頻器應(yīng)用中的干擾及抑制措施

摘要:隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來。人們開始轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉的異步電動機(jī)。但異步電動機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)的需要。于是，從20世紀(jì)30年代開始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美。目前，交流調(diào)速已進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時(shí)代。

關(guān)鍵詞:抗干擾措施;恒壓供水系統(tǒng);變頻器

中圖分類號:TP

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)13-0337-02

1 系統(tǒng)硬件抗干擾措施

1.1 干擾來源

變頻器內(nèi)部含有整流電路，眾說周知整流電路是高次諧波源，所以系統(tǒng)就不可避免的產(chǎn)生高次諧波，通常變頻器的整流電路是由三相整流橋組成。根據(jù)高次諧波的級數(shù)理論，n=p·k+1(p=脈沖數(shù)，k=1，2，3……)，通用變頻器中三相整流器產(chǎn)生5次，7次，9次，11次，13次……高次諧波。

1.2 危害

諧波夾雜在基波當(dāng)中，對電氣設(shè)備的危害是十分嚴(yán)重的。諧波電流通過變壓器，可以使變壓器鐵心損耗明顯增加;諧波電流通過水泵電機(jī)，不僅會使電機(jī)的鐵心損耗增加，而且會使電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)生振動現(xiàn)象，影響正常供水;諧波還可以使感應(yīng)式電能表計(jì)量不正確，會給自來水廠造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 抑制

由于諧波的危害很大，所以在供水系統(tǒng)中必須采取一定的措施最大限度的消除諧波，對于變頻器的諧波抑制技術(shù)，有以下幾種:

(1)高功率因數(shù)變換器:變頻器自身完成諧波抑制。

(2)AC電抗器:在變頻器電源測安裝AC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。

(3)DC電抗器:在變頻器的中間直流電路中安裝DC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。

(4)AC電抗器和DC電抗器:在電源側(cè)安裝AC電抗器，并且在中間直流電路中安裝DC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。我廠恒壓供水系統(tǒng)采用第三種諧波抑制錯(cuò)失，加裝抑制裝置后的電路圖如圖1所示。

在供水系統(tǒng)中的干擾除了諧波，還有噪聲。變頻器產(chǎn)生的噪聲概略劃分為:變頻器來的直接輻射噪聲、變頻器主電路連接電線噪聲、電磁感應(yīng)噪聲、靠近主電路電線周圍設(shè)備的信號線靜電感應(yīng)噪聲以及通過電源回路傳播的噪聲。

2 系統(tǒng)軟件抗干擾措施

軟件干擾主要是來自壓力變送器和水位傳感器傳來的信號持續(xù)的時(shí)間，例如壓力上限只維持1秒的時(shí)間，這時(shí)如果采取增加電機(jī)勢必會增加不必要的麻煩，為此可以采用定時(shí)器延時(shí)一定的時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，這樣就給系統(tǒng)留有一定的動作時(shí)間。

3 變頻器在我廠恒壓供水系統(tǒng)中

我廠恒壓控制系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定的供水功能，系統(tǒng)通過安裝在出水管道上的壓力傳感器，實(shí)時(shí)將非電量的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，輸入可編程控制器的輸入模塊，經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，有系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站的投運(yùn)臺數(shù)及變量的運(yùn)行工況。

3.1 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

(1)軟起、軟停:由于系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，可以通過設(shè)置變頻器的參數(shù)來設(shè)定電機(jī)到達(dá)最高頻率的時(shí)間和和變頻器運(yùn)行頻率降至0的時(shí)間(臺達(dá)變頻器可以通過設(shè)定P03，P147，P14，P111，P10，P11或者P12，P13)。較之以往的啟動和制動方式具有方便快捷，降低損耗，節(jié)約成本的特點(diǎn)。

(2)多段速運(yùn)行:通過變頻器的參數(shù)設(shè)置(臺達(dá)變頻器可以通過設(shè)P40，P41，P42，P17，P18，P19，P20，P21，P22，P23)可以實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行，多段速運(yùn)行使供水系統(tǒng)能夠?qū)毫Φ淖儞Q做出更加靈敏的反映，可以更好的滿足用水需求，大大節(jié)約了水資源和經(jīng)濟(jì)成本。

(3)節(jié)能:由于采用變頻調(diào)速，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)需要確定相應(yīng)轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約了大量電能，降低了成本損耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

