根据用户的要求和我们所了解的现场实际情况,我们将该提升系统的以下方案进行综合设计:
按照电压等级,本系统划分为传动部分和控制部分。
传动部分主要由ISU(IGBT供电单元)、以及多个INU(逆变单元)组成。控制部分主要由ACU(辅助控制单元)ICU(进线控制单元)和DCU(传动控制单元)组成。
3.1传动部分设计
本系统中包括5个传动点,分别由不同容量的变频器进行控制。应用中用到的规格为ACS800-R7i和ACS800-R8i两种不同的模块。各模块内部功率电感元件均为IGBT。其选型参考范围为:
R7i:55-1功率电感器制作60kW380-690V
各传动点由其各自的控制单元来控制,并且由PLC或上位机通过通讯器件进行协调控制以达到应用目的。
由于应用对象——提升系统的四象限运行的特殊性,系统可以将电机在发电运行状态下产生的电量回馈到电网中去,以达到节能的目的。在此运行状态下,电路运行状态相反。
变频器容量的选定一般要满足表1所列的要求。
式中:Pm-负载要求的电动机轴输出,(kVA);
VN-额定输出电压(V);
IN-额定输出电流(A);
η-电机效率;
k-电流波形补偿系数;
-电机的功率因素。
选用的变频器的容量要比电机的额定容量大一档。
3.2供电单元选型及设计
(1)滤波器单元(LCL)
LCL滤波器单元由两个规格为R8i的滤波器模块组成。主要用来对电路输入端的高频和中频信号进行滤波,同时也可以防止电路中的高频开关信号进入电网。该模块主要由电感和电容构成。电感用于平波,电容用于过滤高次谐波。
(2)IGBT供电单元
IGBT供电单元是整流部分的核心部件。其主要功能是将来自电网的交流电转换为变频器可用的中间直流电。IGBT元件的触发和关断由控制部分的RMIO模压电感器生产厂板进行控制。整流部分按功率电感器生产商照逆变部分同时工作时的最大功率来选择容量。
本系统中整流部分采用的IGBT整流模块为ACS800-204-1510-5
IGBT供电单元包括一个IGBT供电模块,一个进线滤波器(LCL滤波器),交流和直流熔断器及其他可选设备。IGBT供电模块将输入的三相交流电变为直流电向传动单元中间直流回路供电。进而,中间直流回路向驱动电机的逆变器供电。中间直流回路可以接入多个逆变器(又称多传动)。线路滤波器(LCL)用来抑制交流电压畸变和电流谐波。IGBT供电单元是一个四象限脉冲整流器,四象限脉冲整流器可以向中间直流回路供电,也可以将中间直流回路的能量回馈回电网。一般情况下,四象限脉冲整流器将中间直流回路的电压控制在输入线电压峰值以下。通过对一个参数进行设置,可以使中间直流电路的电压更高,以减少电网电压扰动对传动装置的影响。