雙變頻互為備用自動投入系統設計及應用

戶振峰

【摘要】光伏行業經常用到恒壓供水系統，并且必須連續運行。本文介紹了一種雙變頻器互為備用自動投入系統應用案例，闡述了其控制原理、特點，在實際應用中的可靠性和優越性。同時對在安裝調試、維護使用中應注意的問題提出了有益的建議。

【關鍵詞】恒壓供水 雙變頻器 互為備用 可靠性

在光伏行業，作為太陽能電池的基礎材料多晶硅的制造工廠，冶煉爐、鑄錠爐等是至關重要的設備，完成硅料的提純、生晶工藝，但是冶煉爐、鑄錠爐等無論是生產過程中還是他們在斷電停止生產之后的10個小時內，其爐腔溫度往往達到1000-2000度，如果沒有冷卻水，他們必定因溫度持續增高而損壞，一臺冶煉爐價值300萬元左右，一臺鑄錠爐更是價值500萬到750萬不等，而一個中型鑄錠車間就有40臺鑄錠爐，因此，一旦損壞，不僅需要大量的維修費用，直接損失巨大，而且影響生產正常進行。并且為了保證生產工藝，所供應的冷卻水必須為恒壓供水，這就要求提供冷卻水的水泵站不僅提供恒壓冷卻水，而且不能中斷。

眾所周知，恒壓供水離不開變頻器，只要變頻器設定合適的參數，搭配合理的外圍元器件，就可以控制水泵提供符合要求的恒壓冷卻水。但是正如任何電器元器件會出現故障一樣，變頻器也會發生故障，從而造成冷卻水中斷，本文基于此種考慮以南陽訊天宇硅品有限公司9#車間水泵站為案例談談雙變頻互為備用自動投入系統的設計。

一、控制系統的構成

（一）雙變頻互為備用自動投入系統的設計思想

9#車間當時為中試車間，有自德國、日本進口鑄錠爐共10臺，價值6000萬左右，因為生產就需要恒壓冷卻水，因此很快建立了供水站，用一拖二模式控制水泵供水，即1臺PLC+1臺變頻器拖2臺水泵恒壓供水。但是第一次供水就出了問題，原因是變頻器出了故障，沒有備用變頻器投入，而操作人員恰好因為上衛生間不在現場，造成鑄錠爐無冷卻水供應，幸好當時鑄錠爐不是正式生產，否則將造成很大的損失，由此教訓就設計出了雙變頻互為備用自動投入系統。

（二）雙變頻互為備用自動投入系統組成

根據9#車間提出的冷卻用水壓力、用量要求，在選定了兩臺水泵之后就確定用兩臺紫日變頻器ZVF9VPO11T4各自控制一臺水泵，任一臺水泵運行，只要變頻器設定參數正確，就能控制水泵提供滿足要求的恒壓冷卻水，利用變頻器故障時內部繼電器的故障點動作開關實現兩臺變頻器的互為備用。

設計的電氣原理圖如下：1#變頻器的主回路和控制回路電氣原理圖分別如圖1和圖2所示。

其中，PT1為測水壓的遠程壓力表1，TA1、TB1、TC1為1#變頻器的內部繼電器，當變頻器運行中出現故障時，那么，TA1、TB1斷開，TA1、TC1閉合。

其中，PT2為測水壓的遠程壓力表2，TA2、TB2、TC2為2#變頻器的內部繼電器，當變頻器運行中出現故障時，那么，TA2、TB2斷開，TA2、TC2閉合

以先啟動1#變頻器為例，控制原理如下：在根據原理圖連接好遠傳壓力表等器件之后，設定好2臺變頻器有關參數，合上相關的斷路器QF0、QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6之后，將轉換開關SA1轉到“變頻”狀態，按下SB2，KA1吸合→輔助接點KA1閉合→變頻器1的FWD1端子接到信號→變頻器1驅動水泵運行→為鑄錠爐恒壓供水；

當1#變頻器出現故障時→1#變頻器停止運行→1#變頻器的內部繼電器動作→TA1、TB1斷開，TA1、TC1閉合→KA3繼電器得電吸合→KA3輔助接點閉合→KA2吸合→輔助接點KA2閉合→2#變頻器的FWD2端子接到信號→2#變頻器驅動水泵運行，同時故障指示器HB1發出信號提醒操作人員1#變頻器有故障，通知維修人員檢查維修→為鑄錠爐恒壓供水

從而實現了1#變頻器為主運行，以2#變頻器為備用的運行。

如果先啟動2#變頻器，控制原理也一樣，會實現2@#變頻器為主運行，以1#變頻器為備用的運行。

二、運行效果

該控制系統自2010年投入運行至今，只發生過1起2#變頻器發生故障1#變頻器作為備用立即投入的情況（后來經過維修人員查看是2#變頻器內部出現了接線松動的情況，進行了處理），未曾發生影響恒壓供水中斷情況，可以說經受住了考驗。

三、結論

（1）該設計簡單、經濟、實用，除了變頻器價格高些之外，其他器件價格很低；操作簡單，很好理解，一般電工無論接線還是安裝較快就能掌握；

（2）運行可靠，維修簡便，硬件故障容易查找；軟件參數經過培訓，也能掌握；

（3）不足之處在于如果概率極小的兩臺變頻器同時壞的情況下，需要人工轉換到工頻運行，還須進一步完善。