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寶米勒變頻器在太陽(yáng)能揚水系統中的應用

bmller 2021-04-02

                                          第一章:引言

    當今許多因素正沖擊著(zhù)全球電力工業(yè),在國外電力生產(chǎn)商之間有著(zhù)十分激烈的競爭,而世界范圍內電力生產(chǎn)的市場(chǎng)化加速了生產(chǎn)商采用新技術(shù);尤其是近兩三年來(lái),夏季持續高溫造成許多省市電力供應緊張,供電已經(jīng)不能滿(mǎn)足急速膨脹的電力需求,拉閘限電現象日趨嚴重。由于電力網(wǎng)負擔過(guò)重,造成局部電力系統極其不穩定,這種現象已經(jīng)嚴重影響了人民的日常生活和經(jīng)濟的正常運行。我們注意到的全國節能活動(dòng)中,宣傳重點(diǎn)是民用和商業(yè)用電的節約,而工業(yè)用電的節約則被淡化了。其實(shí)工業(yè)所耗用的電量占總用電量的比重極大,因此我們更應該把更多的目光投入到工業(yè)用電的節約上來(lái)。

這樣環(huán)境要求給所有的電力供應商增加了額外的責任,使大功率變頻器的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)空間大大拓展。變頻器的最終用戶(hù)對變頻器的自動(dòng)控制、節能、環(huán)保意識越來(lái)越強烈,迫使其上游提供者尤其是系統集成商更加重視顧客變頻調速技術(shù)方面的需要。一般講,在占工業(yè)用電50%--60%的風(fēng)機、泵和壓縮機等通用機械上使用變頻調速裝置,可以節電30%左右。這一類(lèi)通用機械的驅動(dòng)電機一般是工頻電機,具有各種可供選擇功能的通用變頻器,其輸出頻率在0—400HZ之間,正適合之類(lèi)機械。

   變頻器技術(shù)具有“工業(yè)維生素”之譽(yù),是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù);是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù);是替代進(jìn)口,節約投資的最大領(lǐng)域之一;是節約能源的高新技術(shù)。目前,低壓變頻器已經(jīng)非常普及和成熟,也正在被人民所關(guān)注和逐步應用。變頻器除了有卓越的調速性能之外,還有顯著(zhù)的節約電能和保護環(huán)境等重大作用,是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調速裝置,變頻器的出現讓工業(yè)領(lǐng)域的節能閃現了新的亮點(diǎn)。

   但通用的變頻器大多針對一般變頻調速使用,而在環(huán)境惡劣的山區,周?chē)碾娏Σ蛔?,只利用太?yáng)能翻板發(fā)電,通用的變頻器則不能發(fā)揮出應有的效果。針對之類(lèi)項目,我們公司選擇BMLLER品牌的太陽(yáng)能揚水系統專(zhuān)用型變頻器。

第二章 寶米勒變頻器介紹

   寶米勒MC200系列是新一代模塊化設計的高性能矢量控制變頻器。采用32-bit電機專(zhuān)用數字處理器DSP和具有現代先進(jìn)水平的逆變模塊IGBT,采用最新的磁鏈與速度估算的運算處理技術(shù),通過(guò)對電機磁通電流和轉矩電流的解耦控制,實(shí)現了高性能的無(wú)速度傳感器矢量控制。

   卓越穩定的性能,靈活的功能設置,強化的環(huán)境適應性的時(shí)間,全面而精準的故障監控功能為變頻器和電動(dòng)機提高良好的保護,因此具有很高的運行可靠性和應用的多樣性。

   寶米勒變頻器豐富的產(chǎn)品陣容,以“應用于所有領(lǐng)域”為目標,定制化的行業(yè)應用方案,能夠更好的滿(mǎn)足變頻器產(chǎn)品應用的各種需求,堪稱(chēng)變頻控制領(lǐng)域的經(jīng)典之作。

