发表于:2013/12/3 14:00:55
#0楼
一. 概述
当前,节能减排已经成为全世界的共识。而随着工业生产及人们日常生活水平的提高,绝大多数的能源以电能的形式供应,因此,节约电能是节能减排的重要组成部分,并且相比其他能源,电能的节约也最具可操作性。而据统计,电能的70%是用于驱动电动机的,因此,电机尤其是大功率电机的节能是节能减排工作的重中之重。
施耐德电气的ATV1200高压变频器正是顺应了节能减排的潮流。它主要用于对高压大功率的电机进行变频调速,有着非常广阔的节能前景。
二. 产品简介
ATV1200采用了多电平串联的技术来实现高压的输出。这是目前高压变频器最成熟的一种技术。如图1:
每一相的输出都是由若干个单元串联而成,每个单元都是一个三相输入、单相输出的变频器。这种结构有如下的优点:
1. 采用了成熟的低压变频器技术串联而成,工作可靠。
2. 多个单元的输入可以由移相变压器供电构成多脉冲整流,消除对电网的谐波影响。
3. 输出也可以通过对串联单元的相位控制实现多电平的输出,以尽量多的电平拟合正弦波。消除PWM波形对电机的影响。
由于这种结构的高压变频器对电网和电机都几乎没有影响,因此,获得了最为广泛的应用。
整个变频器由变压器柜、功率柜、主控柜构成,如图3:
各部分的作用如下:
变压器柜:装有移相整流变压器,为各个功率单元提供交流输入电压。
功率柜: 装有模块化设计的多个功率单元级联式的逆变主回路,向电机提供逆变后的可调电压。
控制柜: 装有主控部件,控制变频调速系统的工作并处理采集获得的数据,具备人机界面各类数据通信接口和现场控制系统接口功能。
ATV1200采用的是多绕组的干式变压器,绝缘等级为H级,同时装有温度检测装置,工作可靠,维护简单。
功率柜中所有功率单元安装采用滑轨,更换方便快捷;
功率单元同控制系统之间采用光纤连接,抗干扰能力强,强电弱电完全隔离;
功率单元工作在低压状态,技术成熟可靠。
控制柜内主要包含控制器、嵌入式人机界面、 PLC、 UPS、报警器、 DC24V电源、控制电源开关、接线端子、操作按钮等组成。控制器基于DSP, FPGA, CPLD等当代最先进的电子器件构成,运算速度快,工作可靠。PLC和和其他控制器件均来自施耐德电气旗下的各产品事业部,以性能优异、质量优良而著称。
人机界面为10英寸的触摸屏,显示清晰、操作方便(图4)。菜单方面保持了ATV系列变频器一贯的简易精智的风格。
除了输出变频变压波形驱动高压电机这一基本功能外,ATV1200还内置了许多有用的功能:
1. 旁路切换功能。高压大功率电机通常处在工艺流程的关键部位,绝大多数有连续运行,不许长时间停机的要求。旁路切换功能可以在变频器发生故障时,将电机切换至电网,以维持电机的持续运行。同时,很多工艺设计中,多个泵会并联工作提供所需的流体流量,在此情况下,通常客户希望充分利用变频起动平滑无冲击的优点,依此起动各台泵,并调节其中一台泵的转速以应对流量需求的变化。为了确保这种情况下旁路成功并尽量避免对电网和电机的冲击,ATV1200还提供了同步切换的功能,即跟踪电网波形的相位,然后控制变频器输出电压的相位,待两者同步后再进行切换,这样对电网和电机的冲击最小。
2. 掉电恢复再启动功能:电网掉电,在设定时间内(系统默认:20秒)电网恢复正常,变频器可自行启动,系统可自动计算电机转速,实现无冲击再启动,恢复到原来的工作状态;
3. 飞车捕捉再启动。如果电机被负载拖动仍在旋转甚至反转,变频器能识别跟踪电机转速并拖动负载到设定频率运行。
4. 同步电机变频调速及自动励磁控制功能
