電氣傳動(dòng)系統(tǒng)方案解析

多臺(tái)變頻器應(yīng)用在共直流母線場合時(shí)，由于變頻器之間的直流母線連接在一起，處于發(fā)電工作狀態(tài)的變頻器和處于電動(dòng)工作狀態(tài)的變頻器之間的母線能量可以相互流動(dòng)，使公共母線的電壓保持相對(duì)穩(wěn)定，系統(tǒng)配置合理時(shí)不需要外配能耗制動(dòng)單元，達(dá)到達(dá)到節(jié)能和降低系統(tǒng)成本的目的。

1 共母線方案適用場合

并非所有變頻器都適合將母線電壓連接在一起進(jìn)行共母線應(yīng)用，只有所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電機(jī)存在頻繁的電動(dòng)和發(fā)電交替工作工況變頻器組成的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)才應(yīng)當(dāng)考慮共母線應(yīng)用。

2 共母線應(yīng)用注意事項(xiàng)

1) 變頻器母線連接接線問題

對(duì)于多臺(tái)變頻器共直流母線系統(tǒng)中，尤其是不同功率等級(jí)的變頻器共直流母線，母線之間連接通過保險(xiǎn)絲保護(hù)是非常重要的。當(dāng)共母線中的一臺(tái)變頻器功率器件發(fā)生短路擊穿等損壞時(shí)，其它變頻器母線能量全部通過損壞的變頻器泄放，可能超出單臺(tái)變頻器故障電流處理能力，導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故。在正、負(fù)母線分別串聯(lián)保險(xiǎn)絲，可以有效的防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，保證共母線應(yīng)用的安全性。保險(xiǎn)絲的額定電壓應(yīng)選取700VDC以上，保險(xiǎn)絲的額定電流根據(jù)所連接的變頻器額定輸出電流確定，一般選擇保險(xiǎn)絲額定電流在變頻器額定輸出電流的2倍以上。

對(duì)于多臺(tái)變頻器共直流母線系統(tǒng)中，尤其是不同功率等級(jí)的變頻器共直流母線，母線之間連接通過接觸器控制是非常重要的。當(dāng)某臺(tái)變頻器需要切入到共母線系統(tǒng)時(shí)，為不影響共直流母線的其它變頻器正常工作，必須考慮變頻器母線連接時(shí)的控制時(shí)序，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)將變頻器接入共直流母線系統(tǒng)。當(dāng)共直流母線系統(tǒng)中某臺(tái)變頻器由于需要替換、檢修或損壞時(shí)，為不影響共直流母線系統(tǒng)中的其它變頻器正常工作，必須考慮單臺(tái)變頻器從共母線系統(tǒng)中如何斷開的問題。

2)共母線應(yīng)用對(duì)變頻器的設(shè)計(jì)要求

一般地，除三相輸入電源接線端子和三相負(fù)載電機(jī)接線端子外，變頻器功率端子還應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)有母線電壓引出端子。該母線電壓端子的設(shè)計(jì)引出位置決定了該變頻器是否適合共母線應(yīng)用，變頻器母線電壓端子的引出位置合理，在共母線應(yīng)用時(shí)就不需要額外增加軟啟動(dòng)電路，從而降低共母線應(yīng)用方案的系統(tǒng)成本，該類型變頻器是共母線應(yīng)用方案設(shè)計(jì)的最佳選擇。

共母線應(yīng)用方案系統(tǒng)中包括各種功率等級(jí)的變頻器，不同功率變頻器的內(nèi)部軟啟動(dòng)電路及預(yù)充電時(shí)間是不一樣的。不同功率等級(jí)變頻器接入共母線時(shí)的時(shí)序需要進(jìn)行有效控制，避免單臺(tái)變頻器接入或脫開共母線系統(tǒng)時(shí)對(duì)母線上其它變頻器正常工作造成影響，當(dāng)多臺(tái)變頻器同時(shí)上電時(shí)，防止母線充電電流全部通過其中某一臺(tái)變頻器造成該變頻器整流電路受過沖擊損壞。

3)共母線應(yīng)用時(shí)制動(dòng)單元的取舍問題

將多臺(tái)存在電動(dòng)和發(fā)電應(yīng)用工況的變頻器組成共母線系統(tǒng)時(shí)，如果每臺(tái)變頻器配置的能耗制動(dòng)單元都取消，共母線系統(tǒng)中是否還需要額外配置一個(gè)獨(dú)立的能耗制動(dòng)單元，這必須要根據(jù)系統(tǒng)中各變頻器實(shí)際工況效果來決定。如果處于發(fā)電工況變頻器回饋到母線上的能量與處于電動(dòng)工況變頻器需要的能量能達(dá)到平衡，就不需要額外配置能耗制動(dòng)單元，如果處于發(fā)電工況的變頻器回饋到母線上的能量大于處于電動(dòng)工況的變頻器需要的能量，則為防止母線電壓跳保護(hù)，還是需要配置合理容量的能耗制動(dòng)單元。因此，共母線應(yīng)用時(shí)，只有系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)合理，才能完全取消能耗制動(dòng)單元。對(duì)于一般的共母線應(yīng)用，都可以通過減少使用能耗制動(dòng)單元的數(shù)量和制動(dòng)工作頻度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3 WIN-V63(以下簡稱V63)系列變頻器共母線應(yīng)用解決方案

V63系列變頻器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)充分考慮共母線應(yīng)用時(shí)上述需求，在硬件及軟件設(shè)計(jì)上完全滿足各種共母線應(yīng)用工況，V63系列變頻器典型的共母線應(yīng)用工況如圖1和圖2所示。

圖1 V63共母線應(yīng)用工況1

圖2 V63共母線應(yīng)用工況2