寶米勒變頻器在太陽(yáng)能揚(yáng)水系統(tǒng)中的應(yīng)用
bmller 2021-04-02
第一章:引言
當(dāng)今許多因素正沖擊著全球電力工業(yè),在國(guó)外電力生產(chǎn)商之間有著十分激烈的競(jìng)爭(zhēng),而世界范圍內(nèi)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(xù)高溫造成許多省市電力供應(yīng)緊張,供電已經(jīng)不能滿足急速膨脹的電力需求,拉閘限電現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。由于電力網(wǎng)負(fù)擔(dān)過(guò)重,造成局部電力系統(tǒng)極其不穩(wěn)定,這種現(xiàn)象已經(jīng)嚴(yán)重影響了人民的日常生活和經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行。我們注意到的全國(guó)節(jié)能活動(dòng)中,宣傳重點(diǎn)是民用和商業(yè)用電的節(jié)約,而工業(yè)用電的節(jié)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(yīng)該把更多的目光投入到工業(yè)用電的節(jié)約上來(lái)。
這樣環(huán)境要求給所有的電力供應(yīng)商增加了額外的責(zé)任,使大功率變頻器的市場(chǎng)開發(fā)空間大大拓展。變頻器的最終用戶對(duì)變頻器的自動(dòng)控制、節(jié)能、環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈,迫使其上游提供者尤其是系統(tǒng)集成商更加重視顧客變頻調(diào)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(jī)、泵和壓縮機(jī)等通用機(jī)械上使用變頻調(diào)速裝置,可以節(jié)電30%左右。這一類通用機(jī)械的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般是工頻電機(jī),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,正適合之類機(jī)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(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一;是節(jié)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(yīng)用。變頻器除了有卓越的調(diào)速性能之外,還有顯著的節(jié)約電能和保護(hù)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(diào)速裝置,變頻器的出現(xiàn)讓工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能閃現(xiàn)了新的亮點(diǎn)。
但通用的變頻器大多針對(duì)一般變頻調(diào)速使用,而在環(huán)境惡劣的山區(qū),周圍的電力不足,只利用太陽(yáng)能翻板發(fā)電,通用的變頻器則不能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。針對(duì)之類項(xiàng)目,我們公司選擇BMLLER品牌的太陽(yáng)能揚(yáng)水系統(tǒng)專用型變頻器。
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(shè)計(jì)的高性能矢量控制變頻器。采用32-bit電機(jī)專用數(shù)字處理器DSP和具有現(xiàn)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(yùn)算處理技術(shù),通過(guò)對(duì)電機(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制,實(shí)現(xiàn)了高性能的無(wú)速度傳感器矢量控制。
卓越穩(wěn)定的性能,靈活的功能設(shè)置,強(qiáng)化的環(huán)境適應(yīng)性的時(shí)間,全面而精準(zhǔn)的故障監(jiān)控功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提高良好的保護(hù),因此具有很高的運(yùn)行可靠性和應(yīng)用的多樣性。
寶米勒變頻器豐富的產(chǎn)品陣容,以“應(yīng)用于所有領(lǐng)域”為目標(biāo),定制化的行業(yè)應(yīng)用方案,能夠更好的滿足變頻器產(chǎn)品應(yīng)用的各種需求,堪稱變頻控制領(lǐng)域的經(jīng)典之作。
針對(duì)于太陽(yáng)能揚(yáng)水系統(tǒng)的專用高性能變頻器,更具有超出同類產(chǎn)品的防跳閘性能和適應(yīng)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(jié)能功能,可簡(jiǎn)單地進(jìn)行節(jié)能控制。內(nèi)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(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵等二次方遞減轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
第三章 工程描述
3.1 項(xiàng)目工況:
供水設(shè)備安裝于云南省富寧縣龍門村,水源為山底小河,需要將水送至遠(yuǎn)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(cè)為45度傾斜角,沿山坡鋪設(shè)管路約為1100米。周圍沒有交流電源,只依靠太陽(yáng)能翻板提供DC540V和DC9V電源。山頂上設(shè)有監(jiān)控中心,需要讀取水泵運(yùn)行的狀態(tài)和啟、停水泵,故障監(jiān)視;并在設(shè)備故障后短信告知用戶。電柜為露天放置,小河設(shè)有水位保護(hù)器,需要在干涸的時(shí)候保護(hù)電機(jī)。
3.2 設(shè)備部件:
根據(jù)工況及現(xiàn)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(qiáng)的潛水泵及潛水電機(jī),并且在潛水泵外部配套過(guò)濾網(wǎng)及導(dǎo)流裝置。根據(jù)項(xiàng)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 |
品牌 |
型號(hào) |
備注 |
總斷路器 |
施耐德 |
C65H-DC2C63 |
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變頻器 |
寶米勒 |
MC200P0300T4 |
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GPRS模塊 |
才茂 |
CM3180EP |
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電抗器 |
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CGSG-0.396,2.2V,60A |
