【正文】 在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個(gè)“中間直流環(huán)節(jié)”，所以又稱間接式的變壓變頻器。 具體的整流和逆變電路種類很多，當(dāng)前應(yīng)用最廣的是由二極管組成可控整流器和由功率開關(guān)器件（PMOSFET，IGBT等）組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器，簡稱PWM變壓變頻器。PWM變壓變頻器的主要優(yōu)點(diǎn)：1）在主電路整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元可控，通過它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動(dòng)電壓脈沖進(jìn)行控制，電路也簡單，效率高。 2）輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)腜WM控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。3）逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也得以提高。 4）采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。 PWM變壓變頻器常用的功率開關(guān)器件有：PMOSFET，IGBT，GTO和替代GTO的電壓控制器件如IGCT、IEGT等。 交交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，把恒壓恒頻（CVCF）的交流電源直接變換成VVVF輸出，因此又稱直接式變壓變頻器。常用的交交變壓變頻器輸出的每一相都是一個(gè)由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。三相交交變頻電路可以由3個(gè)單相交交變頻電路組成， 交交變壓變頻器的特點(diǎn)：雖然省去了中間變換環(huán)節(jié)但總體設(shè)備相當(dāng)龐大；輸入功率因數(shù)較低，諧波電流含量大，頻譜復(fù)雜，須配置諧波濾波和無功補(bǔ)償設(shè)備。 70變頻器在鄂鋼干熄焦的應(yīng)用干熄焦提升機(jī)系統(tǒng)主要有主提升電機(jī)和走行電機(jī)各一臺(tái)，另配有事故電機(jī)各一臺(tái)，主提升電機(jī)和走行電機(jī)由變頻器調(diào)節(jié)，通過考察，我廠決定采用西門子公司的6SE70系列變頻器，根據(jù)工藝特點(diǎn)，采用共用整流裝置的方式進(jìn)行一拖二運(yùn)行。6SE70系列變頻器是西門子公司采用矢量控制技術(shù)，結(jié)合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器，它優(yōu)越的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性、完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力，在工業(yè)現(xiàn)場被廣泛的應(yīng)用。1. SIEMENS 6SE70變頻調(diào)速系統(tǒng)遵循恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒壓頻比調(diào)速，使交流異步機(jī)氣隙磁通不變，低頻時(shí)，提高定子電壓，補(bǔ)償繞組壓降，保持恒定的電勢(shì)頻率比從而保持恒轉(zhuǎn)矩恒磁通調(diào)速。SIEMEN SIMOVET 6SE70變頻調(diào)速系統(tǒng)主結(jié)構(gòu)包括整流單元、直流環(huán)節(jié)、逆變單元等三個(gè)主要環(huán)節(jié)。整個(gè)系統(tǒng)包括外輔24 VDC電子電源、進(jìn)線端、出線端、參數(shù)設(shè)定單元、選鍵板接口、操作面板接口、控制總線接El、開關(guān)量輸入端口及模擬量端口。針對(duì)復(fù)雜工藝控制過程，主控CU板可進(jìn)行拓延，進(jìn)行同步控制、串行通訊控制、網(wǎng)絡(luò)通訊控制、測(cè)速機(jī)閉環(huán)控制。 鄂鋼干熄焦提升機(jī)采用6SE70變頻器以一拖二的方式運(yùn)行，電機(jī)控制圖如下： 提升機(jī)變頻器控制圖 變頻器在鄂鋼干熄焦的應(yīng)用干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用是使惰性氣體不斷在干熄爐和鍋爐之間循環(huán)，氣體在于熄爐中與紅熱焦炭逆流換熱，然后將熱量送入鍋爐，降低氣體的溫度后經(jīng)由循環(huán)風(fēng)機(jī)再進(jìn)入干熄爐完成一個(gè)循環(huán)。其中風(fēng)機(jī)電機(jī)額定電壓是6000V，功率為1450kW，轉(zhuǎn)速為1492r/min，功率因數(shù)為0．87。工作時(shí)循環(huán)風(fēng)量受排焦量的控制，要求能進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，特別是在開始啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的時(shí)候，根據(jù)工藝要求，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速要求每小時(shí)最高提高100r/min，而且當(dāng)達(dá)到正常工作時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在1100/min左右。