同步系統(tǒng)變頻控制與節(jié)能技術探討

3.2 逆變器共直流母線控制

當多臺電動機同時工作，有的處于電動狀態(tài)，有的處于制動狀態(tài)時，處于電動狀態(tài)的與處于制動狀態(tài)的逆變單元可通過直流母線交換能量，從而減少整流單元回饋單元容量。另外，多臺逆變單元共用一臺整流回饋單元，可節(jié)省設備投資和安裝空間。

共直流母線的方案采用集中整流單元，每單元僅采用逆變單元，相比每臺整流逆變加變頻器再加獨立制動單元和制動電阻方案，不但降低了成本，而且節(jié)能，是高速同步控制系統(tǒng)的首選方案。但是目前能夠提供這種整流加逆變模塊的廠家很少，存在競爭少，產(chǎn)品價格高的問題。因此，在實際生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了另外一種如圖9 所示局部直流共母線的折中方案。

3.3 局部直流共母線方案

在變頻放卷控制中，電機一般工作于發(fā)電運行狀態(tài)。而且一般情況下，放卷電機的功率遠遠小于牽引電機。因此可以采用圖9 所示的方法，對于放卷變頻器不進行輸入交流電連接，只需要將其直流母線直接連接到牽引變頻器的直流母線上，就可以保證放卷變頻器的回饋能量全部被牽引變頻器所利用，既不增加成本，又達到節(jié)能的目的。

在一些同步應用場合，電機的應用臺數(shù)不多，如果采用完全直流共母線，成本太高，可以將功率接近，電動、發(fā)電工作狀態(tài)相同的變頻器放在同一組，采用分段直流共母線的節(jié)能方法。每臺電機控制采用變頻器加直流制動單元，在每臺單獨上電后，通過接觸器將相鄰的變頻器的直流母線進行連接。如圖10 為4臺變頻器的并聯(lián)示意圖。圖中，1C、2C、3C、4C 為母線并聯(lián)接觸器;F1、F2、F3、F4 為快速熔斷器，防止某臺變頻器發(fā)生母線短路故障時，造成其他變頻器損壞;S1~S4 為每臺變頻器上電準備好信號;K1~K4為四臺變頻器直流共母線手動控制開關，防止某臺變頻器發(fā)生故障時停止共母線運行的切除;T1~T4為每臺變頻器的故障輸出繼電器，在某臺變頻器發(fā)生故障時，自動切除共母線運行。在這種接線情況下，發(fā)電運行的電機的能量，通過母線進行能量交換，從而實現(xiàn)能量100%無污染交換，做到既節(jié)能，成本又比較低。當某臺出現(xiàn)故障時，只需要將該臺從直流母線上斷開，并不影響其他電機的運行。

4 同步控制系統(tǒng)的應用實例

4.1 在造紙中的應用

圖11為一采用Profibus-DP 總線控制的造紙系統(tǒng)。該生產(chǎn)線由11 個傳動點構成，分別由11臺不同功率的變頻器驅(qū)動，按生產(chǎn)流程依次為真空回頭輥、一主壓、二壓、三壓、一組缸、二組缸、三組缸、光澤缸、四組缸、壓光機、卷紙機。

首先處理好的紙漿通過5 個網(wǎng)逐層粘在毛布上，網(wǎng)輥(由毛布驅(qū)動)的投入數(shù)量決定紙張的克重(即厚度)，然后經(jīng)過真空

回頭輥，靠真空吸力進行第一次脫水處理，經(jīng)過一壓、二壓和三壓，進一步脫水和擠壓均勻，使紙張的厚度均勻。

經(jīng)過一組缸、二組缸、三組缸，逐步對紙張進行烘干。經(jīng)過光澤缸，對紙張進行初步的壓光，以提高紙張的表面光潔度。經(jīng)過四組缸，對紙張進行最后的烘干處理。經(jīng)過壓光機，進一步提高紙張的表面質(zhì)量。通過卷紙機，對合格的產(chǎn)品進行分卷卷繞。

采用Profibus-DP 總線控制的造紙系統(tǒng)的負荷分配調(diào)整完全由軟件可以實現(xiàn)，流程如圖12 所示。該方法在電動和發(fā)電兩種運行狀態(tài)下均有效。

根據(jù)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)采樣時間和速度控制步長駐F，就可以獲得滿意的動態(tài)負荷分配。

4.2 在冶金高速線材生產(chǎn)線上的應用

一般冶金行業(yè)的高速線材生產(chǎn)線包括加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、中軋區(qū)、預精軋區(qū)、預水冷段、精軋區(qū)、水冷段、夾送輥、吐絲機、集絲桶、托盤、雙臂、收高線小車系統(tǒng)、電磁起吊等。

例如，某高速線材生產(chǎn)線，粗軋區(qū)、中軋區(qū)，預精軋區(qū)各用遠臺660 kW直流電機，共員愿臺;精軋區(qū)采用一臺5 500 kW的直流調(diào)速電機;高速線材四階梯傳送系統(tǒng)中有幾十臺猿kW左右的電機，每個電機驅(qū)動一個導輥;雙臂調(diào)速采用員臺37 kW的電機，收高速線材小車采用15 kW的電機。

對于高速線材這樣的大功率，多傳動系統(tǒng)，采用單個電機、單個調(diào)速裝置組成系統(tǒng)，不僅成本高，而且對于軋鋼這樣的沖擊性負載，不能夠解決能量的動態(tài)利用，而且通過能耗制動后產(chǎn)生了大量熱量，造成環(huán)境污染，降低了設備運行的可靠性，最佳的解決方案就是采用圖8 的控制方案，通過掛在直流母線上的逆變器實現(xiàn)變頻調(diào)速，以達到節(jié)能和環(huán)保的目的。