雙變頻互為備用自動投入系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

戶振峰

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

【關(guān)鍵詞】恒壓供水 雙變頻器 互為備用 可靠性

在光伏行業(yè)，作為太陽能電池的基礎(chǔ)材料多晶硅的制造工廠，冶煉爐、鑄錠爐等是至關(guān)重要的設(shè)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(chǎn)過程中還是他們在斷電停止生產(chǎn)之后的10個小時內(nèi)，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(xù)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(chǎn)正常進行。并且為了保證生產(chǎn)工藝，所供應(yīng)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(shè)定合適的參數(shù)，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(xiàn)故障一樣，變頻器也會發(fā)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?wù)勲p變頻互為備用自動投入系統(tǒng)的設(shè)計。

一、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

（一）雙變頻互為備用自動投入系統(tǒng)的設(shè)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(chǎn)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(wèi)生間不在現(xiàn)場，造成鑄錠爐無冷卻水供應(yīng)，幸好當時鑄錠爐不是正式生產(chǎn)，否則將造成很大的損失，由此教訓就設(shè)計出了雙變頻互為備用自動投入系統(tǒng)。

（二）雙變頻互為備用自動投入系統(tǒng)組成

根據(jù)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(shè)定參數(shù)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(nèi)部繼電器的故障點動作開關(guān)實現(xiàn)兩臺變頻器的互為備用。

設(shè)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(nèi)部繼電器，當變頻器運行中出現(xiàn)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(nèi)部繼電器，當變頻器運行中出現(xiàn)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(jù)原理圖連接好遠傳壓力表等器件之后，設(shè)定好2臺變頻器有關(guān)參數(shù)，合上相關(guān)的斷路器QF0、QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6之后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1轉(zhuǎn)到“變頻”狀態(tài)，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(qū)動水泵運行→為鑄錠爐恒壓供水；

當1#變頻器出現(xiàn)故障時→1#變頻器停止運行→1#變頻器的內(nèi)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(qū)動水泵運行，同時故障指示器HB1發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)自2010年投入運行至今，只發(fā)生過1起2#變頻器發(fā)生故障1#變頻器作為備用立即投入的情況（后來經(jīng)過維修人員查看是2#變頻器內(nèi)部出現(xiàn)了接線松動的情況，進行了處理），未曾發(fā)生影響恒壓供水中斷情況，可以說經(jīng)受住了考驗。

三、結(jié)論

（1）該設(shè)計簡單、經(jīng)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(shù)經(jīng)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(zhuǎn)換到工頻運行，還須進一步完善。