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液位保護(hù)器 |
凡宜 |
FASA20M |
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組態(tài)軟件 |
力控 |
64點(diǎn)通用版 |
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工控機(jī) |
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客戶提供 |
手機(jī)卡 |
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客戶提供 |
固定IP |
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客戶提供 |
在此系統(tǒng)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(xiàng)目最終順利完成。
第四章 工程設(shè)計(jì)理念
4.1 工程方案思路:
主回路由寶米勒變頻器將現(xiàn)場(chǎng)的DC540V逆變?yōu)锳C380V給電機(jī)供電,并外加輸出電抗器穩(wěn)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(shù)據(jù)分包通過(guò)GPRS信號(hào)傳送至中心路由器,路由器通過(guò)映射端口到客戶本機(jī),上位機(jī)與變頻器之間采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議通訊。由通訊命令來(lái)控制電機(jī)啟、停,及調(diào)節(jié)頻率。河中裝設(shè)水位保護(hù)器,在干涸時(shí)起到保護(hù)電機(jī)的作用。
4.2 工程設(shè)計(jì):
4.2.1 寶米勒變頻器的應(yīng)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(xiàng)目控制分為就地和遠(yuǎn)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(hào)傳送至中心;更具備了常規(guī)變頻器所沒有的液位探測(cè)功能,即液位信號(hào)斷開30S后(可隨意設(shè)定),變頻器停止運(yùn)轉(zhuǎn),將水位報(bào)警信號(hào)傳送至中心。寶米勒變頻器與DTU為RS485串口連接,與上位機(jī)采用了MODBUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議;上位機(jī)每隔3000ms通過(guò)網(wǎng)橋GPRS向變頻器請(qǐng)求數(shù)據(jù),變頻器得到命令后立即響應(yīng),通過(guò)DTU回傳數(shù)據(jù)至中心。其中,通訊的參數(shù)包含:控制模式(R)、狀態(tài)(R)、電壓(R)、電流(R)、頻率(R)、轉(zhuǎn)速(R)、故障信息(R);啟動(dòng)(R/W)、停止(R/W)、故障復(fù)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(xiàng)目中使用到的參數(shù)組:
F0-02=0; 運(yùn)行方式選擇為普通運(yùn)行;BMLLER還包含了:簡(jiǎn)易PLC運(yùn)行、過(guò)程PID允許、多段速運(yùn)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(jī)通訊控制。
F0-12=25HZ; 由于電機(jī)最低允許運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為25HZ,所以設(shè)置該參數(shù)為最低運(yùn)轉(zhuǎn)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(jī)額定功率。
F1-01=380V; 電機(jī)額定電壓。
F1-02=47.5A;電機(jī)額定電流。
F1-03=50HZ; 電機(jī)額定頻率。
F1-04=2810; 電機(jī)額定轉(zhuǎn)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(jī)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(fù)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(shù)用于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過(guò)RS485通訊接口控制多臺(tái)變頻器時(shí),為每一臺(tái)變頻器設(shè)定的地址號(hào),此系列可實(shí)現(xiàn)同時(shí)運(yùn)行1-31臺(tái)變頻。
FD-01=3; 波特率選擇為9600;BMLLER還包含1200、2400、4800、19200.
FD-02=1; 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)格式。
FD-03=10S; 通訊故障判斷時(shí)間設(shè)定為10S,故障后停機(jī)。
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(tái)水泵,達(dá)到恒壓的效果。
4.2.2 力控組態(tài)軟件應(yīng)用:
力控組態(tài)軟件采用6.1版本,建立IO設(shè)備組態(tài),選擇標(biāo)準(zhǔn)MODBUS (RTU串行口),經(jīng)過(guò)如下設(shè)置:
通信方式選擇網(wǎng)橋GPRS,通訊設(shè)備廠家為廈門才茂科技,端口號(hào)為8011(通過(guò)了路由器映射),終端ID號(hào)66666666(與DTU保持一致)。
用戶需要監(jiān)控電壓、電流、頻率、轉(zhuǎn)速、控制模式、當(dāng)前狀態(tài)、報(bào)警信息等;并控制水泵的啟、停。
由于寶米勒變頻器接收03號(hào)和06號(hào)功能碼,I0鏈接地址與變頻器對(duì)應(yīng);需要注意力控為10進(jìn)制,變頻器為16進(jìn)制,需要轉(zhuǎn)換后輸入,并在地址上增加1位。
4.2.3 才茂DTU應(yīng)用:
DTU好比傳輸過(guò)程中的橋梁,將變頻器的參數(shù)采集后打包,通過(guò)GPRS信號(hào)無(wú)線傳輸至中心服務(wù)器。采用RS485連接,通過(guò)透明模式輸出數(shù)據(jù)。需要設(shè)置中心地址、中心端口號(hào)、且波特率等與變頻器對(duì)應(yīng)。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、水泵專用控制等功能,并在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定,以及其它各部件的配合,使水泵正常供水,用戶可以直觀的監(jiān)控水泵運(yùn)行狀態(tài)。
第五章 結(jié)論與展望
隨著農(nóng)村日趨發(fā)展與革新,太陽(yáng)能光伏配合變頻調(diào)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(diào)速性能,高效率、易維護(hù)等特點(diǎn);能在條件惡劣的環(huán)境下,穩(wěn)定的運(yùn)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!