當今大型水廠的節能降耗, 大都選用大功率變頻調速技術, 選擇好的符合水工藝流程要求的大功率變頻器, 如何科學的應用好變頻器?是一個非常重要的課題, 要從六個關鍵要素中去評選。
大功率變頻器要有過硬的消諧措施現在的大功率變頻器, 上面配有隔離變壓器, 二次線圈供電, 功率單元和線圈相互絕緣, 線圈之間有一個小的相位差, 可清除各單元產生的大多數諧波電流, 使基波電流儘量接近正弦波, 而功率因數可在0.95以上。 這樣, 就可直接和普通電機配套, 不增加噪音和發熱, 不產生轉矩脈動,
IGBT、IGCT的開關頻率高, 開斷速度快, 對大功率的水泵電機絕緣不利, 還要增加電動機的損耗。 我們知道, 有許多廠家變頻器的dv/dt值大大超過500v/μs,有的高達1500v/μs之上。 希望廠商要為使用者著想, 在功率單元電路上設置LRC電路, 其電感的鐵芯要選用超微晶新材料, 進出電纜要遮罩, 電纜敷設必須嚴格按設計規範去做, 保證dv/dt儘量小於500v/μs之下。 dv/dt越小, 就越有利於電動機繞組的絕緣, 減小電動機的附加損耗, 也可降低高次諧波分量。
選擇高品質長壽命的濾波電容。當今變頻器大都要配置電容, 為了打價格戰, 大多選用電解電容。 無數實踐告訴我們, 這種電解電容耐壓低, 要多個串聯,
點就是電解電容, 運行維護價格很高, 使客戶望而卻步。 建議廠商為客戶著想, 也為自己的信譽著想, 配置壽命長, 具有高可靠性的無極性濾波電容。 這種電容, 耐壓高(比電解電容高4倍左右)、容量大, 寄生電感小, 有自愈功能, 壽命可達20~30年。
選擇綠色環保型的新型變頻主電路 。自上世紀70年代到現在, 隨著微電子技術的迅猛發展, 主電路的功率元件經歷了四代巨大的變革。 由第一代的SCR晶閘管, 第二代的GTR電力電晶體、MOSFET場效應電晶體, 第三代的IGBT絕緣柵極雙極電晶體, 到第四代的智慧功率集成模組PIC為代表的最新型功率元件,
變頻主電路的功率元件是變頻器技術發展的最主要的核心物質基礎。 主電路功率元件的工作過程就是能量的過渡過程, 其可靠性、穩定性、精確性決定了變頻器的可靠性、穩定性和精確性, 功率元件的小型輕量化、高性能化、多功能化和無公害化, 也就決定了變頻器的小型輕量化、高性能化、多功能化和無公害化。 希望有更多集功率變換、驅動保護、監測、智慧控制、自診斷、自愈力等功能於一身, 效率更高、功能更強、附加值更多的新一代綠色環保型變頻器供客戶任意挑選。
雙PWM綠色變頻主電路拓撲結抅, 將是新型大功率變頻調速技術發展的主要趨勢。 不僅逆變部分採用最新的自關斷器件, 就是整流部分也採用最新的PIC功率模組元件, 一方面交流輸入電流波形為正弦波, 且功率因數接近於1;另一方面, 實現能量向電網回饋, 保證變頻器能四象限運行。 PWM整流回路還可以大大減小直接環節的濾波電容的容量。 採用雙PWM技術, 對消除機械和電磁噪音是最佳的方法。
隨著功率和頻率的增加, PWM的開關損耗也會增加;在大功率和高頻化方面還有大量技術要研究和突破。 我們可以採用虛擬技術和嵌入式技術, 隨著微處理技術迅速發展, 利用諧波技術,
PWM控制技術現在正處在不斷完善, 不斷創新的大好階段, 將進一步推動更多更好的綠色環保型變頻器的創新。