目前國內(nèi)同類型的風(fēng)機(jī)多采用液力耦合器，但由于存在轉(zhuǎn)差損耗等，節(jié)能效果不理想，且設(shè)備故障率較高。交流變頻技術(shù)不僅調(diào)速平滑，調(diào)速范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果好，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備而言是最佳的節(jié)能手段，平均節(jié)能效果可以達(dá)到30％ 以上。我廠通過對(duì)多家單位實(shí)際應(yīng)用效果的考察，選用了西門子6SE80中壓變頻器。6SE80變頻器采用傳統(tǒng)的交直交變頻器結(jié)構(gòu)，整流部分采用1 2脈沖二極管整流器，逆變部分采用三電平PWM逆變器。該系列變頻器采用傳統(tǒng)的電壓型變頻器結(jié)構(gòu)，通過采用耐壓較高的HVIGBT模塊，使得串聯(lián)器件數(shù)減少為12個(gè)，隨著元件數(shù)量的減少，成本降低，方案變得簡潔，有助于提高可靠性。良好的輸入輸出波形，滿足IEEE519標(biāo)準(zhǔn)，效率高，使用簡單，便于維護(hù)，采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備較強(qiáng)的過載能力。1. 6SE80變頻器的逆變部分采用三電平方式，其輸出側(cè)需要配置輸出濾波器，以獲得具有低諧波分量的基本正弦電流特性以及較佳的轉(zhuǎn)矩特性，同時(shí)電機(jī)的損耗可以降到最低。另外HVIGBT優(yōu)點(diǎn)是每次通斷電的瞬間電流和電壓可以完全控制，dv/dt可以調(diào)節(jié)，從而減輕對(duì)電機(jī)絕緣的損壞。系統(tǒng)提供多種控制模式，包括線性v/F控制，平方V/F控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定V/F控制，磁通電流控制，無測(cè)速傳感器矢量控制，閉環(huán)矢量控制等。通過速度反饋選板可構(gòu)成帶反饋的矢量控制閉環(huán)，從而可大大提高除塵系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。當(dāng)變頻器工作于限流狀態(tài)時(shí)，不受輸出短路的影響，這就避免了當(dāng)發(fā)生電機(jī)或電纜短路等故障時(shí)，造成變頻器功率元件的損壞。高性能及成熟的全數(shù)字化的控制系統(tǒng)可用作開環(huán)控制和閉環(huán)控制平臺(tái)，它具有靈活的標(biāo)準(zhǔn)軟件，速度極快的全數(shù)字化32位信號(hào)處理器，便于操控和觀測(cè)的良好用戶界面，本地診斷程序以及通過調(diào)制解調(diào)器的遠(yuǎn)程診斷功能。SIMVOERT MV模塊化設(shè)計(jì)不僅使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分緊湊，而且也增強(qiáng)了系統(tǒng)的維修便利性，因而提高了系統(tǒng)的可利用率。在設(shè)備運(yùn)行的情況下風(fēng)扇在半小時(shí)內(nèi)可完成更換。不必使用特殊工具，只需5min就可完成IGBT功率模塊的更換工作，光纖觸發(fā)裝置UEL采用可插式結(jié)構(gòu)。模塊錯(cuò)誤信息的時(shí)序記憶功能可迅速排除整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，例如：斷路器、電網(wǎng)欠電壓或過電壓、變壓器監(jiān)測(cè)、風(fēng)扇故障、電機(jī)監(jiān)測(cè)，IGBT監(jiān)測(cè)、直流環(huán)節(jié)電壓、接地故障監(jiān)測(cè)、輔助電壓監(jiān)測(cè)等?？赏ㄟ^上位機(jī)PLC發(fā)出的4～20mA弱電信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行頻率的控制，從而改變風(fēng)機(jī)的速度。也可通過變頻器上的OP7面板進(jìn)行控制?？紤]到循環(huán)風(fēng)機(jī)在干熄焦中的心臟作用，一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)干熄焦停止運(yùn)行，甚至威脅操作人員的安全。鄂鋼干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器采用1用1備的方式運(yùn)行，一旦變頻器出現(xiàn)不能及時(shí)解決的故障，立即倒用另一臺(tái)變頻器。6SE80系列變頻器原理圖在備用變頻器的使用上，變頻器的參數(shù)設(shè)置與另一臺(tái)變頻器相同，在進(jìn)線方面考慮使用隔離刀閘，出線使用真空斷路器并聯(lián)，相互之間互鎖，確保不同時(shí)導(dǎo)通。在與PLC的通訊方面，使用航空插針的方式，避免增加PLC信號(hào)數(shù)量和上位機(jī)編程。第五章 結(jié)論及展望 結(jié)論焦炭是冶金、機(jī)械、化工行業(yè)的主要原料和燃料，廣泛用于高爐煉鐵、鑄造、電石、氣化及有色金屬冶煉等方面。