基于MM430变频器的空冷风机低电压穿越改造方式

杨 阳

（山西京能吕临发电有限公司，山西吕梁 033200）

西门子MicriMaster430是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，额定功率从7.5 kW到250 kW可供选择。该变频器采用绝缘栅双极型晶体管作为功率输出元件，有很高的运行可靠性和通用性，具备自动再启动、捕捉再启动、滑差补偿、快速电流限幅等功能。

山西京能吕临发电有限公司（以下简称“京能公司”）建设有2×350 MW超临界循环流化床直接空冷机组，共配有空冷岛2座，空冷动力中心PC（power center）8个段，空冷变压器6台。每台机组独立配置1座空冷岛、4个PC段、2台三绕组工作变压器，每台变压器分别为2个PC段同时提供工作电源，1台三绕组备用变压器同时为4个段提供备用电源，其中4个PC段带30个变频器（西门子MM430）对应30台空冷风机电机，每个PC段分别设置1个工作电源和1个备用电源，控制电源均取自空冷岛直流分屏（4个PC段公用，为双电源），并通过备自投装置进行切换以保证供电的可靠性。每段的变频器主电源取自各段交流母线，额定电压为交流电 AC（alternating current）400 V，各变频器的控制电源也取自各段交流母线，并经过各自独立的控制变压器将电压从AC 400 V转变为AC 220 V，

再经过各自独立的电源模块将电压从AC 220 V转变为直流电DC（direct current）24 V进入控制回路。影响变频器运行的主要因素有电压、电流、温度和外部原因等[1]，京能公司空冷岛变频器因设计原因受厂用交流电系统电压影响较大，故本文以解决该问题为主要研究方向。

1 京能公司空冷岛风机变频器控制系统运行中产生的问题

a）1号机电动给水泵（6 100 kW）启动时，厂用电6 kV 12段U相二次侧电压下降至49.375 V，U相一次侧线电压下降至5 131.20 V，空冷岛变压器变比为6 300 V/400 V。由此可算出厂用电6 kV系统在进行串联切换时空冷岛PCIII、IV段最低电压可低至325.791 V，并持续2 s左右，远低于变频器正常工作电压要求的360 V，导致变频器停止工作并发出F0 003（低电压）报警，需要人工复位报警后才能再次重启变频器。

b）2号机厂用电6 kV 22段在进行串联切换时V相二次侧电压下降至47.485 V，W相一次侧线电压下降至5 081 V，空冷岛变压器变比为6 300 V/400 V，由此可算出厂用电6 kV系统在进行串联切换时空冷岛PCIII、IV段最低电压可低至322.60 V，远低于变频器正常工作电压要求的360 V，导致变频器停止工作并发出F0 003（低电压）报警，需要人工复位报警后才能再次重启变频器。

c）空冷岛PC段备自投自动切换时会造成1 s左右的电源中断，导致变频器停止工作并发出F0 003（低电压）报警，需要人工复位报警后才能再次重启变频器。

d）空冷岛风机变频器虽然具备自动重启动功能，但需要一个数字输入端保持ON命令不变时才能进行。在串联切换时电压太低导致变频器数字输入端保持ON命令的KA3继电器断开，使变频器失去自动再启动功能，需要人工复位报警后才能再行启动。

2 空冷岛风机变频器控制系统改造的思路及方式

2.1 改造思路

a）因空冷岛风机变频器系统设备多，价格昂贵，需要在不改变或者尽可能少地改变原有设备的情况下解决上述问题，以提高空冷岛变频器运行可靠性。

b）西门子MM430型变频器具备自动再启动功能，利用该功能通过改变控制回路供电方式来解决问题，能够极大地降低改造成本并缩短改造工期[2-3]。

c）京能公司空冷岛PC配电间设置有一个双电源供电的110 V直流分屏，供各PC段工作进线开关、备用进线开关控制，可以利用该直流分屏作为改造后的控制电源提供点，以节省财力、物力。