變頻器要真正做到全數位化、智慧化和網路化。變頻調控系統包含多學科的技術領域, 是一個快速監控的系統, 需要存儲和處理大量的多種資料, 並在網路上要快速即時的處理, 傳遞大量的資訊。 水泵機組配套的變頻器是一個執行器, 在大型的水系統中, 變頻器就工作在工藝流程非常複雜, 工作環境不好,要不斷接受指令變速運行,長時間運轉的工況中。泵站和淨化處理廠相距遙遠,加上無人值守,長期高負荷運轉,出現故障的機率就很高。變頻器必須數位化、智慧化和網路化,才能在網路上進行快速的工作、診斷和維修。
必須創建資訊控制一體化的現場網路監控系統。傳統的FCS現場匯流排和傳統的PLC控制器或PID控制器,沒有一個好的符合水工藝流程的監控軟體的智慧控制,要在網路上做到快速的時間回應是不可能的。在水處理過程中,加藥系統的線上的動態回應時間要求在幾毫秒之內,有的要在1毫秒之內,其抖動時間要在1μS之內。現在的FCS現場匯流排和一般的工業乙太網達不到這個要求。只有即時工業乙太網才能滿足大型水廠變頻調速的要求。
EtherCAT、Ethernet powerlink 、PROFinet、MODBUS-IDA、Ethernet/IP和EPA等六種即時工業乙太網才能滿足要求。在設備層和現場控制層只有PAC可編輯自動控制器,才能滿足現代大型水廠的現代智慧控制的要求,PAC具有PLC和IPC的諸多優點,還可以集成PLC、FCS、DCS等功能,是一個完全數位化的功能強大的開放的可程式設計自動控制器。
PAC可以啟動PLC、IPC、FCS系統的孤島現象,現場像變頻器一樣的所有執行器、儀器儀錶、感測器及所有電氣設備都按有網路介面,都要遵守TCP/IP通訊協定,才能在網路中縱橫的無距離的傳遞和處理各種資訊,做到沒有誤差、快速適應,工程師們才能在網路上輕鬆自由的高精度的進行頻率設定,準確的進行故障診斷,可線上的監控和維修變頻器軟硬體及電氣、儀器儀錶等設備。
要想做到水總調度中心的遠端監控、診斷和維修,就必須創造一個科學的資訊控制一體化的監控系統,即“Internet+RTE+TCP/IP協定+PAC”的完全開放的監控系統,才能“e” 網到底,才能在網上即時調度所有變頻器的運轉,才能真正實現各種先進控制技術的智慧控制。
用智慧控制等現代先進控制理論去研發新型變頻器和提升水企業的強大競爭力。大家知道,水泵電機本身就是一個非線性的設備,水系統更是一個非線性變化的實際負載,要用一個數學模組去改變水泵轉矩變化,無數的實踐證明,這是不可能的。根據瞬間的供水需求,在網路上瞬間的動態實現水泵轉矩的控制,只有在資訊控制一體化的現場網路監控系統上才能做到。
人工神經網路開始運用在直接轉矩控制技術的研究,我相信,許多更好的ABB公司生產的新的變頻器可供水泵調速時選用。有的專家用模糊邏輯去提高非同步電動機的效率優化控制上,有的專家將模糊控制和神經網路控制用在變頻器逆變側的研究上,並取得了可喜的進展。模糊邏輯,它不依賴被控物件精確的數學模型,能克服非線性因素的影響,對調節物件做非線性參數變化具有很強的魯棒性。
由於水系統變化是隨意的,水質和流量的變化都是非線性的,有的專家將模糊神經網路技術用在水量的預測上,有的用新型數位化的PID控制器用在上水和污水的處理流程中去,有的用人工模擬的智慧專家控制技術去優化調度系統,去指令變頻器裝置的智慧化自我調整控制運轉,一個個具有持續發展型和環保節能型的新體系結構的現代化水廠正在不斷的湧現。