5. 内置PID功能。能根据工艺要求自动针对工艺参数(流量、压力、温度)进行控制。
上述功能加上齐全的通讯接口,得ATV1200能非常容易的集成到客户的生产工艺中去,大大简化了系统的设计、安装、调试工作。
三. 实际应用
许多生产工艺,比如电厂、化工厂中都会用水作为冷却剂。完成冷却的水一般会回流收集起来,由其他介质冷却后再次作为冷却剂流回去以节约用水。这样的冷却过程通常需要由循环水泵来完成冷却水的循环。如图5,高温饱和蒸汽在推动汽轮机叶片做功后,将进入凝气器,被冷却、凝结成水后打回锅炉。凝汽器采用喷淋水来冷却蒸汽,流过凝汽器的喷淋水将由循环水泵打到冷却塔中冷却,然后再次流回凝汽器喷淋蒸汽管道。
ATV1200高压变频器已经被广泛地运用到各种循环水泵的驱动中。在水泥、冶金等行业中,都有粉磨工艺,其作用是将原料磨成超细的粉末以提高原料的使用率。在粉磨工艺中,经过磨辊碾压、破碎后的物料被高速向上的气流带至分离器,粗粉经分离器后返回从新碾压、破碎;满足要求的细粉则随气流出磨,在系统的收尘装置中收集下来。这里,一般由大功率的收尘风机来提供强力的上升气流。收尘器所需风量根据工艺情况(产量及粉的细度)会有所变化。由于矿渣磨的工艺变化较大,因此节能效果非常明显,平均达到了34%,每年可节约电费上千万元。
四. 总结
据统计,我国主要工业产品的能源单耗比世界先进水平高出30%~90%。大量的能源消耗既造成了经济上的极大浪费,同时也因严重污染而造成了极大的社会问题。节能减排已成为摆在我国面前亟待解决的实际问题,同时也成为了政府当前的重要工作之一。节能改造在我国有着非常广阔的前景。而其中,最重要同时也最具可操作性的就是高压大功率电机的节能。因此,ATV1200必将以其先进的性能,可靠的质量,巨大的节能潜力,在各行各业获得越来越广泛的应用。
当前,节能减排已经成为全世界的共识。而随着工业生产及人们日常生活水平的提高,绝大多数的能源以电能的形式供应,因此,节约电能是节能减排的重要组成部分,并且相比其他能源,电能的节约也最具可操作性。而据统计,电能的70%是用于驱动电动机的,因此,电机尤其是大功率电机的节能是节能减排工作的重中之重。
施耐德电气的ATV1200高压变频器正是顺应了节能减排的潮流。它主要用于对高压大功率的电机进行变频调速,有着非常广阔的节能前景。
二. 产品简介
ATV1200采用了多电平串联的技术来实现高压的输出。这是目前高压变频器最成熟的一种技术。如图1:
每一相的输出都是由若干个单元串联而成,每个单元都是一个三相输入、单相输出的变频器。这种结构有如下的优点:
1. 采用了成熟的低压变频器技术串联而成,工作可靠。
2. 多个单元的输入可以由移相变压器供电构成多脉冲整流,消除对电网的谐波影响。
3. 输出也可以通过对串联单元的相位控制实现多电平的输出,以尽量多的电平拟合正弦波。消除PWM波形对电机的影响。
由于这种结构的高压变频器对电网和电机都几乎没有影响,因此,获得了最为广泛的应用。
整个变频器由变压器柜、功率柜、主控柜构成,如图3:
各部分的作用如下:
变压器柜:装有移相整流变压器,为各个功率单元提供交流输入电压。
功率柜: 装有模块化设计的多个功率单元级联式的逆变主回路,向电机提供逆变后的可调电压。
控制柜: 装有主控部件,控制变频调速系统的工作并处理采集获得的数据,具备人机界面各类数据通信接口和现场控制系统接口功能。
ATV1200采用的是多绕组的干式变压器,绝缘等级为H级,同时装有温度检测装置,工作可靠,维护简单。
功率柜中所有功率单元安装采用滑轨,更换方便快捷;
