6ES7222-1HF22-0XA8常备现货
问题的提出
中国大唐集团公司陡河电厂#2发电机组(125MW)属于调峰机组,机组运行时基本带70-80%负荷,两台吸风机采用入口挡板调节。为了保证电机的安全稳定运行，选用的风机电机的备用容量较大。机组满负荷运行时，吸风机入口挡板开度约60%，机组调峰时，风机入口挡板开度约40%左右，能量损失大，风机效率低。为了进一步适应厂网分开、竞价上网的电力体制，节约能源，降低厂用电率，保护环境，简化运行方式，减少转动设备的磨损等，我公司决定在陡河电厂、下花园电厂及张家口电厂对部分风机、水泵采用高压变频器调速装置，我公司在国际上公开招标采购高压变频器。北京利德华福电气技术有限公司为国内唯一中标单位，并一举中标8台高压变频器。其中陡河电厂#2炉2台吸风机电机上分别加装一套北京利德华福电气技术有限公司生产的6 kV/1000 kW高压变频器装置。
1、HARSVERT-A06/105型高压变频装置原理
变频装置采用多电平串联技术，6KV系统结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。
每个功率单元结构以及电气性能完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到如图3所示的波形。
每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到如图3所示的波形。
输入侧由移相变压器给每个单元供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成42脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。
另外，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，每个功率单元等效为一台单相低压变频器。
输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接成星型接法直接给高压电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图4所示的阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。
当某一个单元出现故障时，通过使图2中的软开关节点K导通，可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行，可减少很多场合下停机造成的损失。
2、变频改造方案简介
#2炉引风机是两台双侧布置，目前其引风机的出力调节由人工调节挡板来实现。由于引风机设计时冗余功率较大，加上风量控制采用档风板引起的阻力损耗，造成厂用电率高，影响机组的经济运行。
电动机参数 引风机参数
型号：Y1000-8 型号： G4-73-11-28D
额定功率：1000kW 额定风量：455000m3/h
额定电压：6kV 额定风压： 6460Pa
额定电流：119A 风机转速： 742rpm
额定频率：50Hz
额定转速：743r/min
为了充分保证系统的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见图，其中QF为甲方原有高压开关）。要求QS2不能与QS3同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
为了实现变频器故障的保护，变频器对6KV开关QF进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求甲方对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
3、变频装置调试数据对比
中国电力科学研究院对相关参数的测量结果如下
测试结果表明，72%负荷时节能率为59%，满负荷时节能率也高达46%。同时，电机变频启动时，启动电流平稳上升,电机启动非常平稳。
4、变频改造后的效益计算
1) 全年满负荷时，投入2台变频器后，估算年节电量为：520kW*5500h=2860000 kWh
年至少节省电费：2860000 kWh*0.326元/kW.h=93.2万元
2) 全年72%负荷运行时，投入2台变频器后，估算年节电量为：571kW*5500h=3140500 kWh
年至少节省电费：3140500 kWh*0.326元/kW.h=102.4万元
可见，在满负荷全年运行或者72%负荷全年运行情况下，投入2台北京利德华福电气技术有限公司
生产的国产高压变频器后，我公司全年节约电费均可达100万元左右。另外，由于北京利德华福电气技术有限公司系列变频器功率因数可达0.95以上，大于电机功率因数0.85，减少大量无功。并且实现电机软启动，可避免因大电流启动冲击造成对电机绝缘的影响，减少电机维护量，节约检修维护费用，同时电机寿命大幅度延长。
5、结束语
高压变频装置由于其节能效果明显，采用变频调速后，实现了电机的软启动，延长电机的寿命，引风机挡板全开，也减少了风道的振动与磨损。以北京利德华福公司为代表生产的国产高压变频器的可靠运行性能及良好的节能效果为我公司创造了巨大的经济效益和社会效益，值得大力推荐和应用。
1 引 言
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量有着重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使主轴箱的结构大为简化。由于变频器的高性价比，所以变频器在车床上使用非常普遍。台达M系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用方面迅速崛起，已经成为目前市场上一支强大的生力军。
2 台达M系列变频器性能简介