(摘編自《電氣技術》,原文標題為“大功率變頻器在大型水廠中並聯運轉時要解決的幾個關鍵技術難題”,作者為陳運珍。)
工作環境不好,要不斷接受指令變速運行,長時間運轉的工況中。泵站和淨化處理廠相距遙遠,加上無人值守,長期高負荷運轉,出現故障的機率就很高。變頻器必須數位化、智慧化和網路化,才能在網路上進行快速的工作、診斷和維修。必須創建資訊控制一體化的現場網路監控系統。傳統的FCS現場匯流排和傳統的PLC控制器或PID控制器,沒有一個好的符合水工藝流程的監控軟體的智慧控制,要在網路上做到快速的時間回應是不可能的。在水處理過程中,加藥系統的線上的動態回應時間要求在幾毫秒之內,有的要在1毫秒之內,其抖動時間要在1μS之內。現在的FCS現場匯流排和一般的工業乙太網達不到這個要求。只有即時工業乙太網才能滿足大型水廠變頻調速的要求。
EtherCAT、Ethernet powerlink 、PROFinet、MODBUS-IDA、Ethernet/IP和EPA等六種即時工業乙太網才能滿足要求。在設備層和現場控制層只有PAC可編輯自動控制器,才能滿足現代大型水廠的現代智慧控制的要求,PAC具有PLC和IPC的諸多優點,還可以集成PLC、FCS、DCS等功能,是一個完全數位化的功能強大的開放的可程式設計自動控制器。
PAC可以啟動PLC、IPC、FCS系統的孤島現象,現場像變頻器一樣的所有執行器、儀器儀錶、感測器及所有電氣設備都按有網路介面,都要遵守TCP/IP通訊協定,才能在網路中縱橫的無距離的傳遞和處理各種資訊,做到沒有誤差、快速適應,工程師們才能在網路上輕鬆自由的高精度的進行頻率設定,準確的進行故障診斷,可線上的監控和維修變頻器軟硬體及電氣、儀器儀錶等設備。
要想做到水總調度中心的遠端監控、診斷和維修,就必須創造一個科學的資訊控制一體化的監控系統,即“Internet+RTE+TCP/IP協定+PAC”的完全開放的監控系統,才能“e” 網到底,才能在網上即時調度所有變頻器的運轉,才能真正實現各種先進控制技術的智慧控制。
用智慧控制等現代先進控制理論去研發新型變頻器和提升水企業的強大競爭力。大家知道,水泵電機本身就是一個非線性的設備,水系統更是一個非線性變化的實際負載,要用一個數學模組去改變水泵轉矩變化,無數的實踐證明,這是不可能的。根據瞬間的供水需求,在網路上瞬間的動態實現水泵轉矩的控制,只有在資訊控制一體化的現場網路監控系統上才能做到。
人工神經網路開始運用在直接轉矩控制技術的研究,我相信,許多更好的ABB公司生產的新的變頻器可供水泵調速時選用。有的專家用模糊邏輯去提高非同步電動機的效率優化控制上,有的專家將模糊控制和神經網路控制用在變頻器逆變側的研究上,並取得了可喜的進展。模糊邏輯,它不依賴被控物件精確的數學模型,能克服非線性因素的影響,對調節物件做非線性參數變化具有很強的魯棒性。
由於水系統變化是隨意的,水質和流量的變化都是非線性的,有的專家將模糊神經網路技術用在水量的預測上,有的用新型數位化的PID控制器用在上水和污水的處理流程中去,有的用人工模擬的智慧專家控制技術去優化調度系統,去指令變頻器裝置的智慧化自我調整控制運轉,一個個具有持續發展型和環保節能型的新體系結構的現代化水廠正在不斷的湧現。
(摘編自《電氣技術》,原文標題為“大功率變頻器在大型水廠中並聯運轉時要解決的幾個關鍵技術難題”,作者為陳運珍。)