一、引言

電磁攪拌器是金屬冶煉過程中的關鍵設備，在金屬熔煉過程中，以其無接觸性污染、均勻金屬溶液溫度、縮短熔煉時間、均勻金屬溶液化學成分、減少氧化渣產(chǎn)生、降低燒損率、指標可控性好、電氣化程度高等諸多優(yōu)勢而在金屬冶煉行業(yè)得到了廣泛應用。變頻電源作為電磁攪拌設備的關鍵部分，其性能特點決定了金屬冶煉的質量、節(jié)電率和攪拌指標的好壞。傳統(tǒng)的電磁攪拌變頻電源一般為交-交變頻電源或兩象限交-直-交變頻電源，其存在功率因數(shù)低、諧波干擾大、無法實現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)、運行中忽停電易炸機等缺陷，而四象限變頻器經(jīng)科學配置后作為電磁攪拌系統(tǒng)的變頻電源，則可規(guī)避傳統(tǒng)變頻電源的諸多不足。

二、電磁攪拌器的工作原理

感應式電磁攪拌器主要由變頻電源和感應器組成，是利用電磁感應原理產(chǎn)生的強磁場作用于金屬溶液（導體）上，從而促使金屬溶液（導體）在磁場作用下做規(guī)律運動。變頻電源把50/60HZ的電網(wǎng)工頻交流電變換成頻率為0.5~5.0HZ、輸出電壓可調(diào)的VF分離低頻電源，該電源通入電磁攪拌感應器中，形成交變行波磁場，此行波磁場穿透爐底的不銹鋼板作用于金屬溶液上，金屬溶液在磁場的作用下產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，此感應電流又與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，從而使金屬溶液做有規(guī)律的運動，以達到對金屬溶液攪拌的目的。通過改變行波磁場的方向及強度，可以有效控制金屬溶液的攪拌方向和攪拌強度。電磁攪拌原理圖如下圖（1）所示。

三、電磁攪拌設備變頻電源技術要求

●變頻電源控制可以真正V/F分離控制

●變頻電源采用MODBUS 和上位觸摸屏通訊

●變頻電源電壓等級AC 380V

●變頻電源的功率因數(shù)最低不低于0.96，滿載運行時功率因數(shù)0.98以上

●變頻電源采用AC-DC-AC四象限變頻器

●變頻電源可允許電流輸出三相不平衡度至不低于15%

●變頻電源可調(diào)節(jié)頻率0.5HZ-5HZ，正常運行頻率在0.5HZ-1HZ之間

●變頻電源頻率調(diào)節(jié)分辨率至少為0.1HZ，最好為0.05HZ

●變頻電源運行時間可以自行設定

●變頻電源可以時間倒計時停機設定

●變頻電源負載設備屬低頻大電感設備

●需要考慮緊急停機時負載電感的能量釋放  

四、變頻電源選型及配置

五、電氣原理圖

六、Goodrive800四象限變頻器應用在電磁攪拌設備上的優(yōu)勢

該變頻電源采用的的英威騰Goodrive800四象限變頻器是一款專為高端應用市場而設計的高性能變頻器，該型號變頻器電流額定值按照重載工況設計，可以應用在需要高過載能力、高可靠性、持續(xù)作業(yè)的場合。

Goodrive800四象限變頻器采用國際主流的模塊化設計理念，可單獨提供整流、逆變、濾波單元或整套柜機，從而滿足用戶、OEM和系統(tǒng)集成不同類型客戶的需求。其技術特點如下：

◆整流部分采用IGBT功率器件，PWM調(diào)制技術可將負載再生能量轉化為電能回饋至電網(wǎng)，功率因數(shù)可達到0.98以上，最大限度的節(jié)約電能。

◆母線電壓和輸出電壓連續(xù)可控且平穩(wěn)（受電網(wǎng)側電壓波動等因素影響?。?，克服了以往交-交變頻或普通兩象限變頻輸出電壓受電網(wǎng)等因素波動大而影響金屬熔煉效果的弊端；

◆提供V/F、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量三種控制方式，同時支持V·F分離功能，解決了電磁攪拌特殊負載正常工作時主動防御安全停車的難題；

◆結構采用模塊化設計，方便組裝與現(xiàn)場維護，單元接線方式上進下出，滿足客戶共直流母線方案的使用；

◆系統(tǒng)單元之間采用光纖通訊技術，實現(xiàn)主控制板與單元控制之間的光電隔離，在滿足工程現(xiàn)場特殊的長距離傳輸需求的同時有效的保障系統(tǒng)可靠性；

◆支持Modbus、Profibus、CAN、Ethernet以及DeviceNet等多種通訊協(xié)議要求，方便工業(yè)現(xiàn)場各種應用；

◆提供完善的變頻保護功能，除具備豐富的過流、過壓、過溫保護等傳統(tǒng)的變頻器保護功能外，更加側重電機側的保護，可以通過電機溫度檢測端子實時檢測電機運行溫度，為電機提供有效的過溫保護；

◆標配的STO（安全轉矩截止）、SS1（安全停車1）、SLS(安全限速)、SBC(安全抱閘)保護功能，最大限度保障了系統(tǒng)的安全性和可靠性；

◆EMC性能滿足C3等級要求。

七、現(xiàn)場調(diào)試及參數(shù)設置

Goodrive800四象限變頻器整流單元參數(shù)設置：

 Goodrive800四象限變頻器逆變單元參數(shù)設置：

變頻電源的負載為大電感（約為25mH），存在大電感能量釋放沖擊問題。此行業(yè)應用存在以下幾個技術難點：1、運行頻率為0.8~2Hz，工作電流需達到350A，在環(huán)境溫度為45℃的工況下，保證長期穩(wěn)定運行；2、自由停車大電感能量能夠順利釋放，不得對電網(wǎng)造成沖擊，變頻電源不得報故障；3、電網(wǎng)非正常斷電時，保證大電感能量能夠順利釋放；4、額定負載（320A）條件下，回饋到電網(wǎng)的功率因素不得低于96%。

由于負載為大電感，必然存在大電感能量釋放沖擊問題。為了保證在變頻電源在自由停車或者電網(wǎng)非正常斷電情況下大電感能量的釋放，我們在變頻電源直流母線上增加制動單元和制動電阻，確保再生能量的及時釋放。最后帶負載測試，在額定負載下，能量回饋功率因數(shù)達到0.98以上，調(diào)試取得圓滿成功，獲得客戶高度肯定。

八、結束語

由于基礎能源的相對匱乏，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對電網(wǎng)的工業(yè)污染和工業(yè)設備的節(jié)能越來越重視。Goodrive800四象限變頻器以其綠色、環(huán)保、節(jié)能和完善的功能等諸多優(yōu)勢，將在鋁冶煉行業(yè)電磁攪拌設備上得到更加廣泛的應用。

關于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領域的產(chǎn)品與服務供應商，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)，目前擁有12家控股子公司，分駐于全國的九大研發(fā)中心，擁有各類專利410多件，主要產(chǎn)品涵括高、中、低壓變頻器、電梯智能整體機、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、電機和電主軸、SVG、UPS、光伏逆變器等。英威騰現(xiàn)有員工1600多人，大型生產(chǎn)基地4個，營銷網(wǎng)絡遍布國內(nèi)及海外60多個國家和地區(qū)。

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