基于变频技术的节能系统设计

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1、基于变频技术的节能系统设计李珏縯1（北京市第三十五中学北京市100034）摘要：木文介绍了基于变频技术实现的推拉式酸洗机组电气控制技术，调速的变频系统采用AC/DC直流母线+整流/回馈+逆变器的形式，能够有效实现能源的高效利用。自动控制系统采用电气仪表一体化的控制系统，完成整个生产过程的数据釆集、顺序控制、连续控制等功能。现场操作人员可通过HMI进行人机对话、修改过程参量和改变设备的运行状态，监视整个生产过程。关键词：变频器；可编程控制器；节能减排1引言随着工业化进程的不断推进，为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用驱动动力时都会留有一定的余量。这样使得电机在不能满负荷情况

2、下运行时，超出驱动动力需求外的多余力矩增加了有功功率的消耗，造成了电能的浪费。变频调速技术以其显著的节能效果和安全易控、优质无级平滑调速、高精度控制工艺参数、投资回收期短等优势，越来越广泛地应用在电力拖动设备中，成为电力拖动的中枢设备。图1设备结构图木文基于变频技术在控制系统中的大量应用，结合推拉式酸洗机组的电控设计方案，详细阐述了变频技术所带来巨大的节能效果。首先，节电效果显著，节电率达到20%〜70%,大幅度节省电能的同时，减少电机发热，达到延K:电机寿命的效果。其次，软启动、软停车等功能可以通过事先设定的斜坡时间，对电机进行软启动、软停车的控制，最大限度的减少起动电流、达到

3、大幅节能的目的。酸洗过程是冷轧带钢生产工艺中非常重要的工序，其目的是清除带钢表面的氧化铁、调节卷重、剪去裂边，为乳机提供合格的坯料，以保证冷乳机能顺利地生产出合格的带钢产品，如图1所示。1.1传动部分结合节能环保与工艺要求，变频系统采用AC/DC直流母线+整流/冋馈+逆变器的形式。1.2自动化部分整个自动化系统由交流传动及分布式I/O从站、PLC可编程系统和监控系统（工控机）组成。网络系统分为交流传动装置和远程I/O从站与PLC之间采用Profibus-DP网通讯，PLC控制系统与监控系统之间采用以太网通讯。2电气传动系统2.1概述为了确保主线工艺设备电气装置的先进性和投资使用的

4、合理性，工艺上需要调速的变频电机采用交流电源+整流/冋馈+DC直流母线+逆变器的控制方案。对工艺不需调速的交流电机，采用工频直接起停方案，交流电机控制中心MCC采用GCS抽屉式控制枳，低压配电中心PCC采用GGD型固定式开关枳负责对检修、照明电源等的供电。2.2整流/冋馈设备的组成及功能描述单元（电源换向）向逆变器的直流母线供电，它不仅由三相交流电源取得电动状态的能量，而且能将直流母线上的发电状态能量送冋电网。它通过两个互不相干的晶闸管桥来实现（即由两个反并联、6脉动晶闸管桥组成），能在两个方向上有电能流动，能够将电能送冋电网（四象限工作）。发电工作桥通过一台自耦变压器和电网相连

5、。四象限工作的装置能将发电状态的电能返冋三相交流电网。在大惯量传动系统且经常进行快速制动吋，需要这种工作方式。2.3西门子6SE70系列变频器/逆变器的组成及功能描述主冋路采用交流电源一整流/冋馈单元一直流公共母线一逆变器的控制方案。采用SIEMENS公司生产的6SE70系列交流变频器。该变频器基于IGBT技术，用于控制三相异步感应电机，具奋很高的动态速度精度和输出扭矩。标准控制包括很多的标准功能和选项，可覆盖所奋的应用要求。由参数设置选择各种控制模式：标量控制（V/F），无传感器矢量控制（开环），磁通矢量控制DFC（闭环）。该系列产品的应用可使用户获得极强的灵活性，控制软件包括

6、很多的标准功能和选项，增强控制基于微处理器结构，满足复杂的系统工程应用。主要特点：可由交流电源供电，也可由直流母线供电具奋再生制动功能；与现场总线交互通讯，并支持Profibus-DP，由参数设置选择控制模式：标量控制（V/F）、无传感器矢量控制（开环）和磁通矢量控制DFC（闭环基于PC-Windows的软件包使得操作简单、快捷；速度环自整定，无需专门的工具即能优化驱动器运行；完善的保护/诊断措施，及吋提供故障信息，操作安全保障。调速系统的功能：与PLC进行网路通讯按工艺要求控制电机运行给电及再启动时进行自诊断速度、电流环自调节各类保护（如：过电压、欠电压、过电流、超速、内存故障

7、等）电流调节器速度调节器SIMOVERTMASTERDRIVES矢量控制系列变频器由模块化及高性能系统元件组成.这些元件的不同组合可适用于各种应用。☆接到三相交流电网上的变频器；☆接到直流母线的逆变器,采用整流羊元或整流/冋馈单元向直流母线供电.当使用将逆变器接到直流电压中间冋路方案时，同单台变频器相比，它具冇以下优点：如果有一个传动装置工作于发电状态时，可通过中间冋路进行能量交换，如果有时出现很大的发电功率时，如所冇传动装置同时停车时，则可以采用一个附加的总制动单元。增强整流单