能量回馈电抗器,能量回馈电抗器的作用

维修要闻     2020-12-24    浏览:0

能量回馈电抗器的作用
其实就是变频器制动时所产生的再生能量回馈到电网,并加以利用,但是整流单元是IGBT,会产生较多的高次谐波电流,进而会对电网污染.所以加此电抗器改善,通常的话是LCL,其中一个L是防止电容与电网谐振.设计时需主意选择铁芯的材质,否则电抗器的温升和噪声会不过关
谁有可用电抗器解决能量反馈的变频器。
我在变频器这个行业已经混了七年了,说实在的,我真是没有见到过。
从构件上来讲,电抗器的主要构成部分都是矽钢片和绕线,这就决定了电抗器不可能具有能量回馈的功能。
如果要想能量回馈的话,有变频器专用的能量回馈单元。
能量回馈单元的工作原理
  能量回馈单元,全名为“变频器专用专用型能量回馈单元”,是变频器专用型制动单元的一种,主要用于大惯量、拖动性的变频调速系统中,帮助电机将其减速过程中所产生的再生电能回馈到电网,同时协助系统实现快速制动功能。  在变频调速系统中,当电机的负载是位能式负载如:油田抽油机、矿用提升机等;或大惯量负载如:风机、水泥制管、动平衡机等;以及轧钢机、大型龙门刨床、机床主轴等需要快速制动类负载时,电机都不可避免地存在发电过程,即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下,使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速,电机所发出的电能将会储存在变频器的直流母线滤波电容中,如果不把这部分能量消耗掉,那么直流母线电压就会迅速升高,影响变频器的正常工作。  能量回馈单元,通过自动检测变频器的直流母线电压,将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压,经多重噪声滤波环节后连接到交流电网,从而达到能量回馈电网的目的,回馈到电网的电能达到发电能量的97%以上,有效节省电能。
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惠丰变频器利用能量回馈在金矿卷扬中的应用

本文介绍了单沟提升机变频器的工作原理,阐述了该类变频器制作上的难点,指出了回馈制动在变频器制作上的重要意义。通过现场应用,展示了提升机变频器广阔的应用前景。

关键词: 能量回馈 变频器 回馈制动

1 引言

在金矿企业的生产中,矿井提升机担负着提矿、运料的繁重任务,在整个生产中占据着比较重要的位置。惠丰电子有限公司应煤矿的要求,在研制提升机变频器方面作了相当大的努力。通过不断地进行技术革新,成功地开发了矿山提升机专用变频系统JX709。

矿山提升机专用变频器,是根据金矿机电设备的改造要求,结合提升机的运行特点,在普通变频器基础上研制生产的一种新型专用产品。该类变频器最显著的特点是要求四象限运行,能够正确合理地处理重物下放及急停情况下的能量回馈问题,这也是该类变频器的重点及难点。公司的技术人员根据这一特点,采用回馈制动、能耗制动或超级电容吸收技术,成功地解决了这一难题,是国产变频器中目前能将再生发电能量回送电网的厂家之一。该产品自投放市场以后,在无级平滑调速、运行平稳可靠及节能方面都取得了良好的经济效益与社会效益,深受广大用户的青睐与好评。

能量回馈提升机变频操控系统JX709是在原JX708卷扬提升机变频系统的基础上,开发的另一提升机系列产品之一。能量回馈卷扬系统的一个最显著的特点就是回馈能量大,在下放过程中只要离开井口,矿车即拖着电动机靠重力下放,从而超过同步转速而发电,因而整个下放过程都是处于发电状态,其能量的回馈是相当大的,这也是做好提升机变频器的难点所在,如何处理好这部分能量,以保证变频器可靠的工作,是该类变频器的关键。

惠丰利用自己在JX708卷扬系统积累的经验,采用独立的回馈单元,用同步信号PWM控制的方式,较好地实现了发电的能量回送电网的目的,使变频器运行平稳,安全可靠,并已有数十台在现场获得了应用。从应用效果看,变频器运行稳定,节能显著。

2 JX709卷扬操控系统应用变频调速技术的优点

JX709卷扬操控系统应用变频调速技术,与变频改造前的控制系统比较优越性体现在以下几个方面:

(1) 实现了软启动、软停车,减少了机械冲击,使系统运行更加平稳可靠。

(2) 调速连续方便,可分段予置,连续调节。

(3) 起动及加速换挡时冲击电流很小,减轻了对电网的冲击,简化了操作、降低了工人的劳动强度。

(4) 运行速度曲线可调,使加减速平滑、无撞击感。

(5) 安全保护功能齐全,除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外,还设有连锁保护、自动限速保护功能等。