2.2 改造方式

a）空冷岛PC配电间只有一个直流馈线屏，虽然该馈线屏为双电源供电，但为了保证变频器运行的可靠性，保留了原有变频器的交流变直流控制回路，只是要在AC 220 V变DC 24 V的电源模块出线侧新增1个2 A的直流微型断路器。

b）新增1个DC 110 V变DC 24 V的电源模块，将该模块出线经直流微型断路器后接入空冷岛风机变频器控制回路，与原有的变频器交流变直流控制回路并联。该电源模块为独立的一拖三型电源模块，通过输入一路110 V直流电源，输出三路相互隔离的24 V直流电源。

c）考虑到空冷岛风机变频器因低电压停止工作的数量经常是以整个PC段为单位，所以为防止整段变频器同时自动再启动而导致负荷电流过大，引起PC段进线开关保护动作，需要设置各变频器的自动再启动时间相互错开，根据京能公司的实际情况，设置一台变频器与下一台变频器的第一次自动再启动时间间隔为3 s，即设置第1台变频器 P1 212参数为3 s，第2台则为6 s，第3台则为9 s，以此类推，并投入捕捉再启动功能。

d）投入变频器的自动再启动功能。该变频器参数P1 210=0时，自动再启动功能禁止。当P1 210=1时，变频器对故障进行确认（复位），即在变频器重新上电时将故障复位，这就是说，变频器必须完全断电，仅仅“电源消隐”是不够的，在重新触发ON命令之前，变频器是不会运行的。当P1 210=2时，“电源中断”以后重新上电时，变频器确认故障F0 003（欠电压）并重新启动。这种情况下需要有ON命令一直加在数字输入端。当P1 210=3时，只有在变频器已经处于“运行”状态下且变频器发生故障（F0 003等）时，它才能再启动。变频器将确认（复位）故障，并在“电源中断”或“电源消隐”之后重新启动。这种情况下需要有ON命令一直加在数字输入端。当P1 210=4时，只有在变频器已经处于“运行”状态下且变频器发生故障（F0 003等）时，它才能再启动，且变频器将确认故障，并在“电源中断”或“电源消隐”之后重新启动，这种情况下需要有ON命令一直加在数字输入端。当P1 210=5时，“电源中断”后重新上电时，变频器确认F0 003等故障，并重新启动。这种情况下需要有ON命令一直加在数字输入端（DIN）。当P1 210=6时，在“电源中断”或“电源消隐”后重新上电时，变频器确认F0 003等故障，并重新启动，这种情况下需要有ON命令一直加在数字输入端（DIN）。P1 210设置为6时，电动机立即重新启动。结合我公司实际情况以及设备运行特点和人员安全情况，将该参数设置为4。

2.3 注意事项

此次改造中，为了防止因空冷岛直流分屏电源故障引起变频器控制回路状态改变从而导致空冷岛风机变频器工作停止，保留了原有的AC 220 V变DC 24 V回路，且与新增DC 110 V变DC 24 V回路并联。为了保证2个电源模块互为备用且能在运行当中正常工作，在正常运行中只使用1个电源模块，即在使用时禁止将“直流模块输出控制电源”开关与“交流模块输入电源”开关、“交流模块输出控制电源”开关同时合闸。目前参考部分空冷岛风机具备回暖功能，所以设置空冷岛PC段1列1、1列 3、1 列 5、2 列 1、2 列 4、3 列 1、3 列 3、3 列 5、4列 1、4列 3、4 列 5、5列 2、5 列 5、6 列 3、6列 5号风机电机变频器控制电源使用“直流电源模块”供电（就地开关标出），1列 2、1列 4、2列 2、2列 3、2列 5、3 列 2、3 列 4、4 列 2、4 列 4、5 列 1、5 列 3、5列4、6列1、6列2、6列4号风机电机变频器控制电源使用“交流电源模块”供电。

若有2个直流馈线屏且电源相互独立的情况下，考虑到2个直流分屏同时失电的几率微乎其微，所以可以不用保留交流电源供电方式。