摘要：本文介紹了艾默生CT EV3000變頻器及其公用直流母線(xiàn)在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機中的應用，克服了原系統的缺點(diǎn)，完善了系統功能，提高了經(jīng)濟效益。
 
    滌綸短絲牽伸聯(lián)合機的工作原理及原設計的缺陷

    滌綸短絲牽伸聯(lián)合機示意圖如圖1所示，它是一種完成滌綸化學(xué)纖維牽伸卷曲成型的多單元傳動(dòng)的化纖聯(lián)合機械，各單元機之間的運行速度保持一定的比率關(guān)系，從而完成化學(xué)纖維牽伸卷曲成型。第三牽伸機、卷曲機傳動(dòng)電機處于電動(dòng)工作狀態(tài)，而第一牽伸機、第二牽伸機傳動(dòng)電機處于發(fā)電工作狀態(tài)，也即控制第一牽伸機、第二牽伸機傳動(dòng)電機使其完成四象限運行。
 
    傳統設計是由一臺變頻器控制一臺大功率電機通過(guò)機械長(cháng)邊軸拖動(dòng)四臺單元機，其問(wèn)題是：
 
    （1）機械長(cháng)邊軸安裝調整困難，靠機械無(wú)級變速器調節牽伸倍率精度差，不直觀(guān)；

    （2）單臺電機運行參數無(wú)法準確獲得；

    （3）難以實(shí)現四象限運行，從而很難適應較大牽伸倍率的需要。

圖1  滌綸短絲牽伸聯(lián)合機示意圖

    系統組成

    控制系統組成如圖2所示，系統由艾默生CT EV3000矢量型變頻器、斬波制動(dòng)器、制動(dòng)電阻器、接觸器K1、K2、K3、K4及一些快熔組成。四臺變頻器的直流輸出相互連接構成公用直流母線(xiàn)，提供能量在傳動(dòng)直流母線(xiàn)流動(dòng)的通路，使聯(lián)合機的同步及制動(dòng)控制更為靈活、方便。

圖2  控制系統組成示意圖

    為確保變頻器上電后順利地掛上DC母線(xiàn)，或是在變頻器故障后快速地與DC母線(xiàn)斷開(kāi)以進(jìn)一步縮小變頻器故障范圍，使用在該場(chǎng)合的變頻器必須要有信號24VDC或干觸點(diǎn)信號輸出，其輸出信號至少包括：

    （1）READY信號：該信號輸出有效則表示變頻器無(wú)故障，母線(xiàn)電壓正常，可以接受啟動(dòng)命令；

    （2）FAULT信號：該信號輸出表示變頻器故障。母線(xiàn)上的半導體快速熔斷器，額定電壓通?？蛇x700VDC，如Bussman的FWP系列或Gouldshawmut的A70P系列，額定電流必須考慮到驅動(dòng)電機在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的最大能量，一般情況下可以額定負載的125%電流即可。K為直流接觸器，如ABB的EHDB系列，額定電壓650VDC，其額定電流同樣須根據驅動(dòng)電機制動(dòng)時(shí)的最大電流來(lái)定，一般情況下可以選額定負載的120%電流。

    控制功能的實(shí)現

    3．1  EV3000變頻器的特點(diǎn)

    EV3000系列變頻器是高品質(zhì)、多功能、低噪聲的矢量控制通用變頻器，通過(guò)對電機的磁通電流和轉矩電流的解耦控制，實(shí)現了對轉矩的快速響應和準確控制，能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的調速運行和轉矩控制。具有過(guò)壓、過(guò)流、缺相、過(guò)熱、過(guò)載、編碼器斷線(xiàn)等故障保護功能，支持應急運行。

    3．2 控制原理

    控制原理框圖如圖3所示。其原理是

    （1）速度給定信號由PLC通過(guò)運算后由PROFIBUS總線(xiàn)送給各單元變頻器；

    （2）利用變頻器內置PID功能完成PI調節，在實(shí)際運行中可根據運行情況適當改變；

    （3）編碼器選用日本光洋高可靠性集電極開(kāi)路輸出型旋轉編碼器，1000P/R，從而實(shí)現閉環(huán)運行。
                       

圖3   控制原理框圖

    3．3 變頻器的啟?？刂?/P>

    變頻器的啟?？刂频膯⑼？刂频倪壿媹D如圖四所示，各單元機變頻器的啟停均由“變頻器無(wú)故障”、“牽伸機油泵開(kāi)”、“電機冷卻風(fēng)機開(kāi)”、“電機脫離制動(dòng)”、“系統已啟動(dòng)”五路信號控制，五路信號的邏輯控制由PLC完成，再由PLC輸出信號控制各單元變頻器。

圖４　控制原理圖

    3．4 聯(lián)合機速度控制

    聯(lián)合機速度控制以第三牽伸機的速度為基準，通過(guò)設定相鄰單元機之間的倍率關(guān)系，PLC通過(guò)運算后由PROFIBUS總線(xiàn)將速度信號送給相應變頻器；運行速度、倍率參數的設定、顯示均在西門(mén)子TP177A觸摸屏上實(shí)現，大大方便了操作人員修改參數和監視設備運行情況。

    3．5變頻器主要參數設置

    4．1 EV3000公用直流母線(xiàn)

    將電壓型變頻器的二極管整流橋的直流輸出端之間連接起來(lái),輸入到逆變部分,這種配置稱(chēng)為公用直流母線(xiàn)。EV3000公用直流母線(xiàn)是將多個(gè)EV3000變頻器的直流輸出相互連接形成公用直流母線(xiàn)結構的系統配置，其作用是提供能量在傳動(dòng)直流母線(xiàn)間流動(dòng)的通路，使一部分處于電動(dòng)狀態(tài)而另一部分處于逆變狀態(tài)，系統的應用更為靈活方便。

    4．2 公用直流母線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

    當一臺單元機處于電動(dòng)，另一臺處于逆變狀態(tài)時(shí)，由于公用直流母線(xiàn)的作用，可使能量在傳動(dòng)直流母線(xiàn)間流通，實(shí)現能量的回饋互補，優(yōu)化系統的動(dòng)態(tài)特性，由于使用公用直流母線(xiàn)可采用單一制動(dòng)器對多個(gè)進(jìn)行制動(dòng)，比單個(gè)傳動(dòng)單獨使用制動(dòng)單元更經(jīng)濟且維修方便。公用直流母線(xiàn)的中間直流電壓恒定，電容儲存并聯(lián)容量大，可以提高系統功率因數，降低電網(wǎng)諧波電流，提高系統用電效率。
結束語(yǔ)
 
    EV3000變頻器及其公用直流母線(xiàn)在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機中的應用，實(shí)現了：

    （1）一臺變頻器拖動(dòng)一臺單元機電機，可以準確檢測各單元機電機運行狀態(tài)參數，使聯(lián)合機系統的控制和保護性能更完善；
 
    （2）調速系統可靠性高、控制靈活、操作方便；

    （3）實(shí)現四象限運行，能適應較大牽伸倍率的需要；

    （4）公用直流母線(xiàn)的使用，優(yōu)化了系統動(dòng)態(tài)特性，提高了系統的工作穩定性。
                    
    參  考  文  獻

    （1）艾默生CT EV3000高性能矢量控制變頻器用戶(hù)手冊。

    （2）李方圓著(zhù)《淺談變頻器的兩種制動(dòng)方式》。

    [作者簡(jiǎn)介]

    夏旺平:  湖南邵陽(yáng)紡織機械有限公司化纖研究所電氣高級工程師，主要從事化纖機械的電氣自動(dòng)控制設計工作。