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摘要： 结合G150变频器在隔膜泵上的应用，分析其技术特点及应用时的注意事项。
关键词： 隔膜泵；G150变频器；注意事项
中图分类号：TH323文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620121－01
0 引言
隔膜泵作为管道输送的核心设备，是国外上世纪六七十年代在泥浆泵的基础上开发的一种新型机电一体化产品。它综合了活塞泵输出压力高、坚固耐用和隔膜室结构简单、耐腐蚀等优点，又克服了活塞泵密封件易磨损和隔膜室本身无动力源的不足，可获得很高的排压，且流量与压力无关，适应输送介质十分广泛，吸入性能好，效率高，泵的性能不随压力和输送介质粒度的变化而改变。隔膜泵是代替活塞泵、渣浆泵、离心泵、油隔离泵的换代产品，在尾矿、水煤浆、氧化铝等诸多工业领域起着至关重要的作用。
高性能变频器及其先进的交流变频调速控制技术被越来越多的应用在管道输送设备上，使隔膜泵具有了优异的调速性能，降低了故障率。同时，在节约能源、提高经济效益等方面也发挥了巨大作用，同时大大提高了隔膜泵的工业自动化水平。
1 技术特点
G150系列变频器是西门子新一代变频器Sinamics家族中的一员，它不仅继承了Master Driver的特点，而且具有自身的优点。其模块化的结构，人性化的操作，以及西门子一贯的高质量控制系统，都为之赢得了不少美誉，一投入市场便得到了用户的热烈欢迎。经过改进的G150型变频器通过功率部分的并联将最大功率提升至1500KW，同时通过整流部分的连接实现12脉动运行，有效的降低了谐波的影响，在隔膜泵上得到了广泛的运用。
变频器大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件，不管采用哪种整流方式，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，经傅立叶级数分析可知，这种非同期正弦波电流是由频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。给电网的运行和效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来不良的影响甚至危害。
接入公用电网的谐波会产生很多不良的影响：使电网电压波形畸变，供电质量下降；引起无功功率增加，降低功率因数；使接在同一电网中的变压器、交流电机等损耗增大，加速绝缘老化，还会使这些设备的振动和噪声增加；使接在同一电网的电力电容器可能由于对谐波电流的放大而过流；使仪表出现较大误差，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使系统无法正常工作；影响仪表的工作精度，对邻近的弱电系统，包括通信设备和电子设备产生干扰。
对电网而言，变频器就是一个整流装置，其网侧谐波电流次数：
H=km±1（k正整数，k=1，2，3…… ；m整流器整流脉波数）
普通变频器采用三相桥式整流，即m=6，其网侧谐波次数就为5、7、11、13、17、19…，其中5次、7次谐波非常明显。（见图1）
在电网侧，使用一台3绕组整流变压器，其副边两个绕组有30°的相位差，经过整流器并联后在直流侧形成12脉动，即m=12.此时网侧谐波电流次数为11、13、23、25…，理论上5，7，17，19谐波为零，由于各种非理想因素的存在，如电网电压不对称，换向角延迟等，5，7，17，19，次谐波仍以较低的值存在。
6脉动整流谐波图
12脉动整流谐波图
图1
通过对比可以得出：二极管整流的电压源型变频器在6脉冲输入结构时，输入谐波电流较大，需要采取滤波措施；12脉冲结构时，谐波电流失真接近标准要求，在要求不是很高等场合可以直接使用。其输入功率因数较高，一般不必采取功率因数补偿措施。
2 隔膜泵中的应用
隔膜泵之前都采用Master Driver的6脉动变频器，谐波电流较大，在复杂的电磁环境下有可能会对通信造成干扰，使得隔膜泵不能正常连续运转，采用G150 12脉动变频器后降低了谐波电流，干扰减少，提高了泵的连续运转率。
在隔膜泵应用中的调试注意事项：
1）作为供电电源的12脉冲连接只能使用带三绕组系统的裂解变压器或者在变压器的二次侧带两个电气上彼此互差30°的绕组系统。最好使用变压器矢量组Dy5Dd0或Dy11Dd0。
2）直流中间回路必须相互连接，隔离开关（Q98、Q99）必须合闸，且相序一致。
3）主接触器和断路器的返回信号出厂时已串联，并连接到控制单元的数字输入7。系统调试时，必须激活返回信号的监控功能。使用参数P0860（矢量）=722.7实现这项功能。
4）与电动机连接的功率模块每相应相互连接，参数P7003必须设置为0。
5）若变频器输出侧到电动机之间的电缆距离比较短，则必须在输出侧加输出电抗器以实现两台逆变器的负载平衡，参数P230=1激活。
3 结束语
12脉动并联型Sinamica G150有效的减少了变频器对电网侧的谐波影响，降低了与PLC通讯时的信号干扰，降低了隔膜泵的故障发生率。提高了控制精度和自动化水平。
参考文献：
[1]Sinamics G150使用说明书.
[2]王文玥，namics G150型变频器应用.
[3]原桂生等，隔膜泵自动控制的实现方法[J].中国仪器仪表，2006（6）.
