引言
變頻器由于其性能穩(wěn)定，調(diào)速精度高，節(jié)能環(huán)保等特點，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。合康變頻從成立到現(xiàn)在，產(chǎn)品從通用的U/F高壓變頻器發(fā)展到高性能矢量控制變頻器;從單臺拖動發(fā)展到一拖二、一拖三;再到現(xiàn)在的通用主從控制和同異步矢量主從控制，這一系列成績的取得，使合康變頻成為同行業(yè)中的佼佼者。
一、變頻器系統(tǒng)調(diào)速同步控制方案
在現(xiàn)場應(yīng)用中，同一負載往往需要多臺電機同時拖動，正確選擇同步控制方案，是同步運行變頻調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。根據(jù)現(xiàn)場工藝不同，可以選擇不同的變頻控制方案。所謂的電機同步運行就是要求在各電動機的調(diào)速控制之間建立某種關(guān)系，來確保各電機之間的速度、轉(zhuǎn)矩等方面的關(guān)系協(xié)調(diào)。
(一)“一拖n”方案
此方案是采用一臺變頻器同時拖動n臺電機運行，將各個電機定子繞組直接并聯(lián)在一臺變頻器輸出測。
“一拖n”方案中由于電機定子直接并聯(lián)在同一臺變頻器輸出側(cè)，只有一個傳動速度，速度同步性能最優(yōu)，然而，轉(zhuǎn)矩同步性能最差，變頻器無法對電機的轉(zhuǎn)矩進行獨立的控制，因此各電機的出力由電機的參數(shù)、機械設(shè)備的參數(shù)及負載的變化決定。
采用“一拖n”方案有以下三個弊端：
● 變頻器不能有效的分配多臺電機的功率;
● 變頻器發(fā)生故障將導(dǎo)致整個系統(tǒng)停機，系統(tǒng)有冗余差，維護困難，恢復(fù)時間較長;
● 變頻器不能有效的保護每一臺電機。
(二) “主從控制”方案
此方案采用多臺變頻器分別拖動多臺電機，將各個電機定子繞組直接分別接在多臺變頻器輸出測。
主從控制同步運行變頻系統(tǒng)是由完全獨立的多臺變頻器通過主、從機的同步通訊方式，保證多臺電機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩平衡。任意一臺電機均可作為主機，剩余電機為從機。
主從控制方案中，變頻器對電機的轉(zhuǎn)矩都能獨立控制，主從變頻器通訊采用光纖通訊，抗干擾能力強，通訊速率快，在電機同步運行之間建立合理的負載分配關(guān)系，充分發(fā)揮各電動機的輸出轉(zhuǎn)矩控制能力，變頻器主從之間可以自動調(diào)整各自的輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。
三 HIVERT高壓變頻器主從控制
多臺電機驅(qū)動同一負載時，不可避免會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的不同步問題，速度快、轉(zhuǎn)矩大的電機將承受較重負載，因此電機的同步運行成為運行中的控制重點。主從控制連接方式一般有以下兩種：
HIVERT系列高壓變頻器(對于柔性連接負載，如圖1所示)，當主機接收到正常啟動信號后，主機啟動變頻器，同時將運行信號，運行轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩電流發(fā)送給從機，從機按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)正常啟動、運行、輸出轉(zhuǎn)矩的控制，從機本身具備轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié)，同時將自身的轉(zhuǎn)矩電流與主機發(fā)送過來的轉(zhuǎn)矩電流做比較，從機會自動調(diào)整自身的輸出轉(zhuǎn)速，從而達到電機之間的轉(zhuǎn)矩平衡。
HIVERT系列高壓變頻器(對于剛性連接負載，如圖2所示)，當主機接收到正常啟動信號后，主機啟動變頻器，同時將運行信號，運行轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩電流發(fā)送給從機，由于主從機是剛性連接，所以主從機運行轉(zhuǎn)速基本一致，從機按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)正常啟動、運行、輸出轉(zhuǎn)矩的控制，從機本身具備轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié)，同時將自身的轉(zhuǎn)矩電流與主機發(fā)送過來的轉(zhuǎn)矩電流做比較，從機會自動調(diào)整自身的輸出轉(zhuǎn)矩，從而達到電機之間的轉(zhuǎn)矩平衡。
圖1 柔性連接負載
圖2 鋼性連接負載
四、HIVERT高壓變頻器主從控制在承德市寬城縣寶山礦業(yè)的應(yīng)用
