（湖南华菱湘潭钢铁有限公司 411100）
摘要：随着我国工艺技术的不断发展进步，厂内对除尘风机变频器控制系统的要求也在逐渐提高。而考虑到目前现有的风机电机控制系统比较容易出现电机无法进行无级调速、功耗较大且无法充分发挥电机能力等问题，因此有必要对现有的除尘风机变频器控制系统进行优化设计。在这一背景下，本文将结合笔者自身实际工作经验，以厂内使用的ACS1000变频器为例，对除尘风机变频器控制系统设计与实现进行简要分析研究。
关键词：除尘风机；变频器；控制系统
引言
厂内选用的由乌克兰ABB公司生产研发的ACS1000变频器，采用DTC对电动机进行控制，因此具有较强的转矩和速度特性。通过利用IGCT和LC输出滤波器，不仅大大减少了能量损耗，并使得变频器使用更加简单方便也更加可靠，同时其电压输出的正弦特性也得到极大增强。为有效达到节能降耗的效果并解决除尘风机出力不足问题，本文将重点围绕除尘风机变频器控制系统设计实现进行探究。
一、除尘风机变频器控制系统设计理念
本文在探究除尘风机变频器过程中选择以厂内使用的ACS1000变频器为例，该变频器利用三绕组变压器使得三相电源能够完成为整流桥供电的重要任务。在这一变频器当中，整流桥共有两组并且相互串联连接，两组整流电压之和便是直流回路电压。另外，由两个IGCT共同组合构成三相逆变器的桥臂，进而使得在中性点以及正负直流电压之间，集成门极换流型晶闸管可以实现自由切换。通过利用直接转矩控制的方式，能够不间断地控制输出电压以及输出频率值。不仅如此，本文在设计除尘风机变频器控制系统的过程中，还设计将LC滤波器加装在ACS1000变频器的输出端位置处，进而使得在输出电压当中，谐波含量能够降至最低[1]。在除尘风机变频器控制系统当中，设计运用直接转矩控制方式，此时通过利用转矩以及电动机核心变量磁通即可对逆变器进行启停控制。而通过将自适应电动机模型输入设计为电动机电流、直流电压，则可以在25μs的时间间隔下生成一组实际转矩值和磁通值，在将其分别与给定值进行比较分析之后，即可对除尘风机变频器进行最优控制，并保持逆变器的开关状态处于最优状态。
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二、除尘风机变频器控制系统的设计与实现
（一）系统设计
在设计除尘风机变频器控制系统的过程中，通过运用PLC控制单元，并专门设置位于操作室内部的远程控制站，从而实现除尘风机变频器控制系统的远程控制功能。系统中设计使用的PLC可编程控制器使用了最新的CPU硬件平台，其处理速度极快，基本上在0.06μs左右便可以完成一条指令的有效执行。不仅如此，该可编程控制器中拥有相对较大的CPU资源裕量，且拥有优秀的通信性能，利用CPU自带的接口可以同时与众多总线节点相互连接。为了能够保障除尘风机变频器控制系统与以太网相互连接，进而有效实现通讯，在系统中还将设计使用专门的通讯处理器，利用其自带的微处理器，使得CPU通讯任务能够在一定程度上得到有效减轻，并可以实现扩展连接的目标[2]。借助工业以太网，可编程控制器、计算机以及ACS1000变频器等可以相互连接并实现交互通讯。与此同时，在系统的硬件设计当中，还将设计安装可以给定速度的装置以及带有声音报警和复位等功能的设备，从而在完成对机旁操作箱的设计工作下，可以使得除尘风机变频器实现就地控制。
厂内原有的风机电机，其额定频率为60Hz，与我国规定的电网频率存在一定差异，因此在使用传统的直接穿电抗器控制过程中，电动机额定工作频率明显高于电网频率，而这直接导致电动机出现出风不足的问题。另外，根据相关工作记录显示，厂内的电动机在60Hz的额定频率下，只能保持每分钟750r的运行速度，远远低于正常工况下的额定转速，因此结果显示厂内除尘风量出力平均只有85%左右。为此，本文在设计除尘风机变频器控制系统的过程中，除了设计使用PLC可编程控制器和直接转矩控制方式之外，在软件设计当中，则尝试使用专门的监控以及编程软件，从而有效控制现场和基础以及控制级控制系统。设置在操作室内的远程操作站中，通过运用可视化技术，在安装可以随时动态监测电机电流与电压以及定子温度等各项运行数据的智能监控装置后，系统在完成相关运行数据的动态采集之后将会自动对其进行统计分析，并由此生成相应的图表，清晰直观地显示在电子液晶显示屏中，从而有效帮助工作人员真实、精准地掌握除尘风机等设备的具体运行情况。控制室的PLC可编程控制器在生成电动机的运行和停止命令之后，将其发送至ACS1000变频器中，此时变频器通过发布合闸或是分闸的命令，对真空断路器的合分进行相应控制。如果在系统当中真空断路器向变频器传输了合闸的状态反馈信号，则此时变频器将立即复位[3]。除此之外，在除尘风机变频器控制系统当中，还设有报警记录功能，在这一功能当中，工作人员可以对ACS1000变频器搜集获取的温度数据、电压信息等进行随时查看，从而及时发现电机中存在的问题和安全隐患，以此有效提升电机的安全可靠性和工作质量水平。
（二）应用效果
通过实际运用本文设计的除尘风机变频器控制系统，即便是在生产高峰期间内，除尘风机依旧可以保持充足的出力状态，获得了良好的除尘效果。不仅如此，在除尘风机变频器控制系统，特别是在直接转矩控制方式的有效运用下，除尘风机能够自由完成无级调速，从而大大降低能耗，有效实现了节能减排的目标，对于帮助企业实现经济效益最大化这一根本目标具有积极作用。
结束语
总而言之，本文通过以ACS1000变频器为例，在结合当前厂内存在的除尘风机出力不足、无法实现无级调速等问题，通过将原本直接穿电抗器控制方式转变为直接转矩控制方式，并专设远程控制室，利用PLC可编程控制器以及以太网通讯协议和相关专业的编程软件及监控软件等，使得除尘风机出力不足的问题得到有效解决，并获得了良好的除尘效果。
参考文献：
[1]崔立亮.高炉炉前除尘风机控制系统技术改造[J].天津冶金，2017，11（03）：22-24+28.
[2]李定川.合康HIVERT-Y06/173高压变频器在除尘风机中的应用[J].变频器世界，2016，33（07）：91-94.
[3]孙檬.应用于变频风机控制系统的FPGA数据处理模块的设计[D].北京交通大学，2015.
论文作者:钱春岩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：变频器论文; 风机论文; 控制系统论文; 转矩论文; 电动机论文; 电压论文; 厂内论文; 《电力设备》2017年第35期论文;