摘要：電磁攪拌器是一種完全不與金屬溶液接觸而靠電磁力對金屬溶液進行攪拌的裝置，該裝置能夠提高各種合金的整體均勻性，縮短融化時間，減少金屬燒損，提高產(chǎn)品質(zhì)量。本文以英威騰Goodrive800四象限變頻器在電磁攪拌器變頻電源上的應(yīng)用，著重介紹英威騰Goodrive800四象限變頻器應(yīng)用在鋁熔爐電磁攪拌設(shè)備上的優(yōu)越性。

    關(guān)鍵詞：金屬冶煉  電磁攪拌  Goodrive800  四象限  變頻電源

    一、引言

    電磁攪拌器是金屬冶煉過程中的關(guān)鍵設(shè)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(xué)成分、減少氧化渣產(chǎn)生、降低燒損率、指標(biāo)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(yīng)用。變頻電源作為電磁攪拌設(shè)備的關(guān)鍵部分，其性能特點決定了金屬冶煉的質(zhì)量、節(jié)電率和攪拌指標(biāo)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(xué)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(yīng)式電磁攪拌器主要由變頻電源和感應(yīng)器組成，是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的強磁場作用于金屬溶液（導(dǎo)體）上，從而促使金屬溶液（導(dǎo)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(yīng)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(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，此感應(yīng)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。

圖（1）電磁攪拌原理圖

    三、電磁攪拌設(shè)備變頻電源技術(shù)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AC380V

    •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(shè)定

    •變頻電源可以時間倒計時停機設(shè)定

    •變頻電源負載設(shè)備屬低頻大電感設(shè)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

圖（2）四象限變頻器主回路電氣原理圖

    六、Goodrive800四象限變頻器應(yīng)用在電磁攪拌設(shè)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(yīng)用市場而設(shè)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(shè)計，可以應(yīng)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(shè)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(shù)特點如下：

    ◆整流部分采用IGBT功率器件，PWM調(diào)制技術(shù)可將負載再生能量轉(zhuǎn)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(cè)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(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)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(shù)，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(yīng)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(cè)重電機側(cè)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(biāo)配的STO（安全轉(zhuǎn)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(shè)置

    Goodrive800四象限變頻器整流單元參數(shù)設(shè)置：

    Goodrive800四象限變頻器逆變單元參數(shù)設(shè)置：

Goodrive800四象限變頻器逆變單元參數(shù)設(shè)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(yīng)用存在以下幾個技術(shù)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。

圖（3）Goodrive800四象限變頻器圖          （4）Goodrive800逆變單元

    八、結(jié)束語

    由于基礎(chǔ)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(shè)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(shè)備上得到更加廣泛的應(yīng)用。

    關(guān)于英威騰：

    英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)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(shù)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(luò)遍布國內(nèi)及海外60多個國家和地區(qū)。