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摘要：針對(duì)JZE高壓變頻器在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的需要，對(duì)變頻器在運(yùn)行中高壓瞬間失電9秒內(nèi)不停機(jī)，在30秒（可設(shè)定）內(nèi) 高壓恢復(fù)后，變頻器自動(dòng)重啟機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行闡述，簡(jiǎn)述了JZE高壓變頻器的控制組成，詳細(xì)介紹PLC編程，人機(jī)界面設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：變頻器，PLC，飛車啟動(dòng)
1.引言：在節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境作為國(guó)家工作重點(diǎn)的大環(huán)境下，最有效的節(jié)能產(chǎn)品高壓變頻器應(yīng)用越來(lái)越廣，為適應(yīng)用戶的各種要求，變頻器的功能日趨多樣化，但由于高壓變頻器大多應(yīng)用于比較重要的場(chǎng)合，此環(huán)節(jié)出問(wèn)題會(huì)造成不同程度的損失，而在各種應(yīng)用場(chǎng)所，都存在高壓瞬間失電的情況，如工廠的兩路電源切換，電網(wǎng)出現(xiàn)故障瞬間恢復(fù)等，一般的高壓變頻器在輸入電壓跌落超過(guò)一定時(shí)間或是輸入掉電后變頻器便會(huì)保護(hù)停機(jī)，或者是最多支撐運(yùn)行幾秒鐘后停機(jī)，此種現(xiàn)象在我國(guó)已發(fā)生多起并導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)（包括一些應(yīng)用進(jìn)口高壓變頻器在內(nèi)的一些實(shí)例）。POWERSMART系列高壓變頻器充分研究并考慮了此種因素的影響，在輸入跌落或者是輸入掉電后，只要是在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)電壓恢復(fù)正常（最長(zhǎng)可設(shè)定至30秒），能自行無(wú)沖擊啟動(dòng)，將電機(jī)拖動(dòng)至運(yùn)行前的狀態(tài)，不會(huì)終止后續(xù)生產(chǎn)。因此變頻器具有“高壓瞬間失電再起動(dòng)功能”是必要的。
2. JZE高壓變頻器的控制組成
控制基本組成框圖：
控制單元柜主要由主控制器、溫控器、風(fēng)機(jī)保護(hù)器、人機(jī)界面（彩色觸摸屏）、PLC、嵌入式微機(jī)、開關(guān)電源、EMI模塊、隔離變壓器、空氣開關(guān)、接觸器、繼電器、模擬量模塊、開關(guān)量模塊等組成。
主控制器，由總線板、電源單元、CPU單元、接口單元、3個(gè)相控單元及開關(guān)量、模擬量的輸入、輸出子模塊等組成。它是變頻器的控制核心，由兩片DSP及多片F(xiàn)PGA、CLPD等構(gòu)成，通過(guò)優(yōu)質(zhì)光纖將PWM信號(hào)傳送到功率單元中，從而實(shí)現(xiàn)了高可靠的控制。
溫控器，可以接3個(gè)感溫探頭，來(lái)測(cè)試切分變壓器的溫度，并提供告警或保護(hù)節(jié)點(diǎn)。
風(fēng)機(jī)保護(hù)器，有3臺(tái)，用來(lái)監(jiān)控風(fēng)機(jī)的缺相、過(guò)流等。其中，接功率單元柜的為2臺(tái)，切分變壓器柜1臺(tái)。
PLC，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)模塊和程序，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。它還含有模擬量、開關(guān)量模塊，其路數(shù)可根據(jù)用戶要求進(jìn)行定制。
人機(jī)界面，設(shè)在控制單元柜前門上，用來(lái)提供設(shè)置、監(jiān)視和切換等操作。它分別有數(shù)碼管方式和彩色觸摸屏方式兩種，根據(jù)用戶需求可進(jìn)行選配，分別如下圖所示：
液晶觸摸屏操作界面
2. 高壓瞬間失電再起動(dòng)功能特點(diǎn)
高壓瞬間失電再起動(dòng)功能應(yīng)具有以下兩個(gè)階段
1.當(dāng)變頻器在運(yùn)行當(dāng)中高壓瞬間失電再恢復(fù)時(shí)間在9秒內(nèi)，變頻器不停機(jī)，當(dāng)高壓恢復(fù)后自動(dòng)恢復(fù)到原設(shè)定頻率工作。
2.當(dāng)變頻器在運(yùn)行當(dāng)中高壓瞬間失電再恢復(fù)時(shí)間超過(guò)9秒，在30秒內(nèi)恢復(fù)，變頻器自動(dòng)重啟動(dòng)到設(shè)定頻率。