功率单元同控制系统之间采用光纤连接,抗干扰能力强,强电弱电完全隔离;
功率单元工作在低压状态,技术成熟可靠。
控制柜内主要包含控制器、嵌入式人机界面、 PLC、 UPS、报警器、 DC24V电源、控制电源开关、接线端子、操作按钮等组成。控制器基于DSP, FPGA, CPLD等当代最先进的电子器件构成,运算速度快,工作可靠。PLC和和其他控制器件均来自施耐德电气旗下的各产品事业部,以性能优异、质量优良而著称。
人机界面为10英寸的触摸屏,显示清晰、操作方便(图4)。菜单方面保持了ATV系列变频器一贯的简易精智的风格。
除了输出变频变压波形驱动高压电机这一基本功能外,ATV1200还内置了许多有用的功能:
1. 旁路切换功能。高压大功率电机通常处在工艺流程的关键部位,绝大多数有连续运行,不许长时间停机的要求。旁路切换功能可以在变频器发生故障时,将电机切换至电网,以维持电机的持续运行。同时,很多工艺设计中,多个泵会并联工作提供所需的流体流量,在此情况下,通常客户希望充分利用变频起动平滑无冲击的优点,依此起动各台泵,并调节其中一台泵的转速以应对流量需求的变化。为了确保这种情况下旁路成功并尽量避免对电网和电机的冲击,ATV1200还提供了同步切换的功能,即跟踪电网波形的相位,然后控制变频器输出电压的相位,待两者同步后再进行切换,这样对电网和电机的冲击最小。
2. 掉电恢复再启动功能:电网掉电,在设定时间内(系统默认:20秒)电网恢复正常,变频器可自行启动,系统可自动计算电机转速,实现无冲击再启动,恢复到原来的工作状态;
3. 飞车捕捉再启动。如果电机被负载拖动仍在旋转甚至反转,变频器能识别跟踪电机转速并拖动负载到设定频率运行。
4. 同步电机变频调速及自动励磁控制功能
5. 内置PID功能。能根据工艺要求自动针对工艺参数(流量、压力、温度)进行控制。
上述功能加上齐全的通讯接口,得ATV1200能非常容易的集成到客户的生产工艺中去,大大简化了系统的设计、安装、调试工作。
三. 实际应用
许多生产工艺,比如电厂、化工厂中都会用水作为冷却剂。完成冷却的水一般会回流收集起来,由其他介质冷却后再次作为冷却剂流回去以节约用水。这样的冷却过程通常需要由循环水泵来完成冷却水的循环。如图5,高温饱和蒸汽在推动汽轮机叶片做功后,将进入凝气器,被冷却、凝结成水后打回锅炉。凝汽器采用喷淋水来冷却蒸汽,流过凝汽器的喷淋水将由循环水泵打到冷却塔中冷却,然后再次流回凝汽器喷淋蒸汽管道。
ATV1200高压变频器已经被广泛地运用到各种循环水泵的驱动中。在水泥、冶金等行业中,都有粉磨工艺,其作用是将原料磨成超细的粉末以提高原料的使用率。在粉磨工艺中,经过磨辊碾压、破碎后的物料被高速向上的气流带至分离器,粗粉经分离器后返回从新碾压、破碎;满足要求的细粉则随气流出磨,在系统的收尘装置中收集下来。这里,一般由大功率的收尘风机来提供强力的上升气流。收尘器所需风量根据工艺情况(产量及粉的细度)会有所变化。由于矿渣磨的工艺变化较大,因此节能效果非常明显,平均达到了34%,每年可节约电费上千万元。
四. 总结
据统计,我国主要工业产品的能源单耗比世界先进水平高出30%~90%。大量的能源消耗既造成了经济上的极大浪费,同时也因严重污染而造成了极大的社会问题。节能减排已成为摆在我国面前亟待解决的实际问题,同时也成为了政府当前的重要工作之一。节能改造在我国有着非常广阔的前景。而其中,最重要同时也最具可操作性的就是高压大功率电机的节能。因此,ATV1200必将以其先进的性能,可靠的质量,巨大的节能潜力,在各行各业获得越来越广泛的应用。