(6) 甩掉了原系统加速用的转子串电阻、交流接触器及时间继电器等,提高了系统的可靠性,操作人员的工作环境也大为改善。

(7) 设有直流制动、能耗制动、及回馈制动等多种制动方式,使安全性更加可靠。

(8) 该系统四象限运行,回馈能量直接回送电网,且不受回馈能量大小的限制,适应范围广,节能效果更加明显。

3 JX709卷扬操控系统的工作原理

针对金矿卷扬提升的运行工作特点,按照严格的工业标准设计,惠丰制造出JX709卷扬操控系统,把制动电路、回馈电路、滤波器、线路电抗器和PLC等集成到变频器中,增强了整机的可靠性。

卷扬变频器为交-直-交电压型变频调速系统,原理图如图1所示。

图一

该系统的运行过程主要分为两个过程:

(1)绞车电机作为电动机的过程,即正常的逆变过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成,如图1所示。其中正常逆变过程是其核心部分,它改变电机定子的供电频率,从而改变输出电压,起到调速作用。

(2)绞车电机作为发电机的过程,即能量回馈过程。该过程主要由整流、回馈逆变和输出滤波三部分组成,如图1所示。其中该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。二极管D1和D2为隔离二极管,其主要作用是隔离正常逆变部分和回馈逆变部分。电解电容E2的主要作用是为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源,保证逆变部分运行更可靠。回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分,该部分实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。因为回馈逆变输出的是调制波,为保证逆变的正常工作以及减少对电网的污染,另加了一个输出滤波部分,使该系统的可靠性更加稳定。

4 金矿变频卷扬的特点

金矿卷扬具有回馈能量大的特点,采用独立的回馈单元,按重车满负荷下放的最大限度来选取制动模块和回馈模块。

当电机发电母线电压升高时,启动回馈单元向电网回馈或启动刹车单元,将能量泄放掉。由于回馈能量大,为保证器件的安全,可同时启动回馈单元或刹车单元。

这里要注意几点:

(1) 刹车界限要调整适当,该电路应主要以回馈为主,若刹车过早,刹车电阻会长期工作,造成不必要的能耗浪费,刹车电阻也会因长期过热而损坏,一旦损坏,则后果严重,将造成整个变频器工作的不安全。

(2) 由于回馈输出的是经过调制的PWM波形,为了与电网尽量一致,其相位控制相当重要,要保证输出的波形与电网严格同步。另外,必要的LC滤波也是十分重要的,不然,将对电网造成污染,回馈量越大,其滤波系数也越大。

(3) 在回馈控制板上有一个显示接口,从此端接入一个显示板,可监测基准电压和母线电压,对安装调试比较方便。

5 金矿卷扬的基本控制要求

(1) 运行速度的控制为了减少运行过程中的机械冲击,在提升机启动和停止过程中,做到加速度连续,因不同的频率,对应不同的加减速速率,在本装置的控制中,将不同频率时的加减速速率规划成一个表格,运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率,使提升机平滑运行,减少机械冲击。

(2) 自动限速保护在运行到终点时,由限速开关给出减速信号,PLC检测到减速信号后发送给控制器,由控制器启动自动减速程序,使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。提升机带有测速发电机,当测速发电机给出超速信号,PLC检测该信号发送给控制器,进入自动减速运行。

(3) 直流制动主令控制器给出“正转”或“反转”命令后,如果没有给出“松闸”信号,变频器会在电机上施加直流制动转矩,确保松开制动闸过程中重车不下滑。在给 出“松闸”信号后,变频器开始运行。制动油泵启动后,若不小心松开制动闸触动“松闸”行程开关,变频器接收到“松闸”信号,同时在电机上施加直流制动转矩,确保重车不下滑。

当重车在井筒中间停车时,变频器由高速至停机后,随之施加直流制动转矩使电机停止转动,当机械制动起作用后,方去掉直流制动,使重车靠机械抱闸的作用停止。

7 结束语

1、 节电率大幅上升,可以达到30%~50%。

2、 运行稳定可靠、操作更加方便。

3、可以使用到油田抽油机、离心机等大惯性负载中。

矿用提升机采用变频改造,尤其是JX709卷扬操控系统的改造成功,为变频器在起重设备上的应用提供了典范。据国内资料显示,在国产变频器中,真正使用回馈制动的寥寥无几。就是变频器在提升机上的应用也相当少,因此大面积的推广卷扬操控系统,对变频器的生产来说无疑将会是一个巨大的市场。

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