1  引言

    隨著輪胎市場的發(fā)展，用戶對輪胎中的骨架材料簾子布的要求逐漸提高。根據(jù)市場需要，筆者對原有的紡絲系統(tǒng)進(jìn)行了改造，以滿足生產(chǎn)增速、高強(qiáng)力工業(yè)絲等的試驗(yàn)要求。在該系統(tǒng)的改造中，筆者首次采用通用型變頻器作為牽伸電機(jī)的電源裝置，代替原有的專用型變頻器，使用效果良好。

2  系統(tǒng)分析

    原紡絲變頻器系統(tǒng)采用日本明電舍紡絲專用型VT630變頻器，它由電源分支盤、順變換盤（整流盤）、1G變頻器盤、2G變頻器盤、3G變頻器盤組成，1G、2G、3G變頻器通過MCC（控制中心）控制柜分別為2個區(qū)段12錠1G、PR、2G、3G電機(jī)供電；制動回路采用單獨(dú)制動電源；所用電機(jī)為永磁同步電機(jī)，由現(xiàn)場按鈕控制MCC控制柜內(nèi)接觸器來實(shí)現(xiàn)每錠1G、PR、2G、3G牽伸電機(jī)的硬啟動。

    改造后VT230S變頻系統(tǒng)（如圖1所示）是由紡絲現(xiàn)場1G、PR、2G、3G按鈕分別控制單臺變頻器的啟動和停止，電機(jī)采用軟啟動運(yùn)行方式。

    由于紡絲牽伸電機(jī)轉(zhuǎn)速不同（3G/2G/1G=1.68/1/0.30），牽伸電機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)速相差較大，在牽伸作用下1G、2G電機(jī)容易處于發(fā)電狀態(tài)，特別是當(dāng)1G或2G電機(jī)突然停止時會引起變頻器直流過電壓而跳閘，甚至導(dǎo)致變頻器整流元件燒壞，因此將三臺VT230S變頻器內(nèi)部直流母排并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)回饋能量的吸收，三臺變頻器主回路共用一個電源開關(guān)，禁止單獨(dú)停送電。

    為防止控制中心按鈕信號受電磁干擾引起變頻器誤動作，變頻器采用二線控制模式，控制回路增加了中間繼電器KA1、KA2、KA3分別控制1G、2G、3G變頻器的啟、停。

    為滿足現(xiàn)場快速制動需要，特增加大功率外置DBR（直流制動單元），以防止快速停車制動時直流母排回饋電壓過高。

    根據(jù)1G、2G、3G變頻器軟啟動輸出電流測定結(jié)果，3G變頻器選用THYFREC-VT230S-015H型，最大輸出電流為31A；1G、2G變頻器功率選用雖然可以小一些，但考慮三臺變頻器直流母排并聯(lián)，整流器件應(yīng)匹配，所有三臺變頻器均選用同一型號。

    當(dāng)變頻器故障時，變頻器端子FA、FB、FC輸出開、閉信號，用于停車和故障指示。

圖1  VT230S變頻器系統(tǒng)

3  調(diào)試中的故障現(xiàn)象及對策

    2G、3G電機(jī)試運(yùn)行過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速有失步現(xiàn)象發(fā)生，逐漸調(diào)節(jié)參數(shù)A02（轉(zhuǎn)矩提升）從3.7至4.5后現(xiàn)象消失。但此參數(shù)的提高會引起電機(jī)啟動電流快速上升而導(dǎo)致變頻器過流跳閘。

    調(diào)試中發(fā)現(xiàn)3G變頻器頻繁發(fā)生“過負(fù)荷”跳閘現(xiàn)象，根據(jù)觀察對啟動電流的最大值B00－6（電機(jī)額定電流設(shè)定）進(jìn)行調(diào)整，并將B18－0（過流限制）從150調(diào)至250后正常。此參數(shù)應(yīng)與變頻器額定輸出電流相匹配，否則易引起變頻器過流跳閘。

    3G電機(jī)減速停車時間設(shè)定低于5秒時，電機(jī)不能按時停車，經(jīng)查系直流母排回饋電壓過高造成變頻器停車減速時間自我限制，結(jié)合現(xiàn)場操作要求，將減速停車時間（A01－1參數(shù)）調(diào)整為8秒可以正常停車。

    在現(xiàn)場啟動變頻器時，多次引起上級主電源漏電開關(guān)動作，經(jīng)查為控制盤內(nèi)電源零、地混用，而220V控制電源直接取自地線未通過漏電開關(guān)，后選用380/220V變壓器作為該系統(tǒng)控制電源。因變頻器工作中存在大量高次諧波且線路較長，所有主回路中有一定電容電流存在，該系統(tǒng)原設(shè)計(jì)選用主電源漏電開關(guān)動作電流為30mA（民用型），易引起誤動作，改用200mA（工業(yè)用）后主電源漏電開關(guān)誤動作現(xiàn)象消失。

4  系統(tǒng)性能評價

    本系統(tǒng)為非成套專利設(shè)備且省去了專用整流環(huán)節(jié)，成本低；系統(tǒng)具有各種保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少了故障率，降低了維修費(fèi)用。

    本系統(tǒng)由一臺變頻器軟啟動帶動一對電機(jī)運(yùn)行的方式，使控制更加方便，簡化了系統(tǒng)流程，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，為試驗(yàn)工藝參數(shù)的調(diào)整提供了便利的條件。電機(jī)可以在設(shè)置好的V/F曲線上平滑的啟動、調(diào)速、制動，減少了啟動時的電流沖擊，減少了對電網(wǎng)系統(tǒng)及電機(jī)的影響。

    變頻器操作面板VT230-OP1實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對話，運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)一目了然，除了一般的頻率、電流、電壓外，還能監(jiān)視電機(jī)轉(zhuǎn)矩、輸出功率、累計(jì)運(yùn)行時間等20多種數(shù)據(jù)，能夠自動診斷異常部位的故障情況，記錄最近發(fā)生的幾次故障及故障時的運(yùn)行參數(shù)，為分析系統(tǒng)故障原因提供參考。

    該變頻器用IGBT作為開關(guān)器件，具有波形好，效率高，噪音低，體積小，壽命長的優(yōu)點(diǎn)。在控制方式上采用先進(jìn)的磁通矢量控制和V/F控制。特別是在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載情況下，過載能力達(dá)到額定電流的150％（1分鐘），非常適合永磁同步電機(jī)啟動。另外該變頻器還具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、計(jì)算機(jī)接口、PLC編程等多種優(yōu)點(diǎn)。

5  結(jié)語

    該系統(tǒng)投入使用半年來運(yùn)行良好，應(yīng)用的成功改變了原紡絲電氣系統(tǒng)只能采用專用變頻器的歷史，證明了通用變頻器經(jīng)過改造后可替代原有的專用變頻器，為以后紡絲變頻系統(tǒng)改造提供了新思路。

參考文獻(xiàn)：
[1]  明電變頻調(diào)速器THYFREC-VT230S使用說明書[Z]. 明電舍株式會社. 2000, 9.