寶山礦業(yè)是一座超低釩鈦磁鐵礦，隸屬于承德京城礦業(yè)集團有限公司。其電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)如圖3所示：
圖3 寶山礦業(yè)電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)
(一)寶山礦業(yè)電機參數(shù)及皮帶參數(shù)
表1 寶山礦業(yè)電機參數(shù)及皮帶參數(shù)
(二)寶山礦業(yè)HIVERT高壓變頻器主從控制
寶山礦業(yè)1段皮帶，共有四臺驅(qū)動電機，其中電機1與電機2為一組，電機3與電機4為一組，屬于鋼性連接;兩組之間屬于柔性連接，其控制難點為三臺從機的控制方式跟蹤。
四臺HIVERT高壓變頻器分別對應(yīng)四臺驅(qū)動電機，按照電機1～4分別定義變頻器為HIVERT1～HIVERT4，HIVERT1為主機，HIVERT2～HIVERT4為從機。
HIVERT2為從1，采用轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，從1收到主機的運行信號后，按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)運行、進行輸出轉(zhuǎn)矩的控制;從1按照主機運行速度運行，將自身轉(zhuǎn)矩電流與主機轉(zhuǎn)矩電流對比。在此過程中，從機會自動調(diào)整自身輸出電壓，從而達到主機與從1之間的轉(zhuǎn)矩平衡。
HIVERT3為從2，采用轉(zhuǎn)矩單閉環(huán)調(diào)節(jié)，從2收到主機的運行信號后，按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)運行并輸出轉(zhuǎn)矩的控制，從2將自身轉(zhuǎn)矩電流與主機轉(zhuǎn)矩電流對比，從機會自動調(diào)整自身輸出轉(zhuǎn)速，從而達到主機與從2之間的轉(zhuǎn)矩平衡。
HIVERT3為從3，采用轉(zhuǎn)矩單閉環(huán)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速進行限幅;從3收到主機的運行信號后，按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)運行并輸出轉(zhuǎn)矩的控制，從3將自身轉(zhuǎn)矩電流與主機轉(zhuǎn)矩電流對比，從機會自動調(diào)整自身輸出轉(zhuǎn)速，從而達到主機與從3之間的轉(zhuǎn)矩平衡，同時通過轉(zhuǎn)速限幅，來達到與從2的轉(zhuǎn)速平衡。
現(xiàn)場運行如圖4所示，主從機電流偏差如圖5所示：
圖4 現(xiàn)場運行圖
圖5主從機電流偏差圖
(依次從左到右，從上到下分別為主、從1、從2、從3)
(三) 寶山礦業(yè)HIVERT高壓變頻器冗余設(shè)計
現(xiàn)場皮帶屬于2、3段運輸，如果變頻器或電機出現(xiàn)故障，會影響整個系統(tǒng)的停機，嚴重制約生產(chǎn)。考慮此種現(xiàn)象，變頻器在設(shè)計過程中加入了冗余設(shè)計，即任意1臺變頻器或者電機發(fā)生故障時，不破壞主-從控制結(jié)構(gòu)，在皮帶系統(tǒng)允許的情況下，可以依靠剩余的變頻器和電機繼續(xù)驅(qū)動皮帶運行，維持生產(chǎn)。當變頻器及電機維修就緒后，變頻器會自動恢復(fù)投入運行。
寶山礦業(yè)四臺變頻器在運行過程中，任意一臺從機發(fā)生重故障，則可立即分斷從機自身的高壓斷路器，并不影響其它三臺主從機的運行。用戶可立即維修故障后的變頻器，待故障的變頻器恢復(fù)正常時，變頻器會自動按照電機當前的轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速;輕故障不影響主、從機的運行，只做故障報警處理。
主變頻器出現(xiàn)重故障時，主變頻器會分斷自身的上級高壓斷路器，并通訊給從機自由停機命令，從機系統(tǒng)待機，用戶可立即任意更改一臺變頻器作為主機，系統(tǒng)可立即恢復(fù)工作狀態(tài)。
五 結(jié)束語
寶山礦業(yè)HIVERT高壓變頻器投運至今，運行情況良好，主從機功率平衡;經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用表明，寶山礦業(yè)皮帶機實現(xiàn)平緩、穩(wěn)定啟停，減小了對皮帶的沖擊，降低了皮帶的磨損，減少了設(shè)備維護，提高了生產(chǎn)效率和系統(tǒng)的綜合可靠性。
合康變頻始終走在行業(yè)的最前端，不畏艱難，勇于創(chuàng)新，敢于拼搏，利用先進的技術(shù)、成熟可靠的高壓變頻方案解決了不同調(diào)速工況的需求，不僅提高了系統(tǒng)的自動化程度，而且響應(yīng)了國家“節(jié)能減排”的政策。
（轉(zhuǎn)載）
