摘  要：本文通過對新疆伊寧市水利工程中實(shí)現(xiàn)變頻三臺水泵進(jìn)行一拖三無擾切換改造來分析高壓變頻器在一拖多的水泵上的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器 無擾切換 水泵

1. 引言

伊寧市匹里青河水利揚(yáng)水工程為伊寧市水務(wù)局總投資2876.04萬元，實(shí)施匹里青河供水工程，解決了潘津鄉(xiāng)、達(dá)達(dá)木圖鄉(xiāng)、園藝場、原種場以及克伯克于孜鄉(xiāng)8萬余名農(nóng)牧民的飲水問題，并為全市農(nóng)村供水的遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用為目的，狠抓飲水安全、防洪護(hù)堤、節(jié)水灌溉、水土保持等工程建設(shè)，讓偏遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)群眾用上了“自來水”、“放心水”，也為伊寧市經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的支撐和保障。

2. 現(xiàn)場環(huán)境和工藝介紹

a. 現(xiàn)場溫度：-32℃-45℃之間。供水溫度3℃-45℃時供水

b. 現(xiàn)場濕度：相對濕度小于65%；晝夜溫差較大，。

c. 有無粉塵：粉塵成分（灰塵），粉塵濃度小。

d. 現(xiàn)場變頻器型號：GD5000-A1000-10-S

e. 負(fù)載設(shè)備名稱：離心泵。

對于揚(yáng)水站的現(xiàn)場工藝比較簡單就是用三臺功率我800KW/ 10KV的高壓水泵把水從海拔較低的河里提升到25米的渠里詳見現(xiàn)場照片

3. 變頻改造方案

3.1 一次回路方案

選用一拖三無擾切換，方案的優(yōu)點(diǎn)就是可最大限度避免變工頻切換時因相位角不一致引起的電流波動對上級開關(guān)的影響和對較小變壓器容量的保護(hù)功能。切換過程對電機(jī)和電網(wǎng)無沖擊；靈活的實(shí)現(xiàn)變頻切換到工頻，工頻切換到變頻。

一次回路圖如下所示：

圖3 一拖三無擾切換方案

一拖三無擾切換有接觸器：KM1、KM2、KM3；KM01、KM02、KM03；手動刀閘QS1、勿擾卻換部分L1和KM11組成。旁路柜嚴(yán)格按照“五防”聯(lián)鎖要求設(shè)計，對應(yīng)的變頻器輸出接觸器和旁路接觸器開關(guān)電氣閉鎖，同時只允許一臺變頻器進(jìn)線接觸器開關(guān)閉合、同時只允許一臺變頻器出線接觸器開關(guān)閉合，完全能夠保證變頻調(diào)速系統(tǒng)安全運(yùn)行。

1）電機(jī)M1變頻啟動時QS1、KM11、KM1閉合。變頻器拖動電機(jī)至工頻時，KM11斷開，KM01閉合此時工頻旁路電源和變頻器同時給電機(jī)供電。當(dāng)共變頻的相位角一致時KM1斷開，電機(jī)M1實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行

2）電機(jī)M2變頻啟動時QS1、KM11、KM2閉合。變頻器拖動電機(jī)至工頻時，KM11斷開，KM02閉合此時工頻旁路電源和變頻器同時給電機(jī)供電。當(dāng)共變頻的相位角一致時KM2斷開，電機(jī)M2實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行

3）電機(jī)M3變頻啟動時QS1、KM11、KM3閉合。變頻器拖動電機(jī)至工頻時，KM11斷開，KM03閉合此時工頻旁路電源和變頻器同時給電機(jī)供電。當(dāng)共變頻的相位角一致時KM3斷開，電機(jī)M3實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行

  

圖3切換電流圖

 3.2 控制模式

Goodrive5000系列矢量型高壓變頻器控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內(nèi)部自帶PID調(diào)節(jié)器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無PG的矢量控制四種控制模式可選。系統(tǒng)反應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。最多可支持1拖4。控制柜門設(shè)置就地/遠(yuǎn)程一鍵轉(zhuǎn)換開關(guān)。就地控制通過10.4寸觸摸屏交互式人機(jī)界面可實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示，對變頻器的各種操作以及運(yùn)行和故障情況的實(shí)時記錄；遠(yuǎn)程控制可通過DCS或操作箱實(shí)現(xiàn)對變頻器的操作和監(jiān)控。本項(xiàng)目考慮安全性采用硬線連接模式。通過中控PLC控制器的程序設(shè)計和工控機(jī)的界面組態(tài)，可方便地實(shí)現(xiàn)通風(fēng)風(fēng)量的無級平滑調(diào)節(jié)；主、備用風(fēng)機(jī)的一鍵切換；抽風(fēng)/反風(fēng)的迅速轉(zhuǎn)換；故障、運(yùn)行記錄和能耗的實(shí)時監(jiān)控和熱/冷備用模式及手動/自動方式的自由切換，從而最大限度地提高該礦通風(fēng)系統(tǒng)的控制靈活性和安全可靠程度。