作者简介：
张斌（1977-），女，内蒙古赤峰人，专科学历，沈阳工业大学本科在读，工程师，中国有色（沈阳）泵业有限公司，研究方向：隔膜泵的自动控制。
关键词： 隔膜泵；G150变频器；注意事项
中图分类号：TH323文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620121－01
0 引言
隔膜泵作为管道输送的核心设备，是国外上世纪六七十年代在泥浆泵的基础上开发的一种新型机电一体化产品。它综合了活塞泵输出压力高、坚固耐用和隔膜室结构简单、耐腐蚀等优点，又克服了活塞泵密封件易磨损和隔膜室本身无动力源的不足，可获得很高的排压，且流量与压力无关，适应输送介质十分广泛，吸入性能好，效率高，泵的性能不随压力和输送介质粒度的变化而改变。隔膜泵是代替活塞泵、渣浆泵、离心泵、油隔离泵的换代产品，在尾矿、水煤浆、氧化铝等诸多工业领域起着至关重要的作用。
高性能变频器及其先进的交流变频调速控制技术被越来越多的应用在管道输送设备上，使隔膜泵具有了优异的调速性能，降低了故障率。同时，在节约能源、提高经济效益等方面也发挥了巨大作用，同时大大提高了隔膜泵的工业自动化水平。
1 技术特点
G150系列变频器是西门子新一代变频器Sinamics家族中的一员，它不仅继承了Master Driver的特点，而且具有自身的优点。其模块化的结构，人性化的操作，以及西门子一贯的高质量控制系统，都为之赢得了不少美誉，一投入市场便得到了用户的热烈欢迎。经过改进的G150型变频器通过功率部分的并联将最大功率提升至1500KW，同时通过整流部分的连接实现12脉动运行，有效的降低了谐波的影响，在隔膜泵上得到了广泛的运用。
变频器大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件，不管采用哪种整流方式，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，经傅立叶级数分析可知，这种非同期正弦波电流是由频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。给电网的运行和效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来不良的影响甚至危害。
接入公用电网的谐波会产生很多不良的影响：使电网电压波形畸变，供电质量下降；引起无功功率增加，降低功率因数；使接在同一电网中的变压器、交流电机等损耗增大，加速绝缘老化，还会使这些设备的振动和噪声增加；使接在同一电网的电力电容器可能由于对谐波电流的放大而过流；使仪表出现较大误差，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使系统无法正常工作；影响仪表的工作精度，对邻近的弱电系统，包括通信设备和电子设备产生干扰。
对电网而言，变频器就是一个整流装置，其网侧谐波电流次数：
H=km±1（k正整数，k=1，2，3…… ；m整流器整流脉波数）
普通变频器采用三相桥式整流，即m=6，其网侧谐波次数就为5、7、11、13、17、19…，其中5次、7次谐波非常明显。（见图1）
在电网侧，使用一台3绕组整流变压器，其副边两个绕组有30°的相位差，经过整流器并联后在直流侧形成12脉动，即m=12.此时网侧谐波电流次数为11、13、23、25…，理论上5，7，17，19谐波为零，由于各种非理想因素的存在，如电网电压不对称，换向角延迟等，5，7，17，19，次谐波仍以较低的值存在。
6脉动整流谐波图
12脉动整流谐波图
图1
通过对比可以得出：二极管整流的电压源型变频器在6脉冲输入结构时，输入谐波电流较大，需要采取滤波措施；12脉冲结构时，谐波电流失真接近标准要求，在要求不是很高等场合可以直接使用。其输入功率因数较高，一般不必采取功率因数补偿措施。
2 隔膜泵中的应用
隔膜泵之前都采用Master Driver的6脉动变频器，谐波电流较大，在复杂的电磁环境下有可能会对通信造成干扰，使得隔膜泵不能正常连续运转，采用G150 12脉动变频器后降低了谐波电流，干扰减少，提高了泵的连续运转率。
在隔膜泵应用中的调试注意事项：
1）作为供电电源的12脉冲连接只能使用带三绕组系统的裂解变压器或者在变压器的二次侧带两个电气上彼此互差30°的绕组系统。最好使用变压器矢量组Dy5Dd0或Dy11Dd0。
2）直流中间回路必须相互连接，隔离开关（Q98、Q99）必须合闸，且相序一致。
3）主接触器和断路器的返回信号出厂时已串联，并连接到控制单元的数字输入7。系统调试时，必须激活返回信号的监控功能。使用参数P0860（矢量）=722.7实现这项功能。
4）与电动机连接的功率模块每相应相互连接，参数P7003必须设置为0。
5）若变频器输出侧到电动机之间的电缆距离比较短，则必须在输出侧加输出电抗器以实现两台逆变器的负载平衡，参数P230=1激活。
3 结束语
12脉动并联型Sinamica G150有效的减少了变频器对电网侧的谐波影响，降低了与PLC通讯时的信号干扰，降低了隔膜泵的故障发生率。提高了控制精度和自动化水平。
参考文献：
[1]Sinamics G150使用说明书.
[2]王文玥，namics G150型变频器应用.
[3]原桂生等，隔膜泵自动控制的实现方法[J].中国仪器仪表，2006（6）.
作者简介：
张斌（1977-），女，内蒙古赤峰人，专科学历，沈阳工业大学本科在读，工程师，中国有色（沈阳）泵业有限公司，研究方向：隔膜泵的自动控制。