M系列变频器能满足数控机床对主传动系统无级变速的需求，其主要特点是：体积小，属于“迷你”型产品，占用控制柜空间较小；控制方式为正弦波SPWM（提供速度反馈矢量控制），控制性能较VF控制方式有很大改善，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，5HZ时起动转矩能够达到150%以上；载波频率范围0-15kHz，噪音小；提供标准的0-10V模拟量接口（输入阻抗47Kohm，输出阻抗250Kohm），能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强；过负载能力强，150%以上额定输出电流超过一分钟；提供多功能的输出端子信号，例如零速信号，运转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴速度状态的监控；自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求；提供三组异常纪录，供维修人员从侧面了解机床主轴实际的运行状况；电机参数自动整定功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和jingque性。
3 车床主轴控制系统
3．1 车床主轴控制系统原理
控制系统接线图如图1所示。选配电机为3.0KW/50Hz/380V，选用变频器型号为VFD037M43，制动电阻400W/150ohm。
变频器AVI/GND端子给数控系统提供速度模拟量，AVI接数控系统模拟量接口正信号，GND接负信号，信号为0-10V模拟电压信号，控制主轴转速。M0/M1/GND为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号FWD或者反转REV来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器M0/GND或者M1/GND，从而控制车床主轴的正反转。
3．2 控制系统参数调试
在参数调整过程中，应当注意：P00参数，选择主频率输入，设置为模拟信号0-10V输入（1）；P01参数，运转信号，设置为外部端子信号控制（2）；P03，高操作频率选择，对应于模拟信号10V输入时变频器的输出频率，由于在0-3500rpm范围内调速，考虑机械减速比，该此参数可设置为184HZ；P04和P05按照电机铭牌设置，P04=50Hz，P05=380V；P10和P11为加速时间和减速时间，根据客户的要求，P10=5S，P11=5S；P105为控制方式的选择，选择矢量控制，P105=1。
特别需要注意的是，由于矢量控制需要提供电机参数（阻抗），变频器提供电机参数自整定功能P103，选择P103=2，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几个参数可使矢量控制表现出较高的性能，其这个过程会持续十几秒钟时间。
4 测试与运行
系统实际测试结果如表1和表2所示，
从表1和表2可以看出在恒转矩输出的频率段（0-50Hz），矢量控制的空载电流几乎只有VF控制的一半，负载时电流也比VF小一些；而且负载切削时，VF控制在初期有很明显的速度下降，而且空载速度和负载速度有比较大的差值。而相对于矢量控制，主轴转速初期虽然也会有下降，但是下降值较小，并且速度会很快回升，终空载速度和负载速度相差不是很明显。经过上面的调试，与VF控制比较，性能有了很大的改善，无论从空载电流，低速力矩，还是速度的变化，效果都是非常明显的，完全能够满足数控机床的需求。投入运行后，使用效果令人满意，说明台达M系列变频器在车床主轴控制系统中的应用是成功的。
FA417/418型高速悬锭粗纱机是我国近年来开发出的新型粗纱机，其纺纱稳定性、一致性、纺制质量的合格率明显高于托锭粗纱机。适用于普梳和精梳棉型纤维及化纤的纯纺或混纺，将并条后的熟条加工成不同支数和捻度的粗纱，供纺制高质量的细纱。该机取消了传统粗纱机中的差动机构、摆动机构、换向机构成形和铁炮变速等，采用工业控制计算机+PLC+变频实行同步控制，取消了捻度、升降、卷绕、张力、成形角度等变换齿轮，仅保留牵伸变换齿轮，使机构简化，可靠性提高。
控制系统框图
在整个系统中PLC和变频器、触摸屏均通过RS-485进行串行通讯，西门子S7-200PLC有数种通信模式，其中一种叫Freeport模式（自由通讯口模式），在该通信模式下，通信口完全由用户程序控制，通信协议也由用户设定。在Freeport模式下，PLC与变频器之间是主从关系，PLC始终处于主导地位。借助XMT与RCV命令分别来发送和接收数据。命令格式分别为：
XMT命令格式为：XMT TBL， PORT；
RCV命令格式为：RCV TBL， PORT。
其中PORT为PLC的通信口，TBL为数据存储区，其中TBL的第1字节为要发送的数据长度。对RCV命令第1字节和后字节为设定的启始和结束字节。
在Freeport模式下，通信命令前必须先进行通信口的初始化，设定通信的速度，校验，停止位，通信模式，对通信方面的特殊寄存器进行赋值。必须确认这些设定与变频器的设定一致。
三垦vm05系列变频器通信指令为：
启始字节+变频器号码+命令字节[+数据][+校验和]+结束字节
其中[ ]中为可选部分，请确定参数设定是否需要附加校验和，命令是否需要有数据
通过人机界面设定参数，实现对三垦vm05系列变频器的控制，实现变频器以下功能：
1、 控制功能：运行、停机、故障复位等。
2、 监控功能：频率设定、频率读出、输出电压、电流等。
PLC程序示例：
1、 初始化程序
NETWORK 1 //初始化
//初始化 LD First_Scan_On
//通讯初始化 port 1；9600bps；8bit 奇校验；自由通讯 MOVB 16#C9，P1_Config
//初始化RCV MOVB 16#B0，P1_Ctrl_Rcv
//结束字符(0D) MOVB 16#0D，P1_End_Char
//空闲线时间 255ms MOVW +255，P1_Idle_Time
//接收大字符数20个 MOVB 20，P1_Max_Char 2、变频器运行命令
//运行命令 LD Always_On
//命令长度6字节 MOVB 6， VB100
//启始字节（*） MOVB 16#2A，VB101
//变频器号码（01） MOVB 16#30，VB102 MOVB 16#31，VB103
//命令字（P） MOVB 16#50，VB104
//校验和 MOVB 16#65，VB105
//结束字节 MOVB 16#0D，VB106
//发送命令 XMT VB100，1 ;
注：如对于需要核对指令是否被正确执行或读取数据的命令要求挂接中断程序进行处理，详细请参见三垦vm05手册和PLC手册