大功率变频到工频切换的解决方法
为了节省投资,并且节能、检修或将一台变频器用于控制多台电动机时,常使用切换线路。切换要求有三种: (1) “冷”切换: 在变频器停机时进行切换;
(2) 单向切换:电动机只从变频器切换到电网,不从电网切换到变频器。此方式多用于一 台变频器对多台电机的“软”起动系统中;
(3) 同步切换:在电动机不停止的情况下,变频器可与电网相互切换,又称“热”切换。
热切换须要使变频器输出电压调整到与电网电压同步,这对于热切换是必须的,否则切换会造成对电动机和变频器的冲击,当电机由电网供电切换到由变频器供电时,会使变频器因过大的电流而损坏。尤其是当变频器的输出电压与电动机的反电势成180°相位差时,过电流甚至会达到起动电流的7-8倍以上。
我们来做一下变频切换工频时情况的分析:
1、当电机由电网供电切换到由变频器供电时,如果变频器的输出频率在电机内产生的旋转磁场的转速,即同步转速等于电机转子转速,变频器的切换电流为零,没有任何冲击;
2、当电机由电网供电切换到由变频器供电时,如果变频器的输出频率在电机内产生的旋转磁场的转速,即同步转
速小于电机转子转速,变频器切换后便进入电机制动状态,造成直流部电压升高,如果不启动制动电阻,会产生过压保护;
3、当电机由电网供电切换到由变频器供电时,如果变频器的输出频率在电机内产生的旋转磁场的转速,即同步转速大于电机转子转速,变频器切换后电机便进入转差率为S的电动运行状态,切换电流与转差率S有关,S越大切换电流越大;
4、所以当电机由电网供电切换到由变频器供电时,变频器要检测电机的转速,自动调整输出频率,以达到平稳切换:
5、变频器的输出电压与电动机的反电势成180°相位差时,等同与相间短路,造成设备的停机或者损坏.
变频到工频切换困难的问题,尤其对于大功率电机,75千瓦以上的变频器,切换尤其困难。解决的方法有很多: 1、串电阻或电抗;但不能根本解决问题,且容易烧毁电阻和电抗,维护量大;
2、采用软启动;可以解决,但成本提高,控制较复杂。 根本解决方法应该针对造成切换的原因采取有效措施。造成的原因,大家都讨论了很多,基本达成了共识,就是变频出的电压向量与电网的三相电压向量之间的幅值与相位的不同步造成的,切换冲击电流大。解决的办法应该是
能够监测两个向量,选择矢量差最小的时候切换,可大大减小冲击电流,从而根本上解决这个问题。
我们现在已经成功解决了这个问题。2004年我们给新疆骑马山变频供水项目中(90KW一拖三)使了专门的相位检测控制仪器,到现在为止,已运行近两年,非常好,没出现任何问题。不再象以前的工程中,不时接到用户的电话,“切不进去了”,要么“就是顶前级开关了”,或是“又把电阻烧了”,很麻烦。这两年多,再不用为这些事担心了。这一点我们也非常自豪,因为在新疆市场上我们将高功率的切换首先得以实现,并且我们相关产品已经应用到最高280KW变频器的一拖几的系统中,运行也有好几年了,从未因为切换问题而困扰过。