水電站起重設(shè)備變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型

1、水電站起重設(shè)備變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型水電站起重設(shè)備變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型郎子熒四川省夾江水工機(jī)械廠電氣分廠，四川夾江614100摘要摘要針對(duì)水電站提升機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型以及應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。關(guān)鍵字關(guān)鍵字水電站；提升機(jī)；變頻調(diào)速系統(tǒng)；設(shè)計(jì)HyowerliftingequipmentdesignionofFrequencyControlSystemAbstractEnhancetheacterofthebod

2、yfthestationonthefrequencycontrolsystemdesignionshouldpayattentiontoabriefanalysis.KeywdsHyowerelevatfrequencycontrolsystemDesign0引言引言變頻調(diào)速技術(shù)從上世紀(jì)90年代中期開始應(yīng)用在我廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品中。我廠的機(jī)電產(chǎn)品主要是電站起重設(shè)備，起重設(shè)備在電氣傳動(dòng)中屬于一種比較特殊的負(fù)載類型，從傳動(dòng)角度來(lái)說(shuō)它強(qiáng)調(diào)的

3、是動(dòng)態(tài)性能，從控制角度來(lái)說(shuō)更重視系統(tǒng)對(duì)安全性和可靠性的保障能力。因此，變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。1變頻器控制方式的選擇變頻器控制方式的選擇控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在，所以，必須首先確定負(fù)載特性，要弄清變頻器控制的對(duì)象是什么。其實(shí)只要按負(fù)載特性設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足使用要求、調(diào)速方便、運(yùn)行可靠就可以了，這樣才能做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，降低設(shè)計(jì)成本，并非檔次越高越好。1.1提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)的負(fù)載特性是位能性負(fù)載，也是恒

4、轉(zhuǎn)矩負(fù)載。它對(duì)起動(dòng)性能的要求是低速大轉(zhuǎn)矩，甚至有時(shí)需要達(dá)到零速滿轉(zhuǎn)矩，力矩響應(yīng)要快。這就要求變頻器能夠產(chǎn)生比負(fù)載轉(zhuǎn)矩更大的轉(zhuǎn)矩，超出的這部分轉(zhuǎn)矩用于加速。位能性負(fù)載還要求在全速度范圍內(nèi)力矩衰減要盡可能小，能經(jīng)常地快速制動(dòng)。下降時(shí)調(diào)速系統(tǒng)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，將再生的電能回饋到電網(wǎng)上或消耗在電阻上，同時(shí)要有足夠高的頻率分辨率。所以，選擇具有高起動(dòng)性能、力矩響應(yīng)快、低速力矩特性好，是起重設(shè)備對(duì)變頻器的主要要求。ABB公司的ACS800系列是AC

5、S600系列的第二代采用DTC技術(shù)設(shè)計(jì)的變頻器，DTC控制技術(shù)也就是直接轉(zhuǎn)矩控制，它是目前最先進(jìn)的控制交流異步電機(jī)的方式。直接轉(zhuǎn)矩控制以測(cè)量電機(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入，該模型每隔25μs產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通實(shí)際值，轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器將轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩和磁通的給定值進(jìn)行比較，給出其最佳開關(guān)位置。由此可以看出它是通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁通的測(cè)量，實(shí)時(shí)調(diào)整逆變電路的通斷狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，以達(dá)到精確控制的目的

6、。它能夠在開環(huán)方式下對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行準(zhǔn)確控制，在零速附近區(qū)域達(dá)到1.5倍額定力矩。如果再配上提升機(jī)專用軟件，就使得提升機(jī)構(gòu)有了最佳的運(yùn)行安全性和杰出的提升性能。Siemens公司的6SE70系列變頻器，采用的控制方式是磁場(chǎng)定向閉環(huán)控制，也就是矢量控制，它適用于高動(dòng)態(tài)性能傳動(dòng)的頻率控制和轉(zhuǎn)速控制等。矢量控制可以達(dá)到同直流傳動(dòng)系統(tǒng)相媲美的動(dòng)態(tài)性能，它能準(zhǔn)確地推斷和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩電流分量和磁通分量，其調(diào)節(jié)頻率可達(dá)2.5kHz，所以預(yù)先給定的轉(zhuǎn)矩可以

7、準(zhǔn)所以在發(fā)生過(guò)載或短路時(shí)希望快速斷電?？焖偃蹟嗥髟?.1倍額定載荷電流時(shí)工作4～5h都不會(huì)熔斷，但在4～6倍額定電流時(shí)僅0.02～0.03s即迅速熔斷。國(guó)產(chǎn)RS3型熔斷器常用于大容量晶閘管器件的的短路保護(hù)，它分?jǐn)嗄芰?qiáng)，限流特性好，功率損耗低，能可靠保護(hù)半導(dǎo)體器件及其成套裝置。熔體額定電流按IR≥1.5Ih來(lái)選擇，Ihd為變頻器連續(xù)額定電流，1.5為變頻器容許的過(guò)載電流倍數(shù)（ABB），不同廠商的變頻器過(guò)載電流倍數(shù)是不同的。4制動(dòng)電阻器選

8、擇制動(dòng)電阻器選擇位能性負(fù)載在下降過(guò)程中，電機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)并產(chǎn)生制動(dòng)作用，此刻變頻器吸收電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能，再生能量將存儲(chǔ)在變頻器的中間直流電路的儲(chǔ)能電容中，導(dǎo)致變頻器的直流母線電壓上升。當(dāng)制動(dòng)功率超過(guò)變頻器的功率損耗時(shí)，中間電路的電壓上升會(huì)使變頻器保護(hù)跳閘。因此在中間電路放置一個(gè)負(fù)載以吸收制動(dòng)功率，負(fù)載由一個(gè)制動(dòng)模塊和一個(gè)外部電阻器構(gòu)成，制動(dòng)模塊也就是常說(shuō)的制動(dòng)斬波器。有了這個(gè)制動(dòng)單元后，當(dāng)變頻器的中間回路電壓超過(guò)設(shè)定的極限值時(shí)，制動(dòng)單元