摘要：本文介紹了艾默生CT EV3000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，完善了系統(tǒng)功能，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1． 滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)的工作原理及原設(shè)計的缺陷

滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)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的化纖聯(lián)合機(jī)械，各單元機(jī)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(jī)、卷曲機(jī)傳動電機(jī)處于電動工作狀態(tài)，而第一牽伸機(jī)、第二牽伸機(jī)傳動電機(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)傳動電機(jī)使其完成四象限運行。

傳統(tǒng)設(shè)計是由一臺變頻器控制一臺大功率電機(jī)通過機(jī)械長邊軸拖動四臺單元機(jī)，其問題是：（1）機(jī)械長邊軸安裝調(diào)整困難，靠機(jī)械無級變速器調(diào)節(jié)牽伸倍率精度差，不直觀；（2）單臺電機(jī)運行參數(shù)無法準(zhǔn)確獲得；（3）難以實現(xiàn)四象限運行，從而很難適應(yīng)較大牽伸倍率的需要。

圖1 滌綸短絲牽伸聯(lián)合機(jī)示意圖
2． 系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)組成如圖2所示，系統(tǒng)由艾默生CT EV3000矢量型變頻器、斬波制動器、制動電阻器、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(gòu)成公用直流母線，提供能量在傳動直流母線流動的通路，使聯(lián)合機(jī)的同步及制動控制更為靈活、方便。

圖2 控制系統(tǒng)組成示意圖
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母線斷開以進(jìn)一步縮小變頻器故障范圍，使用在該場合的變頻器必須要有信號24VDC或干觸點信號輸出，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故障，母線電壓正常，可以接受啟動命令；（2）FAULT信號：該信號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?？蛇x700VDC，如Bussman的FWP系列或Gouldshawmut的A70P系列，額定電流必須考慮到驅(qū)動電機(jī)在電動或制動時的最大能量，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，如ABB的EHDB系列，額定電壓650VDC，其額定電流同樣須根據(jù)驅(qū)動電機(jī)制動時的最大電流來定，一般情況下可以選額定負(fù)載的120%電流。

3． 控制功能的實現(xiàn)

3．1 EV3000變頻器的特點

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，通過對電機(jī)的磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的調(diào)速運行和轉(zhuǎn)矩控制。具有過壓、過流、缺相、過熱、過載、編碼器斷線等故障保護(hù)功能，支持應(yīng)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通過運算后由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)，在實際運行中可根據(jù)運行情況適當(dāng)改變；（3）編碼器選用日本光洋高可靠性集電極開路輸出型旋轉(zhuǎn)編碼器，1000P/R，從而實現(xiàn)閉環(huán)運行。

圖3 控制原理框圖
3．3 變頻器的啟停控制

變頻器的啟?？刂频膯⑼？刂频倪壿媹D如圖四所示，各單元機(jī)變頻器的啟停均由“變頻器無故障”、“牽伸機(jī)油泵開”、“電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)開”、“電機(jī)脫離制動”、“系統(tǒng)已啟動”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(jī)速度控制

聯(lián)合機(jī)速度控制以第三牽伸機(jī)的速度為基準(zhǔn)，通過設(shè)定相鄰單元機(jī)之間的倍率關(guān)系，PLC通過運算后由PROFIBUS總線將速度信號送給相應(yīng)變頻器；運行速度、倍率參數(shù)的設(shè)定、顯示均在西門子TP177A觸摸屏上實現(xiàn)，大大方便了操作人員修改參數(shù)和監(jiān)視設(shè)備運行情況。

3．5變頻器主要參數(shù)設(shè)置

功能碼 設(shè)定參數(shù)備注
F0.02 1 控制方式為閉環(huán)控制方式
F0.03 6 頻率設(shè)定方式為通訊給定
F0.05 1 運行命令為端子控制
F0.10 10S加速時間設(shè)定
F0.11 10S減速時間設(shè)定
F5.11 0 變頻器準(zhǔn)備就緒
F9.00 4:19200bps 波特率選擇
F9.01 0 數(shù)據(jù)格式
F9.03 4 PPO模式選擇

4 EV3000公用直流母線

4．1 EV3000公用直流母線

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,輸入到逆變部分,這種配置稱為公用直流母線。EV3000公用直流母線是將多個EV3000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直流母線間流動的通路，使一部分處于電動狀態(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。

4．2 公用直流母線的優(yōu)點

當(dāng)一臺單元機(jī)處于電動，另一臺處于逆變狀態(tài)時，由于公用直流母線的作用，可使能量在傳動直流母線間流通，實現(xiàn)能量的回饋互補，優(yōu)化系統(tǒng)的動態(tài)特性，由于使用公用直流母線可采用單一制動器對多個進(jìn)行制動，比單個傳動單獨使用制動單元更經(jīng)濟(jì)且維修方便。公用直流母線的中間直流電壓恒定，電容儲存并聯(lián)容量大，可以提高系統(tǒng)功率因數(shù)，降低電網(wǎng)諧波電流，提高系統(tǒng)用電效率。

5 結(jié)束語

EV3000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，實現(xiàn)了：（1）一臺變頻器拖動一臺單元機(jī)電機(jī)，可以準(zhǔn)確檢測各單元機(jī)電機(jī)運行狀態(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、操作方便；（3）實現(xiàn)四象限運行，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)動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

參 考 文 獻(xiàn)
（1）艾默生CT EV3000高性能矢量控制變頻器用戶手冊。
（2）李方圓著《淺談變頻器的兩種制動方式》。

[作者簡介] 夏旺平: 湖南邵陽紡織機(jī)械有限公司化纖研究所電氣高級工程師，主要從事化纖機(jī)械的電氣自動控制設(shè)計工作。(end)