变频器在多台风机起动、调速系统中的应用

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:500

作者：上海市电气自动化设计研究所（上海201108）

戴晔庞立宋秀丽江志敏

来源：《电源技术应用》

摘要：对在棉花加工等行业中具有推广价值的单台变频器多台风机起动、调速系统的组成和工作原理作了详细的说明。

关键词：变频器

plc

1 前言

在工业控制领域变频调速正越来越普遍地使用于各种调速系统中，它具有体积小、重量轻、安装操作简单、数据可靠、性能稳定、节电效果显著等优点。用在风机、水泵调速控制系统中具有软起动功能，减少了对电网的污染。而单台变频器既可用于多台风机软起动又可用于对某台风机调速，这在某些应用场合具有非常重要的现实意义。

新疆南部盛产棉花，相应建有许多棉花加工厂。在加工厂中不同工序间使用风机管道传送棉花，整个工厂大约有40台功率分别为15kw至75kw的风机，每一工序由3～4台风机分别控制不同的输送风管并由同一只配电柜供电。原系统采用y－δ转换方式起动风机，起动时对电网有一定的冲击。由于风机无法调速，使同一工序中的棉花输送速度不能完全一致，虽该系统对输送速度的控制要求并不很高，但长时间的累计误差导致管道堵塞的现象还是时有发生。一旦发生堵塞，必须关闭多道工序的风机，这极大地影响了生产效率。针对这一情况，我们使用了plc控制的变频调速系统，合理经济地解决了起动冲击电流和棉花堵塞的问题。

2 系统介绍

2.1 系统构成

本系统应用于四台风机组成的某一工序中,四台风机的功率均为55kw,系统主电路如图1所示。变频器输出端通过接触器q11、q21、q31、q41分别控制四台电机，同时，接触器q12、q22、q32、q42经热继电器分别将电机连接至电网。在本系统中，变频器使用了日本安川公司的vs616g555kw。

用于逻辑控制和软件连锁的plc采用了日本三菱公司的fx2－48点，其输出点通过中间继电器j控制相对应的接触器，如图2所示。

2.2 工作原理

该系统改造的主要目的有两点：

(1)替代原有的y－δ起动方式以减少风机起动时对电网的冲击；

(2)操作工可根据情况对某台风机调速，杜绝棉花堵塞现象的发生。

以风机m1为例：起动时首先q11闭合，风机变频软起动，当到达同步转速后，按“切换按钮”，使q11、q12切换，q11接至电网。依此类推，可分别起动每台风机。如果某台风机需要调速，则由变频器直接驱动，根据要求调速。

2.3 技术关键

本系统由于采用单台变频器多电机切换，因此切换时对变频器的保护是控制系统可靠运行的关键，系统中采用了硬件和软件相配合的双重保护。硬件连锁中，充分利用了安川变频器多机能输入、输出接点。起动过程中，当plc接到起动信号后，将首先判别变频器是否有0hz信号，以此保证电机必须由0hz开始起动；为减少切换时的电流冲击，只有当变频器输出频率达到50hz时，才可切换至电网。切换时，当q11断开前，必须将变频器输出置零，而且q11和q12通过硬件连锁以保证不会同时闭合。在本系统中，将变频器8号多机能输入接点设置为“外部自由运转停止”功能用于切换时保证变频器输出为零；25号多机能输出接点设置为“0hz信号”、28号多机能输出接点设置为“50hz信号”供系统起动和切换时检测，输出接点输入plc通过软件连锁，反馈至变频器输入接点。plc保证变频器不会同时带动两台风机。风机起动、切换过程如图3所示。

2.4 调试过程

在调试过程中发现，切换时由于接触器释放和吸合存在着的延时，电机的转速会随着负载的不同而下降，这使电机切换至电网时产生电流冲击。在这种情况下，对不同负载的风机的切换频率进行了不同的设置，令切换频率均大于50hz，惯量小的负载切换频率设置高一些，惯量大的负载设置小一些，通过切换时检测电流设置相应的切换频率，使