變頻器的構成
篩分給料機一、 主電煤礦皮帶輸送機路
料倉破拱原文位置
給異步電動機提供調壓微型螺旋喂料機調頻電源的電力變換部分,稱為主電路。圖1示出了典型的電壓逆變器的例子。其主電路由三部分構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。另外,異步電動機需要制動時,有時要附加“制動回路”。
振動篩分圖1 典型的電壓型逆變器一例
原文震動給料機位置
1.整流器 最近大量使用的是二極管的變流器,如圖1所示,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進FU型板式輸送鏈行再生運轉。
原文斗式提升機位置
2.平波回路 在整流器整流后ZS直線振動篩的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。
原輸送機文位置
3.逆變器 同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相鏈斗輸送機交流輸出。圖2以電壓型PWM逆變器為例示出開關時間和電壓波形。
圖2制砂石設備 電壓型逆變器的輸出電壓
4.制動回路 異不銹鋼振動篩步電動機在再生制動區域使用時(轉差率為負),再生能量儲存于平波回路電容器中,使直流電壓升高。一般說來,由機械系統(含電動機)慣量積蓄的能量比電容能儲存的能量大,需要快速制動時,可用可逆變流器向電源反饋或設置制動回路(開關和電阻)把再生功率消耗掉,以免直流電路電壓上升。
螺旋給料機原文位置
5.異步電動機的四象限運行 根據負載種類,所需要的異步電動機旋轉方向和轉矩方向是不同圓錐機的,必須根據負載構成適當的主電路。
原文位置
圖3所示,為采用電壓型逆變器傳動的異步機四象限運轉與主電路構成的關系。在Ⅰ、Ⅲ象限異步電動機的轉矩方向與旋轉方向一致,為電動狀態。Ⅰ象限是正轉的電動運轉,Ⅲ象限是反轉的電動運轉。在Ⅱ、Ⅳ象限其轉矩方向與旋轉方向相反,為再生狀態。Ⅱ象限為正轉的再生運轉,Ⅳ象限為反轉的再生運轉。只需要圖a的電動運轉時,則只需由電源向異步電動機供給功率,可使用不可逆變流器。像圖b那樣,對于減速時需要制動力的負載,功率就必須從異步電動機向逆變器流傳,可附加制動回路以便能在Ⅱ、Ⅳ象限使用。另外,對于需要急加減速并且加減速頻繁的場合(例如電梯),或者對于制動為主要目的的場合,可以采用可逆變流器,實現Ⅰ~Ⅳ的四象限運轉。此時,能量向電源反饋而節能。
圖3 采用電壓型逆變器的四象限運轉
a)為不可逆變流器時 b)帶制動回路時 c)為可逆變流器時
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以上,以電壓型逆變器為例說明了主電路的構成。對于電流型逆變器,如前章所述,用不可逆整流器也能實現四象限運轉。
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二、 控制電路
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給異步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的回路,稱為控制電路。如圖4所示,控制電路由以下電路組成,頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”。
圖4 變頻器的構成
在圖4點劃線內,僅以控制電路A部分構成控制電路時,無速度檢測電路,為開環控制。在控制電路B部分增加了速度檢測電路,即增加了速度指令,可以對異步電動機的速度進行更精確的閉環控制。
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(1)運算電路 將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
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(2)電壓、電流檢測電路 與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
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(3)驅動電路 為驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。
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(4)速度檢測電路 以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(TG、PLG等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
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(5)保護電路 檢測主電路的電壓、電流等,當發生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
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逆變器控制電路中的保護電路,可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種,表1為保護功能一覽。
表1 保護功能一覽
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1.逆變器保護
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(1)瞬時過電流保護 由于逆變器負載側短路等,流過逆變器器件的電流達到異常值(超過容許值)時,瞬時停止逆變器運轉,切斷電流。變流器的輸出電流達到異常值,也同樣停止逆變器運轉。
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(2)過載保護 逆變器輸出電流超過額定值,且持續流通達規定的時間以上,為了防止逆變器器件、電線等損壞要停止運轉。恰當的保護需要反時限特性,采用特繼電器或者電子熱保護(使用電子電路)。過負載是由于負載的GD2(慣性)過大或因負載過大使電動機堵轉而產生。
(3)再生過電壓保護 采用逆變器使電動機快速減速時,由于再生功率直流電路電壓將升高,有時超過容許值。可以采取停止逆變器運轉或停止快速減速的辦法,防止過電壓。
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(4)瞬時停電保護 對于數毫秒以內的瞬時停電,控制電路工作正常。但瞬時停電如果達數10ms以上時,通常不僅控制電路誤動作,主電路也不能供電,所以檢出后使逆變器停止運轉。
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(5)接地過電流保護 逆變器負載側接地時,為了保護逆變器有時要有接地過電流保護功能。但為了確保人身安全,需要裝設漏電斷路器。
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(6)冷卻風機異常 有冷卻風機的裝置,當風機異常時裝置內溫度將上升,因此采用風機熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器,檢出異常后停止逆變器。在溫度上升很小對運轉無防礙的場合,可以省略。
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2.異步電動機的保護
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(1)過載保護 過載檢出裝置與逆變器保護共用,但考慮低速運轉的過熱時,在異步電動機內埋入溫度檢出器,或者利用裝在逆變器內的電子熱保護來檢出過熱。動作頻繁時,可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。
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(2)超頻(超速)保護 逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規定值時,停止逆變器運轉。
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3.其他保護
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(1)防止失速過電流 急加速時,如果異步電動機跟蹤遲緩,則過電流保護電路動作,運轉就不能繼續進行(失速)。所以,在負載電流減小之前要進行控制,抑制頻率上升或頻率下降。對于恒速運轉中的過電流,有時也進行同樣的控制。
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(2)防止失速再生過電壓 減速時產生的再生能量使主電路直流電壓上升,為了防止再生過電壓保護電路動作,在直流電壓下降之前要進行控制,抑制頻率下降,防止不能運轉(失速)。
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