电工之家 - 电工学习网站收藏本页
当前位置:电工之家 > 电气百科 > 变频器 > 正文

挤出机如何选配变频器

时间:2017-01-07 09:03 来源:电工之家 作者:编辑部

【摘要】挤出机如何选配变频器 厂内原有挤出机变频器为上世纪九十年代中期ABB公司生产的MAGASTAR系列产品,此变频器目前已无法购到备件,加之在十多年的运行中设备老化,多次出现冷却系统及控制部分故障,因此决定对此变频器进行更新改造。 不像是低压变频器,无论哪......

挤出机如何选配变频器
 厂内原有挤出机变频器为上世纪九十年代中期ABB公司生产的MAGASTAR系列产品,此变频器目前已无法购到备件,加之在十多年的运行中设备老化,多次出现冷却系统及控制部分故障,因此决定对此变频器进行更新改造。
  不像是低压变频器,无论哪种产品,它们的主电路形式基本相同,而中、高压变频器到目前为止,还没有近乎统一的拓扑结构。于是我们分别与ABB公司、罗克韦尔(AB)公司和SIEMENS公司针对这一中压变频器更新改造项目进行了详细的技术交流。
  2 方案论证
  ABB公司在方案中选用的是ACS 1000变频器,其主要功率元件采用的是IGCT(集成门极换流晶闸管);AB公司在方案中选用的是Powerflex 7000变频器,其主要功率元件采用的是SGCT(对称门极换流晶闸管);SIEMENS公司所做的两个方案(罗宾康和GM-150)在变频器中主要功率元件均采用的是IGBT(绝缘栅双极晶体管),其中罗宾康系列采用的是低压IGBT串联技术,而GM-150系列采用的是高压IGBT技术。
  IGBT是上世纪80年代问世的产品,对低压IGBT来讲,高压IGBT串联的数量相对少一些,但导电损耗却更高;而IGCT是1996年问世的新型半导体器件,客观存在不仅有与GTO相同的高阻断能力和低通态压降,而且有与IGBT相同的开关性能。相同电压等级的变频器采用IGCT的数量只是低压IGBT的五分之一,并且由于IGCT损耗很小,所需的冷却装置较小,因而内在的可靠性更高,更少的元件意味着更小的体积,因此,使用IGCT的变频器比使用IGBT的变频器简洁、可靠性高。
  SGCT与IGCT相比,两者的特性相似,不同之处只是SGCT可双向控制电压。ABB公司的IGCT与AB公司的SGCT均为本公司所研发生产的产品, SIEMENS公司自己不生产IGCT或SGCT,他们在大功率中高压变频中使用的是外购的IGCT,而在相对来说功率较小一些的中压变频器中采用的是低压或高压IGBT。
  另外,ABB生产的ACS 1000变频器是电压源型,AB公司生产的Powerflex 7000变频器是电流源型。电压型逆变器的输出动态阻抗小,对电力电子器件的耐压要求较低,但当负载出现短路或在变频器运行状态下投入负载,都易出现过电流,必须在极短的时间内施加保护措施。电流型逆变器的情况则相反,输出动态阻抗大,对器件的耐压要求较高,但因有大电感,可限制短路电流,易采取过流保护措施。不过,电流型变频器由于电源侧采用三相桥式晶闸管可控整流电路,输入功率因数低,且随转速降低而降低;输入电流谐波大;还会产生较大的共模电压,施加到电动机定子绕组中心点和地之间,影响电动机绝缘。另外,对电网电压波动也较为敏感。
  此次改造中为了节约成本,电动机及电源断路器等设备不进行更新,综合上述各方面因素,我们最终采用了ABB公司的ACS 1000中压变频器。针对原有MAGASTAR变频器的的改造,其具有以下几方面的优势:
  ACS1000中压变频器对电机和电机电缆无特殊要求,也无需电机降容使用,完全适用原有电机;
  ACS1000采用了功率器件IGCT,与原有MAGASTAR产品中采用的GTO相比,开关快速、均衡换流,内在低损耗, ACS1000是电压源型变频器,直接采用IGCT高压功率器件,与其它拓补结构的变频器相比,大大减少了功率器件数量,结构更简单,效率更高,可靠性也高了许多。主回路原理图如下图所示。

  ACS1000的直流回路采用IGCT代替熔断器作为变频器主回路的保护,IGCT分断时间是25μs,比传统的熔断器快1000倍,大大提高了关断速度,从而提高了保护的可靠性。
  ACS1000还采用了直接转矩控制(DTC)技术, 不需要在电机轴上安装脉冲编码器而具有精确的速度和转矩控制,DTC能在零转速时输出满转矩。在DTC中,定子磁通和转矩作为主要控制变量,通过高速的数字信号处理器,将电机运行实际值与参考值不断的进行比较,实现对逆变器中的每个开关状态进行分别确定,这样传动装置始终处于最佳开关组合,从而对负载突变或电源干扰所引起的动态变化作出快速的响应。 更适合原有电动机不更换这一方案。
  ACS1000变频器使用的软件工具包括DrivesWindow软件和DrivesSupport软件,这些软件工具在线工作,能够进行起动和维护操作。DrivesWindow软件用来调试和维护变频器,目标传动在初始化过程中自动识别。DrivesWindow是ACS系列产品的通用软件,窗口环境和用户友好的人机界面使该软件容易学会和使用。所具备的硬件和软件保护特性可以有效地保护变频器免受非正常的操作和设备误动作所造成的故障和损坏。同时,更加方便用户进行设备故障分析及处理。
  3 此方案中需注意的问题
  因功率元件IGCT与GTO相比,开关频率要高出十几倍甚至几十倍,因此,如果原隔离变压器至变频器的电源电缆不是屏蔽电缆,则需更换为三芯屏蔽电缆。
  为了获得12脉波整流,隔离变压器两个副边绕组之间保持30°的相位差,接线时,一个绕组为星形接法,另一个绕组为角形接法。
  因此次改造变频器的功率为1500KVA,所以冷却方式采用的是风冷。风冷系统靠外风循环,对室内环境要求严格,需在室内安装空调设备。
  ACS1000的控制电源为单相AC 220V,50HZ,需来自于用户的UPS,用户需提供满足要求的UPS电源。
  结束语
  中、高压变频器在我国经历了一个逐渐发展的过程,认识的程度也将随着生产需要和实际应用得到不断提高。ABB公司的ACS1000变频器已经不断地把他的独特设计和先进性能带到我们的生产中,尤其是为石油化工企业在5000kW以下大功率中、高压变频器的采用方面积累了宝贵的经验。ACS1000变频器在大型石油化工企业乙丙橡胶、ABS等生产中,可得到广泛应用。