变频器由整流、滤波、逆变及控制回路等部分组成。隔离变压器次级交流电源经整流、滤波后变成直流电源,控制回路有规则地控制逆变器中半导体功率器件的导通与关断,使之向异步电动机输出电压和频率可变的电源,驱动电机运行。
主电路图此电路的主要特点包括:1)采用IGCT功率半导体器件逆变单元采用了集成型门换向晶闸管(IGCT),既具有类似于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的高速开关特性;也具有类似于门极可关断晶闸管(GTO)的高电压阻断能力和低耗特性。
2)采用无熔断器保护逆变单元采用功率电路结构来保护,用两只IGCT将输入整流桥与直流母排及逆变器分隔开,这样就完全不需要熔断器。当直流母排、逆变器发生故障或变频器1外部出现短路时,作保护用的IGCT能在25微秒以内断开,实现快速保护。
3)采用正弦波滤波器逆变单元在其输出部分配有一个有效的低通LC正弦波滤波器。选择的低通频率刚好低于逆变器输出部分所使用的*低开关频率。这就大大提高了施加到电动机上的电压和电流的纯度。其主要益处在于,很大程度上消除谐波发热;电压振荡以及由此而产生的电动机输入端倍压现象不再存在;由容性藕合高频电流引起的电动机轴承故障也不再存在。
4)采用直接转矩控制直接转矩控制技术(DTC)同时结合了高性能的磁通控制和对电机转矩的直接控制。在保持转矩或速度特性的基础上,应用了无传感器的磁通矢量控制技术。同时具有零转速时输出满转矩、瞬时掉电保护以及自起动特点等。
水厂取水水源为汉江水,每年汛期和枯水期水位差较大,*高水位为+30.5m,*低水位为+13.0m(均为武汉关水位)。岸边明渠标高+26.0m(为黄海水位高程)。目前,封闭供水系统中,水泵机组变频调速的转速由出水管的压力参数来确定。当封闭管网压力上升时,降低水泵转速,以避免压力进一步上升,保护管网系统,节省输送功率。当封闭管网压力下降时,提高水泵转速,以保障管网系统供水压力要求。而在水通过短距离输水管,再进入开放式明渠的配水方式则不能用测取压力的方式来确定转速。
这是因为其配水管道较短,管道尾部水敞开流向开放式明渠。压力小而且有时形成自流无压状态。本系统采用开放式明渠的配水方式,不能简单根据供水压力来控制变频调速的电机转速。扬程H与流量Q关系如所示。从曲线上可以看出,在同一流量点Q2处,转速n不同对应的扬程H也不同。同一扬程点H2处,转速n不同,对应的流量Q也不同。从曲线中,可以得到这样的规律:在同一流量点上,转速越高,则扬程越高,同一扬程点上,转速越高,则流量越大。
在实际的泵船取水系统中,当江河水位上升时,出水扬程减少,机组转速减少,单机流量下降,但为保持总的取水流量不变,必须增加开机的台数;反之当江河水位下降时,出水扬程增加,机组转速增大,单机流量大,反而可以相应减少开机的台数,仍能保持足够的总流量。通过长期运行经验,本系统在不同出水扬程时,开机台数如曲线所示。显然,出水扬程大时,开机台数较少;而出水扬程小时,开机台数反而增加。
扬程H与开机台数N关系系统控制方式可采用多种方式,一种比较简单、实用的方式是采用单片微型计算机控制。其控制系统原理框图如示。系统分别采用水位计和流量计作为出水扬程和水泵流量信号传感元件。信号经调整电路转换成标准电平后,送入模数变换器(A/D)中,变换后的数字量分别送入微机中进行处理。
根据预先存入的扬程与开机台数关系表,立即可得到目前应开机台数。微机输出的数据,通过并行扩展口,送入继电器控制单元,实现运行机组的增加或减少。机组的投入或切除由控制单元按先投入、先切除的原则自动实现投切。