(4)“休眠功能”:系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會遇到用戶用水量減小或不用水(如夜晚)的情況，這時(shí)為了節(jié)約水資源，我廠系統(tǒng)可以通過設(shè)置變頻器的相應(yīng)參數(shù)(臺達(dá)變頻器通過設(shè)置P136，P137，P138)，當(dāng)變頻器的輸出頻率低于設(shè)定的休眠頻率時(shí)，變頻器會自動停止，即所謂的“休眠”;當(dāng)變頻器的輸出頻率高于蘇醒頻率時(shí)，變頻器又會自動啟動，同樣達(dá)到節(jié)約能源的目的。

(5)通訊功能:我廠系統(tǒng)具有與計(jì)算機(jī)的通訊功能，PLC變頻器均有RS485接口，計(jì)算機(jī)可以與一臺或多臺系統(tǒng)通訊，并且通過現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測:電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、壓力等也可以控制變頻器

的各項(xiàng)參數(shù)，從而為供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制提供極大的便利。

3.2 系統(tǒng)改進(jìn)

(1)抗干擾能力差:由于外界各種各樣的影響，傳感器傳輸給PLC的模擬電流信號(4-20mA)中難免有干擾信號，有時(shí)會很大，從而影響恒壓控制的精確性。為此可以考慮采用智能儀器來代替壓力傳感器，因?yàn)橹悄軆x器不僅能提高壓力信號的測量精確度，而且采用數(shù)字濾波，使系統(tǒng)可以獲得更高質(zhì)量的壓力反饋信號，使恒壓控制更加精確。

(2)軟件改進(jìn):在實(shí)際運(yùn)行中，3臺水泵的工作情況相當(dāng)復(fù)雜，相應(yīng)的控制程序也很復(fù)雜。例如:添加電機(jī)的情況就有六種:1#-2#、1#-3#、2#-1#、2#-3#、3#-1#、3#-2#。我廠系統(tǒng)的程序包含啟動和運(yùn)行以及電機(jī)切除子程序，所以程序也應(yīng)我廠相應(yīng)改變，由于本人的編程水平有限，改控制程序尚待改進(jìn)。

總而言之，我廠恒壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了恒壓控制、變頻調(diào)速以及節(jié)能的目的，達(dá)到了預(yù)期的目的，相信通過改進(jìn)本控制系統(tǒng)會更加優(yōu)越。

4 結(jié)語

變頻器技術(shù)的另外一個(gè)層面是應(yīng)用技術(shù)。多年來，國家經(jīng)貿(mào)委一直會同國家有關(guān)部門致力于變頻器技術(shù)的開發(fā)及推廣應(yīng)用，在技術(shù)開發(fā)及技術(shù)改造方面給予了重點(diǎn)扶持，組織了變頻調(diào)速技術(shù)的評測推薦工作，并把推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)作為風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能技改專項(xiàng)的重點(diǎn)投資方向，1995-1997年，3年間我國風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速技術(shù)改造投入資金3.5億元，改造總?cè)萘窟_(dá)100萬千瓦，可年節(jié)電7億度，平均投資回收期約2年。據(jù)有關(guān)資料表明，我國變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成績，每年有數(shù)十億元的銷售額，說明我國的變頻器應(yīng)用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基于RS一485網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)控制，與計(jì)算機(jī)和PLC聯(lián)網(wǎng)組成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。在大型綜合自動化系統(tǒng)，先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)，大型成套專用系統(tǒng)，如連鑄連軋生產(chǎn)線、高速造紙生產(chǎn)線、電纜光纖生產(chǎn)線、化纖生產(chǎn)線、建材生產(chǎn)線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復(fù)雜性、控制精度和動態(tài)響應(yīng)都有很高的要求，已經(jīng)完全取代了直流調(diào)速技術(shù)。近年來，變頻器在功能上，利用先進(jìn)的控制理論，開發(fā)出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，使應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便和容易，使變頻器的應(yīng)用技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李巧真，張濤，崔蘭偉.氣固兩相流實(shí)驗(yàn)裝置計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，(2):20-23.

[2]湯光華，伍禮杰.可編程控制器課程項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)踐[J].化工職業(yè)技術(shù)教育，2008，(4):46-48.

[3]陶為明，呂益鵬.可編程控制器在蛋黃派生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，(1):122-125.

[4]李文娟，周美蘭，戈寶軍.“PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)研究與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，(S1):83-85.

[5]楊維劍，王梅英.變頻器在機(jī)油泵測試系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，(1):59-61.