運(yùn)行照片

  

現(xiàn)場照片

4. 英威騰變頻器原理和特點(diǎn)

4.1、英威騰變頻器原理

GD5000系列矢量型高壓變頻器控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM三核模式，內(nèi)部自帶PID調(diào)節(jié)器，VF控制、矢量化的VF控制、有PG的矢量控制、無PG的矢量控制四種控制模式可選。

英威騰Goodrive5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多重化移相多單元串聯(lián)正弦脈寬調(diào)制(SPWM)疊壓技術(shù)，直接“高-高”式，功率模塊為交-直-交型電壓源變頻調(diào)速器。

圖2 高壓變頻器系統(tǒng)示意

高壓變頻器是由多個單元串聯(lián)而成，通過將多個低壓功率模塊的輸出疊加起來得到高壓輸出。高壓變頻器的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。

 

4.2、英威騰變頻器特點(diǎn)

1）同級旁路和中性點(diǎn)偏移旁路

當(dāng)某個功率單元發(fā)生故障時可自動旁路運(yùn)行，變頻器不停機(jī)，即在每個功率單元輸出端之間并聯(lián)旁路電路，當(dāng)功率單元故障時，封閉對應(yīng)功率單元IGBT的觸發(fā)信號，然后讓旁路導(dǎo)通，保證電機(jī)電流能通過，仍形成通路。為保證三相輸出電壓對稱，有的系統(tǒng)是在旁路故障功率單元的同時，另外兩相對應(yīng)的兩個功率單元也同時旁路。

2）全頻段轉(zhuǎn)速追蹤啟動：無論電機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)為何種狀態(tài)，能夠精準(zhǔn)追蹤啟動可設(shè)定的允許等待時間內(nèi)電源跌落等瞬時故障恢復(fù)0.1～1秒內(nèi)自動啟動變頻器直接運(yùn)轉(zhuǎn)頻率輸出，拖動電動機(jī)運(yùn)行至設(shè)定狀態(tài)

3）瞬停不停，主電路掉電（1-5）s不停機(jī)，保證了因系統(tǒng)電源瞬時停電帶來設(shè)備突然停機(jī)的不良影響。

4）運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控功能、運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時記錄功能、告警及故障保護(hù)功能、故障查詢功能、波形顯示功能；過載、過流保護(hù)；缺相保護(hù)；過壓、欠壓、過溫、超速等保護(hù)功能；

5）優(yōu)良的低頻補(bǔ)償性能（可1Hz滿扭矩輸出）。通過采用先進(jìn)的死區(qū)補(bǔ)償和低頻抑制振蕩算法，在矢量控制和V/F控制方式下，低頻時具有很好的輸出性能。并具有低頻自動轉(zhuǎn)矩提升功能，能夠在低頻下獲得較好的低頻轉(zhuǎn)矩特性。

5. 結(jié)束語

采用變頻器裝置調(diào)速啟動后，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)的軟啟動，可以避免大電流啟動沖擊造成對電機(jī)絕緣的影響，減少電動機(jī)維修量，節(jié)約維修費(fèi)用，使電機(jī)壽命延長，也減少了管道的振動與磨損。平滑調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力，其獨(dú)有的特點(diǎn)更適合中國的國情，非常適用于水利工程的技術(shù)改造和升級。希望我們的產(chǎn)品產(chǎn)品更加系列化、多樣化、產(chǎn)品質(zhì)量更上一層樓更好的滿足各種工況場合的應(yīng)用，使其成為我國高壓大功率電動機(jī)直接變頻調(diào)速的主導(dǎo)產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

【1】  《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗(yàn)條例》   水利電力出版社

【2】  《GD5000系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

更多詳情，請訪問官網(wǎng)www.invt.com.cn 或關(guān)注微信服務(wù)號

關(guān)于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的工業(yè)自動化和能源電力領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有15家控股子公司，分駐于全國的12大研發(fā)中心，申請各類專利700多件，依托于電力電子、電氣傳動、自動控制、信息技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，主要產(chǎn)品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、SVG、UPS、電機(jī)和電主軸、光伏逆變器、節(jié)能減排在線管理系統(tǒng)、軌道交通牽引系統(tǒng)、新能源汽車電控系統(tǒng)等。英威騰現(xiàn)有員工2000多人，大型生產(chǎn)基地3個，營銷網(wǎng)絡(luò)遍布國內(nèi)及海外60多個國家和地區(qū)。