煉焦生產(chǎn)的節(jié)能與環(huán)保是目前冶金行業(yè)必須面對(duì)的兩大課題。干熄焦工藝具有能源回收利用、環(huán)境保護(hù)以及改善焦炭質(zhì)量等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)(傳統(tǒng)濕法熄焦無法比擬的)而被煉焦行業(yè)所推廣。本文重點(diǎn)論述干熄焦裝置的電氣化特點(diǎn)，研究一種基于AB CONTROLOGIX PLC系統(tǒng)的干熄焦自動(dòng)化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)己成功投入運(yùn)行，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。論文的研究主要包括以下幾個(gè)方面:(1)從控制的角度對(duì)生產(chǎn)工藝作了分析，根據(jù)集中管理的需要，提出了系統(tǒng)控制要求，闡述了控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與控制原理。(2)闡述干熄焦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。針對(duì)干熄焦控制要求對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行劃分，設(shè)計(jì)了基于AB CONTROLOGIX PLC的控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)。(3)基于PLC儀電控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了干熄焦監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理和人機(jī)交互的要求，在上位機(jī)中運(yùn)用RSVIEW 32完成了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提供了良好的人機(jī)交互界面。PLC控制系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)一起構(gòu)成了完整的干熄焦自動(dòng)控制系統(tǒng)。(4)集中對(duì)干熄焦裝置中的干熄爐料位控制、鍋爐給水調(diào)節(jié)、提升機(jī)運(yùn)行以及變頻調(diào)速技術(shù)等關(guān)鍵電氣技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。 展望本課題的研究和系統(tǒng)的開發(fā)在鄂鋼第一套干熄焦已經(jīng)運(yùn)用，并準(zhǔn)備投入第二套干熄焦的使用中，雖然取得了初步的成果，但是從深度和廣度都可以繼續(xù)改進(jìn)和研究。干熄焦自動(dòng)化制系統(tǒng)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中均取得了一定的成果。但是仍然存在不少的問題，可以通過進(jìn)一步的研究使得該控制系統(tǒng)更加完善，提高實(shí)際應(yīng)用中的控制精度。參考文獻(xiàn)【1】]潘立慧，魏松波，等．干熄焦技術(shù)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2005【2】[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1995【3】呂勁，何亞斌，[J].鋼鐵，2002，【4】「M].北京:冶金工業(yè)出版社，1981【5】[J].寶鋼技術(shù)，1986，【6】[J].國外煉焦化學(xué)，1990【7】[J].煤化工，1992，3:44【8】王偉民，【M】.煉鐵2005 【9】【M】.燃料與化工，1989，5:224【10】溫燕明 徐文勝，[J].鋼鐵2000，【11】[J].煤化工，2001，【12】張立新，[J].燃料與化工，2004，【13】[J].冶金動(dòng)力，2005，2:85【14】張玉艷，李冬華，[J].沈陽電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002【15】余斌， 的通信[J].微計(jì)算機(jī)信息，【16】張小輝. 鍋爐汽水子系統(tǒng)專家控制系統(tǒng)[J ] . 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制, 2001 ,9 【17】付曉剛. 鍋爐汽包水位模糊免疫PID 的應(yīng)用研究[J ] . 鍋爐技術(shù), 2006 【18】劉金琨. 先進(jìn)PID 控制及其MATLAB 仿真[M] . 北京:電子工業(yè)出版社, 2003 :1892190.【19】王　巖. 論鍋爐汽包液位的三沖量調(diào)節(jié)[J ] . 測(cè)量技術(shù), 2005 (3) :34235.【20】王　卓. 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的研究[J ] . 自動(dòng)化儀表, 2006 (11) :51253.【21】張建偉. 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