在夏季雷雨多發(fā)季節(jié),電網(wǎng)會發(fā)生瞬時電壓跌落的現(xiàn)象,稱為電網(wǎng)閃絡(luò),在很短的時間內(nèi)(0.5-1秒)電壓會產(chǎn)生很大的下降甚至完全斷電。在聚酯和長絲生產(chǎn)線上大量使用的變頻器會由于電網(wǎng)閃絡(luò)而產(chǎn)生欠壓故障。由于聚酯和長絲連續(xù)生產(chǎn)的特點,熔體出料泵和紡絲增壓泵瞬時停車會造成紡絲生產(chǎn)線全線停車排廢,損失巨大。因此,需要有一種后備電源系統(tǒng),能在電網(wǎng)電壓瞬時跌落的時間里(1秒左右),能夠提供變頻器短時工作的能量。
深圳京能紡系統(tǒng)集成有限公司的防閃絡(luò)后備電源系統(tǒng),采用動力鋰離子電池儲能的方式為變頻器提供瞬時直流供電,維持變頻器的運(yùn)行。因為在聚酯和長絲生產(chǎn)線中,控制系統(tǒng)使用的是UPS電源,因此這種電網(wǎng)閃絡(luò)對控制回路不會造成影響。
防閃絡(luò)后備電源系統(tǒng)由若干子系統(tǒng)組成,主要包括:動力鋰電池組、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)、充放電器、PLC控制系統(tǒng)與直流分配系統(tǒng)等。系統(tǒng)原理圖如下圖所示。
其中,PLC控制系統(tǒng)是控制整個電源系統(tǒng)正常工作的核心,而PLC控制器又是控制系統(tǒng)的核心,能夠協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)間的互相配合運(yùn)行。PLC控制器采用赫優(yōu)訊公司的netPLC模塊。PLC的功能是對電池的電量和充放電進(jìn)行管理,將電池的電量控制在50%左右,以延長電池的使用壽命。PLC還管理著直流掛網(wǎng)原件(接觸器)的動作,檢測相應(yīng)回路的變頻器的準(zhǔn)備信號。netPLC基于赫優(yōu)訊netX技術(shù),是即插即用的集成現(xiàn)場總線通訊功能與邏輯控制功能的嵌入式模塊。用戶可以使用西門子公司STEP7編程工具編寫自己的邏輯程序,也可以使用CoDeSys或MULTIPROG等IEC-61131標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境。模塊上的PROFIBUS-DP主站接口,能夠?qū)崿F(xiàn)中小型PLC的性能來控制本地IO及分布式遠(yuǎn)程IO。
另外,PLC模塊還需接收電池管理系統(tǒng)中每一節(jié)電池的電壓、溫度、內(nèi)阻、充放電電流以及SOC(充電狀態(tài),也就是電量值),這樣可以直接定位到故障電池的地址,方便快速判斷故障位置及類型,節(jié)省維護(hù)時間。專門定制的充電器(IGBT可逆式充放電裝置)回路可以精確度控制直流電壓和電流的大小,控制系統(tǒng)通過總線通訊方式可以設(shè)定電池組的充電電壓、電流等參數(shù),實現(xiàn)電池的均充/浮充、恒流/恒壓等充電功能。將電池供電接入變頻器需要直流分配系統(tǒng),控制系統(tǒng)檢測到變頻器得電后發(fā)送過來的“準(zhǔn)備好”信號后,由PLC控制相應(yīng)的輸出接觸器閉合。
系統(tǒng)中還配置有人機(jī)界面,采用觸摸屏形式,PLC將電池組的相關(guān)數(shù)據(jù)(電壓,溫度,SOC等)、充電放電的相關(guān)操作和指示,放電時間等事件記錄,以及故障信息等發(fā)送到觸摸屏上進(jìn)行顯示。
目前,京能紡公司的該套防閃絡(luò)后備電源系統(tǒng),已經(jīng)在多個聚酯裝置的變頻系統(tǒng)工程上成功進(jìn)行了實施,成為了非常成熟的防閃絡(luò)解決方案。