變頻器直流共母線在牽引機中的應用

    在化纖行業(yè)短纖維生產(chǎn)線中牽引機械應用非常廣泛。在滌綸紡絲生產(chǎn)線中，牽引機一般采用七輥牽引機，機上有七個牽引輥，屬于多軸聯(lián)動的機械系統(tǒng)，每個牽引輥都各由一臺電動機驅動，牽引輥電動機由變頻器驅動。

　　在生產(chǎn)過程中，由于絲束在每個牽引輥上的包角不一樣，當絲束以一定速度運動時，在每個輥上產(chǎn)生的力不一樣，有的輥會被拖動，驅動電動機處于發(fā)電狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為倒拖現(xiàn)象。產(chǎn)生倒拖現(xiàn)象的電動機向其供電裝置提供電能，這個電能被稱作“再生能量”。牽引機在運行時，由絲束作用產(chǎn)生倒拖現(xiàn)象的電動機就會向變頻器提供電能，當電動機提供的“再生能量”高于變頻器直流母線電壓時，“再生能量”開始向變頻器直流母線上的電容充電，使驅動該電動機的交流變頻器直流母線電壓過高。當變頻器直流母線電壓超過額定值時，變頻器過壓保護裝置啟動，致使牽引機停車無法正常生產(chǎn)。這樣的現(xiàn)象在生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生，影響了絲束產(chǎn)品的質量。

　　為了解決上述問題，實現(xiàn)智能化精確控制，保證牽引機安全可靠地運行，我們在設計生產(chǎn)牽引機時，采用了由艾默生變頻器組成的直流共母線的變頻牽引系統(tǒng)。牽引機上每一臺牽引輥的同步電動機，都由各自的一臺艾默生EV2000系列變頻器控制。我們將所有艾默生變頻器的直流母線接在一起，并在艾默生變頻器的直流母線上接一制動單元和制動電阻。當某一電動機處于倒拖運行時，其變頻器產(chǎn)生能量通過公共直流母線將能量回饋給處于電動狀態(tài)的變頻器，從而保持直流母線電壓的穩(wěn)定，使牽引機能正常生產(chǎn)。如果發(fā)生多臺以上的電動機處于倒拖運行時，處于發(fā)電狀態(tài)的電動機產(chǎn)生“再生能量”，不能被電動狀態(tài)的電動機所吸收，使變頻器直流母線電壓過高，這時制動單元和制動電阻起作用，將過高的直流母線電壓通過制動單元消耗在制動電阻上，從而保證牽引機正常生產(chǎn)。

　　在一般情況下，制動單元和制動電阻在剎車的時候起作用。這是因為在剎車的情況下，電動機在剎車電磁鐵的作用下迅速停止運轉，造成變頻器母線電壓過高，制動單元和制動電阻能快速地將變頻器母線電壓放掉，保證設備正常運轉。
　　在實際應用中我們采用了以下幾種直流共母線方式：大的變頻器帶小變頻器的控制方式；直流電源供電的控制方式；共AC母線、DC母線的控制方式。

　　用大的變頻器帶小變頻器的控制方式，這種方法中G變頻器的選用較大，一般選用的功率是其余變頻器的功率之和。G變頻器由交流供電，將G變頻器的直流母線電壓提供給其余的變頻器使用，母線共用，同時對每臺變頻器的充電。變頻器能同時運行，不會損壞變頻器。但由于G變頻器功率選用較大，變頻器的參數(shù)設定只能按變頻器的默認值設定，與變頻器驅動的電動機功率不相配，因此對該電動機的保護欠缺。這種控制方式只能用于電動機功率相差不太大的情況下，一般用于電動機功率小于10KW， 電動機總功率不大于100KW的情況。

　　直流電源供電的控制方式，這種方法使用直流電源代替上一種方案中的大變頻器，使G 變頻器與所帶的電動機相匹配，使每個變頻器都能對電動機進行很好地控制。這種控制方式，變頻器能同時運行，能用于電動機功率相差較大的情況下，電動機功率也可以在幾百千瓦以上。但是由于增加了整流電源或直流電源，增加了設計成本。

　　共AC母線、DC母線的控制方式，這種方法可以用于以上兩種情況，每臺變頻器帶一臺電動機，對該電動機的保護性能好。由于每個變頻器是交流供電，為了防止共母線時功率較小的變頻器對功率較大的變頻器充電，使功率較小的變頻器損壞，使用中變頻器的母線不能同時并接、同時運行，變頻器必須分時運行，即在各自的變頻器運行完成后自動將接觸器接通，將母線接通，共母線運行。

　　這三種直流母線連接方案在實際應用中能很好地解決倒拖現(xiàn)象產(chǎn)生的問題，保證牽引機安全可靠運行，提高了系統(tǒng)的控制精度和系統(tǒng)的可靠性，取得了很好的效果。