變頻器直流共母線在牽引機(jī)中的應(yīng)用

    在化纖行業(yè)短纖維生產(chǎn)線中牽引機(jī)械應(yīng)用非常廣泛。在滌綸紡絲生產(chǎn)線中，牽引機(jī)一般采用七輥牽引機(jī)，機(jī)上有七個(gè)牽引輥，屬于多軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)，每個(gè)牽引輥都各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，牽引輥電動(dòng)機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)。

　　在生產(chǎn)過(guò)程中，由于絲束在每個(gè)牽引輥上的包角不一樣，當(dāng)絲束以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，在每個(gè)輥上產(chǎn)生的力不一樣，有的輥會(huì)被拖動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為倒拖現(xiàn)象。產(chǎn)生倒拖現(xiàn)象的電動(dòng)機(jī)向其供電裝置提供電能，這個(gè)電能被稱作“再生能量”。牽引機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由絲束作用產(chǎn)生倒拖現(xiàn)象的電動(dòng)機(jī)就會(huì)向變頻器提供電能，當(dāng)電動(dòng)機(jī)提供的“再生能量”高于變頻器直流母線電壓時(shí)，“再生能量”開(kāi)始向變頻器直流母線上的電容充電，使驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)的交流變頻器直流母線電壓過(guò)高。當(dāng)變頻器直流母線電壓超過(guò)額定值時(shí)，變頻器過(guò)壓保護(hù)裝置啟動(dòng)，致使?fàn)恳龣C(jī)停車(chē)無(wú)法正常生產(chǎn)。這樣的現(xiàn)象在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生，影響了絲束產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　為了解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)智能化精確控制，保證牽引機(jī)安全可靠地運(yùn)行，我們?cè)谠O(shè)計(jì)生產(chǎn)牽引機(jī)時(shí)，采用了由艾默生變頻器組成的直流共母線的變頻牽引系統(tǒng)。牽引機(jī)上每一臺(tái)牽引輥的同步電動(dòng)機(jī)，都由各自的一臺(tái)艾默生EV2000系列變頻器控制。我們將所有艾默生變頻器的直流母線接在一起，并在艾默生變頻器的直流母線上接一制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。當(dāng)某一電動(dòng)機(jī)處于倒拖運(yùn)行時(shí)，其變頻器產(chǎn)生能量通過(guò)公共直流母線將能量回饋給處于電動(dòng)狀態(tài)的變頻器，從而保持直流母線電壓的穩(wěn)定，使?fàn)恳龣C(jī)能正常生產(chǎn)。如果發(fā)生多臺(tái)以上的電動(dòng)機(jī)處于倒拖運(yùn)行時(shí)，處于發(fā)電狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“再生能量”，不能被電動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)所吸收，使變頻器直流母線電壓過(guò)高，這時(shí)制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻起作用，將過(guò)高的直流母線電壓通過(guò)制動(dòng)單元消耗在制動(dòng)電阻上，從而保證牽引機(jī)正常生產(chǎn)。

　　在一般情況下，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻在剎車(chē)的時(shí)候起作用。這是因?yàn)樵趧x車(chē)的情況下，電動(dòng)機(jī)在剎車(chē)電磁鐵的作用下迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，造成變頻器母線電壓過(guò)高，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻能快速地將變頻器母線電壓放掉，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　在實(shí)際應(yīng)用中我們采用了以下幾種直流共母線方式：大的變頻器帶小變頻器的控制方式；直流電源供電的控制方式；共AC母線、DC母線的控制方式。

　　用大的變頻器帶小變頻器的控制方式，這種方法中G變頻器的選用較大，一般選用的功率是其余變頻器的功率之和。G變頻器由交流供電，將G變頻器的直流母線電壓提供給其余的變頻器使用，母線共用，同時(shí)對(duì)每臺(tái)變頻器的充電。變頻器能同時(shí)運(yùn)行，不會(huì)損壞變頻器。但由于G變頻器功率選用較大，變頻器的參數(shù)設(shè)定只能按變頻器的默認(rèn)值設(shè)定，與變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率不相配，因此對(duì)該電動(dòng)機(jī)的保護(hù)欠缺。這種控制方式只能用于電動(dòng)機(jī)功率相差不太大的情況下，一般用于電動(dòng)機(jī)功率小于10KW， 電動(dòng)機(jī)總功率不大于100KW的情況。

　　直流電源供電的控制方式，這種方法使用直流電源代替上一種方案中的大變頻器，使G 變頻器與所帶的電動(dòng)機(jī)相匹配，使每個(gè)變頻器都能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行很好地控制。這種控制方式，變頻器能同時(shí)運(yùn)行，能用于電動(dòng)機(jī)功率相差較大的情況下，電動(dòng)機(jī)功率也可以在幾百千瓦以上。但是由于增加了整流電源或直流電源，增加了設(shè)計(jì)成本。

　　共AC母線、DC母線的控制方式，這種方法可以用于以上兩種情況，每臺(tái)變頻器帶一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，對(duì)該電動(dòng)機(jī)的保護(hù)性能好。由于每個(gè)變頻器是交流供電，為了防止共母線時(shí)功率較小的變頻器對(duì)功率較大的變頻器充電，使功率較小的變頻器損壞，使用中變頻器的母線不能同時(shí)并接、同時(shí)運(yùn)行，變頻器必須分時(shí)運(yùn)行，即在各自的變頻器運(yùn)行完成后自動(dòng)將接觸器接通，將母線接通，共母線運(yùn)行。

　　這三種直流母線連接方案在實(shí)際應(yīng)用中能很好地解決倒拖現(xiàn)象產(chǎn)生的問(wèn)題，保證牽引機(jī)安全可靠運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的控制精度和系統(tǒng)的可靠性，取得了很好的效果。