   針對于太陽(yáng)能揚水系統的專(zhuān)用高性能變頻器,更具有超出同類(lèi)產(chǎn)品的防跳閘性能和適應惡劣電網(wǎng)、溫度、濕度和粉塵的能力,極大提高產(chǎn)品可靠性;通過(guò)配置自動(dòng)節能功能,可簡(jiǎn)單地進(jìn)行節能控制。內置PID控制器、簡(jiǎn)易PLC、RS485通訊端口、外置供水控制器,可以廣泛應用于風(fēng)機、泵等二次方遞減轉矩負載。

第三章 工程描述

3.1 項目工況:

   供水設備安裝于云南省富寧縣龍門(mén)村,水源為山底小河,需要將水送至遠方山坡上去。山地距離小河100米,小河至山頂所需用水的蓄水池垂直高度為250米,山坡目測為45度傾斜角,沿山坡鋪設管路約為1100米。周?chē)鷽](méi)有交流電源,只依靠太陽(yáng)能翻板提供DC540V和DC9V電源。山頂上設有監控中心,需要讀取水泵運行的狀態(tài)和啟、停水泵,故障監視;并在設備故障后短信告知用戶(hù)。電柜為露天放置,小河設有水位保護器,需要在干涸的時(shí)候保護電機。

3.2 設備部件:

   根據工況及現場(chǎng)實(shí)際情況,考慮到河流水源在日常及汛期含有較多泥沙及落葉等雜志,我公司選用耐磨損抗砂性能較強的潛水泵及潛水電機,并且在潛水泵外部配套過(guò)濾網(wǎng)及導流裝置。根據項目需要,我公司選用VP系列潛水泵VP17-35(Q=15T,H=320M)。

3.3 控制部件


名稱(chēng)

品牌

型號

備注

總斷路器

施耐德

C65H-DC2C63

 

變頻器

寶米勒

MC200P0300T4

 

GPRS模塊

才茂

CM3180EP

 

電抗器

 

CGSG-0.396,2.2V,60A

 

液位保護器

凡宜

FASA20M

 

組態(tài)軟件

力控

64點(diǎn)通用版

 

工控機

 

 

客戶(hù)提供

手機卡

 

 

客戶(hù)提供

固定IP

 

 

客戶(hù)提供



在此系統中,寶米勒變頻器發(fā)揮了優(yōu)異的性能,起到了無(wú)可替代的作用,使項目最終順利完成。

第四章 工程設計理念

4.1 工程方案思路:

主回路由寶米勒變頻器將現場(chǎng)的DC540V逆變?yōu)锳C380V給電機供電,并外加輸出電抗器穩定電壓波動(dòng);控制回路由才茂的DTU和力控的組態(tài)軟件來(lái)完成。DTU和變頻器通過(guò)RS485連接,采用透明傳輸模式,即將采集到的數據分包通過(guò)GPRS信號傳送至中心路由器,路由器通過(guò)映射端口到客戶(hù)本機,上位機與變頻器之間采用標準的MODBUS協(xié)議通訊。由通訊命令來(lái)控制電機啟、停,及調節頻率。河中裝設水位保護器,在干涸時(shí)起到保護電機的作用。

4.2 工程設計:

4.2.1 寶米勒變頻器的應用:

寶米勒變頻器更具備逆變作用,將DC540V逆變?yōu)锳C380V供電;該項目控制分為就地和遠程控制模式,BMLLER變頻器具備端子切換外部控制與通訊控制,并有信號傳送至中心;更具備了常規變頻器所沒(méi)有的液位探測功能,即液位信號斷開(kāi)30S后(可隨意設定),變頻器停止運轉,將水位報警信號傳送至中心。寶米勒變頻器與DTU為RS485串口連接,與上位機采用了MODBUS標準協(xié)議;上位機每隔3000ms通過(guò)網(wǎng)橋GPRS向變頻器請求數據,變頻器得到命令后立即響應,通過(guò)DTU回傳數據至中心。其中,通訊的參數包含:控制模式(R)、狀態(tài)(R)、電壓(R)、電流(R)、頻率(R)、轉速(R)、故障信息(R);啟動(dòng)(R/W)、停止(R/W)、故障復位(W)。

寶米勒變頻器不僅功能全面,而且使用更加簡(jiǎn)便。以下列出了此次項目中使用到的參數組:

F0-02=0;    運行方式選擇為普通運行;BMLLER還包含了:簡(jiǎn)易PLC運行、過(guò)程PID允許、多段速運行模式。

F0-03=1;     允許指令選擇為外部端子控制;BMLLER還包含了:操作面板控制、上位機通訊控制。

F0-12=25HZ; 由于電機最低允許運轉頻率為25HZ,所以設置該參數為最低運轉頻率。

F0-14=10S;  加速時(shí)間(由0HZ加速到最大輸出頻率所需時(shí)間)。

F0-15=10S;  減速時(shí)間(由最大輸出頻率減速到0HZ所需時(shí)間)。

F1-00=22KW; 電機額定功率。

F1-01=380V; 電機額定電壓。

F1-02=47.5A;電機額定電流。

F1-03=50HZ; 電機額定頻率。

F1-04=2810; 電機額定轉速。

F4-01=23;   將X2端子定義為外部與通訊切換;即0時(shí)為外部端子控制,1時(shí)為上位機控制。

F4-02=24;   將X3端子定義為液位探頭輸入狀態(tài);即0時(shí)表示水位低限,1時(shí)表示水位正常。

F4-24=30S;  液位探頭輸入1時(shí),并延時(shí)30S判斷,恢復供水。

F4-25=30S;  液位探頭輸入0時(shí),并延時(shí)30S判斷,停止供水。

FD-00=1;     此參數用于遠程計算機通過(guò)RS485通訊接口控制多臺變頻器時(shí),為每一臺變頻器設定的地址號,此系列可實(shí)現同時(shí)運行1-31臺變頻。

FD-01=3;    波特率選擇為9600;BMLLER還包含1200、2400、4800、19200.

FD-02=1;   數據格式選擇為E.8.1;同時(shí)BMLLER還包含N.8.1、O.8.1、N.8.2、E.8.2、O.8.2數據格式。

FD-03=10S; 通訊故障判斷時(shí)間設定為10S,故障后停機。

MC200系列變頻器除了以上功能外,也可以用作PID過(guò)程控制,同時(shí)控制多臺水泵,達到恒壓的效果。

 

4.2.2 力控組態(tài)軟件應用:

力控組態(tài)軟件采用6.1版本,建立IO設備組態(tài),選擇標準MODBUS (RTU串行口),經(jīng)過(guò)如下設置:

通信方式選擇網(wǎng)橋GPRS,通訊設備廠(chǎng)家為廈門(mén)才茂科技,端口號為8011(通過(guò)了路由器映射),終端ID號66666666(與DTU保持一致)。

用戶(hù)需要監控電壓、電流、頻率、轉速、控制模式、當前狀態(tài)、報警信息等;并控制水泵的啟、停。

由于寶米勒變頻器接收03號和06號功能碼,I0鏈接地址與變頻器對應;需要注意力控為10進(jìn)制,變頻器為16進(jìn)制,需要轉換后輸入,并在地址上增加1位。

4.2.3 才茂DTU應用:

DTU好比傳輸過(guò)程中的橋梁,將變頻器的參數采集后打包,通過(guò)GPRS信號無(wú)線(xiàn)傳輸至中心服務(wù)器。采用RS485連接,通過(guò)透明模式輸出數據。需要設置中心地址、中心端口號、且波特率等與變頻器對應。如下圖所示:

4.2.4 工程通訊完成:

由于BMLLER變頻器具備了逆變、通訊、水泵專(zhuān)用控制等功能,并在惡劣的環(huán)境下運行相當穩定,以及其它各部件的配合,使水泵正常供水,用戶(hù)可以直觀(guān)的監控水泵運行狀態(tài)。

第五章 結論與展望

隨著(zhù)農村日趨發(fā)展與革新,太陽(yáng)能光伏配合變頻調速器的使用率日益顯得更為重要。這些都將需要變頻器具備優(yōu)異的控制及調速性能,高效率、易維護等特點(diǎn);能在條件惡劣的環(huán)境下,穩定的運行。因此變頻器行業(yè)也因加快自己的創(chuàng )新發(fā)展步伐以求新的發(fā)展,創(chuàng )造新的輝煌!


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