2018-04-16
本文介紹了泰州偉創(chuàng)變頻器及其公用直流母線在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用，克服了原系統(tǒng)的缺點(diǎn)，完善了系統(tǒng)功能，進(jìn)步了經(jīng)濟(jì)效益。
一、滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)的工作原理及原設(shè)計(jì)的缺陷
滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)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(jī)械，各單元機(jī)之間的運(yùn)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(jī)、卷曲機(jī)傳動(dòng)電機(jī)處于電動(dòng)工作狀態(tài)，而第一牽伸機(jī)、第二牽伸機(jī)傳動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)，也即控制第一牽伸機(jī)、第二牽伸機(jī)傳動(dòng)電機(jī)使其完成四象限運(yùn)行。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)大功率電機(jī)通過(guò)機(jī)械長(zhǎng)邊軸拖動(dòng)四臺(tái)單元機(jī)，其題目是：
（1）機(jī)械長(zhǎng)邊軸安裝調(diào)整困難，靠機(jī)械無(wú)級(jí)變速器調(diào)節(jié)牽伸倍率精度差，不直觀；
（2）單臺(tái)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)無(wú)法正確獲得；
（3）難以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，從而很難適應(yīng)較大牽伸倍率的需要。
二、系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)組成如圖2所示，系統(tǒng)由泰州偉創(chuàng)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(tái)變頻器的直流輸出相互連接構(gòu)成公用直流母線，提供能量在傳動(dòng)直流母線活動(dòng)的通路，使聯(lián)合機(jī)的同步及制動(dòng)控制更為靈活、方便。為確保變頻器上電后順利地掛上DC母線，或是在變頻器故障后快速地與DC母線斷開(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(hào)24VDC或干觸點(diǎn)信號(hào)輸出，其輸出信號(hào)至少包括：
（1）READY信號(hào)：該信號(hào)輸出有效則表示變頻器無(wú)故障，母線電壓正常，可以接受啟動(dòng)命令；
（2）FAULT信號(hào)：該信號(hào)輸出表示變頻器故障。母線上的半導(dǎo)體快速熔斷器，額定電壓通常可選700VDC，額定電流必須考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(fù)載的125%電流即可。K為直流接觸器，其額定電流同樣須根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)的最大電流來(lái)定，一 般情況下可以選額定負(fù)載的120%電流。
三、控制功能的實(shí)現(xiàn)
1、泰州偉創(chuàng)變頻器的特點(diǎn)
泰州偉創(chuàng)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(duì)電機(jī)的磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和正確控制，能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的調(diào)速運(yùn)行和轉(zhuǎn)矩控制。具有過(guò)壓、過(guò)流、缺相、過(guò)熱、過(guò)載、編碼器斷線等故障保護(hù)功能，支持應(yīng)急運(yùn)行。
2、控制原理：
（1）速度給定信號(hào)由PLC通過(guò)運(yùn)算后由PROFIBUS總線送給各單元變頻器；
（2）利用變頻器內(nèi)置PID功能完成PI調(diào)節(jié)，在實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)運(yùn)行情況適當(dāng)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(zhuǎn)編碼器，1000P/R，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。
3、變頻器的啟停控制
變頻器的啟停控制的啟停控制的邏輯圖如圖四所示，各單元機(jī)變頻器的啟停均由“變頻器無(wú)故障”、“牽伸機(jī)油泵開(kāi)”、“電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)開(kāi)”、“電機(jī)脫離制動(dòng)”、“系統(tǒng)已啟動(dòng)”五路信號(hào)控制，五路信號(hào)的邏輯控制由PLC完成，再由PLC輸出信號(hào)控制各單元變頻器。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),輸進(jìn)到逆變部分,這種配置稱為公用直流母線。泰州偉創(chuàng)公用直流母線是將多個(gè)泰州偉創(chuàng)變頻器的直流輸出相互連接形成公用直流母線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)配置，其作用是提供能量在傳動(dòng)直流母線間活動(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(tǒng)的應(yīng)用更為靈活方便。
4、公用直流母線的優(yōu)點(diǎn)
當(dāng)一臺(tái)單元機(jī)處于電動(dòng)，另一臺(tái)處于逆變狀態(tài)時(shí)，由于公用直流母線的作用，可使能量在傳動(dòng)直流母線間流通，實(shí)現(xiàn)能量的回饋互補(bǔ)，優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，由于使用公用直流母線可采用單一制動(dòng)器對(duì)多個(gè)進(jìn)行制動(dòng)，比單個(gè)傳動(dòng)單獨(dú)使用制動(dòng)單元更經(jīng)濟(jì)且維修方便。公用直流母線的中間直流電壓恒定，電容儲(chǔ)存并聯(lián)容量大，可以進(jìn)步系統(tǒng)功率因數(shù)，降低電網(wǎng)諧波電流，進(jìn)步系統(tǒng)用電效率。泰州偉創(chuàng)變頻器及其公用直流母線在滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了：
（1）一臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)單元機(jī)電機(jī)，可以正確檢測(cè)各單元機(jī)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，使聯(lián)合機(jī)系統(tǒng)的控制和保護(hù)性能更完善；
（2）調(diào)速系統(tǒng)可靠性高、控制靈活、操縱方便；
（3）實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，能適應(yīng)較大牽伸倍率的需要；
（4）公用直流母線的使用，優(yōu)化了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)步了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
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