九洲電氣PowerSmart6000系列高壓大功率變頻器具有高壓掉電再恢復(fù)功能，可靠保證供電瞬時(shí)失電連續(xù)運(yùn)行不跳閘（時(shí)間通過(guò)軟件可設(shè)定），變頻裝置瞬時(shí)失電后的5個(gè)周波之內(nèi)，變頻器運(yùn)行不受任何影響；如果超過(guò)5個(gè)周波，在9秒內(nèi)，變頻器自動(dòng)降額運(yùn)行，待輸入電壓恢復(fù)正常后，自動(dòng)重新提升輸出頻率到給定值。實(shí)現(xiàn)此功能
控制系統(tǒng)必須采用UPS不間斷電源供電，用于在任何狀態(tài)下，保持控制電源供電穩(wěn)定。UPS同時(shí)用于給功率單元內(nèi)的控制板電源，在高壓失電后，控制板能夠繼續(xù)保持運(yùn)行。在變頻器短時(shí)高壓失電時(shí)，系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)變頻器的運(yùn)行頻率，使其在短時(shí)間內(nèi)下降到電機(jī)現(xiàn)有轉(zhuǎn)速的同步頻率，再?gòu)目焖傧陆禒顟B(tài)調(diào)節(jié)為PID控制狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)頻率下降速率，將電機(jī)從異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惒皆偕l(fā)電機(jī)的狀態(tài)，將電機(jī)轉(zhuǎn)子存儲(chǔ)的飛輪動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｔ谧冾l器失電其間，保持電機(jī)再生異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，轉(zhuǎn)子中的飛輪動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能維持系統(tǒng)的消耗。將電容陣列電壓作為關(guān)鍵進(jìn)程點(diǎn)，通過(guò)對(duì)變頻器輸出頻率下降的速率調(diào)節(jié)，使電容陣列電壓保持在額定狀態(tài)。在變頻器高壓電源恢復(fù)后，變頻器自動(dòng)跟蹤將輸出頻率快速向上調(diào)節(jié)，當(dāng)測(cè)定電流方向變化時(shí)，穩(wěn)定頻率輸出延時(shí)，防止系統(tǒng)振蕩，最終將頻率升到失電前的數(shù)值。如果在高壓電源長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)9秒（時(shí)間可通過(guò)軟件設(shè)置）失電的情況下，變頻器自動(dòng)停機(jī)，并輸出報(bào)警。此時(shí)進(jìn)入第二判據(jù)，30秒內(nèi)高壓是否恢復(fù)，如果高壓恢復(fù)，則自動(dòng)重啟動(dòng)變頻器恢復(fù)到原設(shè)定頻率工作，此種情況下對(duì)于大慣性負(fù)載，電機(jī)處在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，變頻器必須具有飛車啟動(dòng)功能才能實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于第一階段，需要在DSP內(nèi)編程控制，第二階段則可以通過(guò)PLC編程實(shí)現(xiàn)。
3.飛車啟動(dòng)功能原理
九州電氣變頻器高壓變頻器“飛車啟動(dòng)”功能采用的是無(wú)速度矢量傳感器的方式。我們采用的是把電機(jī)加入搜索電壓后產(chǎn)生的定子電流通過(guò)矢量分解，取出轉(zhuǎn)矩電流分量，借觀測(cè)轉(zhuǎn)矩電流分量間接觀測(cè)轉(zhuǎn)子頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度與電機(jī)轉(zhuǎn)子速度相同時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子速度既為同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流分量理論上應(yīng)等于零。但實(shí)際終在電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率的搜索過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)角頻率是變化的。而矢量變換分解轉(zhuǎn)矩電流的變換關(guān)系式是對(duì)某一角頻率而言的，頻率搜索時(shí)變化補(bǔ)償也不可能無(wú)窮小
