變頻器接地控制、參數(shù)設(shè)置、顯示變頻器運(yùn)行狀態(tài)，查詢故障記錄及通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。其次、變頻器操作還可采用異地遠(yuǎn)程控制（即變頻器的頻率設(shè)定通過上位機(jī)給定，如主界面的加減速鍵或"頻率設(shè)定"設(shè)置運(yùn)行頻率，如圖6所示）；另外還可用外部模擬信號直接給定控制。由于控制器設(shè)有PID調(diào)節(jié)功能，可很好地實(shí)現(xiàn)給定頻率升、降速的平滑性和均勻性。變頻器啟動后運(yùn)行于設(shè)定頻率（可選擇開環(huán)或閉環(huán)控制）。其實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控、啟動、停車、急停、復(fù)位、運(yùn)行頻率設(shè)定、參數(shù)刷新、故障記錄查看等控制操作，均通過遠(yuǎn)程上位機(jī)或就地柜體操作面板實(shí)現(xiàn)。

圖5 高壓變頻器遠(yuǎn)程頻率設(shè)定、監(jiān)控界面

(6)旁路柜或切換柜

HIVERT系列高壓變頻器設(shè)置了旁路柜或切換柜，開關(guān)可根據(jù)用戶工況需求選用隔離刀閘、真空接觸器、真空斷路器或其他組合方式。旁路柜的配置目的是為了當(dāng)變頻器退出運(yùn)行后，將電機(jī)投入工頻電網(wǎng)運(yùn)行，以保證生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)性；切換柜的作用是將變頻器輸出切換到不同電機(jī)控制而增設(shè)的配置。

5、控制系統(tǒng)原理

應(yīng)用HIVERT-Y06/154高壓變頻器實(shí)現(xiàn)的石油焦煅燒回轉(zhuǎn)窯負(fù)壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖5所示。通過回轉(zhuǎn)窯總控制PLC、上位機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作（手動和自動控制）。2008年7月設(shè)備到貨，8月初現(xiàn)場安裝，高壓柜就位、柜內(nèi)干式變壓器與功率單元的連線、電纜連接和DCS程序及操作界面和運(yùn)行曲線的制作。9月2日進(jìn)行了安全上電聯(lián)鎖、變頻器控制柜、電機(jī)（空、輕載和重載）等調(diào)試。9月28日投入正常生產(chǎn)運(yùn)行。

圖6 石油焦煅燒回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)變頻驅(qū)動原理圖