摘要：电磁搅拌器是一种完全不与金属溶液接触而靠电磁力对金属溶液进行搅拌的装置，该装置能够提高各种合金的整体均匀性，缩短融化时间，减少金属烧损，提高产品质量。本文以英威腾Goodrive800四象限变频器在电磁搅拌器变频电源上的应用，着重介绍英威腾Goodrive800四象限变频器应用在铝熔炉电磁搅拌设备上的优越性。

关键词：金属冶炼 电磁搅拌 Goodrive800 四象限 变频电源

　　电磁搅拌器是金属冶炼过程中的关键设备，在金属熔炼过程中，以其无接触性污染、均匀金属溶液温度、缩短熔炼时间、均匀金属溶液化学成分、减少氧化渣产生、降低烧损率、指标可控性好、电气化程度高等诸多优势而在金属冶炼行业得到了广泛应用。变频电源作为电磁搅拌设备的关键部分，其性能特点决定了金属冶炼的质量、节电率和搅拌指标的好坏。传统的电磁搅拌变频电源一般为交-交变频电源或两象限交-直-交变频电源，其存在功率因数低、谐波干扰大、无法实现能量回馈电网、运行中忽停电易炸机等缺陷，而四象限变频器经科学配置后作为电磁搅拌系统的变频电源，则可规避传统变频电源的诸多不足。

　　感应式电磁搅拌器主要由变频电源和感应器组成，是利用电磁感应原理产生的强磁场作用于金属溶液（导体）上，从而促使金属溶液（导体）在磁场作用下做规律运动。变频电源把50/60HZ的电网工频交流电变换成频率为0.5~5.0HZ、输出电压可调的VF分离低频电源，该电源通入电磁搅拌感应器中，形成交变行波磁场，此行波磁场穿透炉底的不锈钢板作用于金属溶液上，金属溶液在磁场的作用下产生感应电动势和感应电流，此感应电流又与磁场相互作用产生电磁力，从而使金属溶液做有规律的运动，以达到对金属溶液搅拌的目的。通过改变行波磁场的方向及强度，可以有效控制金属溶液的搅拌方向和搅拌强度。电磁搅拌原理图如下图（1）所示。

                         图（1） 电磁搅拌原理图

·变频电源控制可以真正V/F分离控制

·变频电源采用MODBUS 和上位触摸屏通讯

·变频电源电压等级AC 380V

·变频电源的功率因数最低不低于0.96，满载运行时功率因数0.98以上

·变频电源采用AC-DC-AC四象限变频器

·变频电源可允许电流输出三相不平衡度至不低于15%

·变频电源可调节频率0.5HZ-5HZ，正常运行频率在0.5HZ-1HZ之间

·变频电源频率调节分辨率至少为0.1HZ，最好为0.05HZ

·变频电源运行时间可以自行设定

·变频电源可以时间倒计时停机设定

·变频电源负载设备属低频大电感设备

·需要考虑紧急停机时负载电感的能量释放  

                    图（2） 四象限变频器主回路电气原理图

　　该变频电源采用的的英威腾Goodrive800四象限变频器是一款专为高端应用市场而设计的高性能变频器，该型号变频器电流额定值按照重载工况设计，可以应用在需要高过载能力、高可靠性、持续作业的场合。

　　Goodrive800四象限变频器采用国际主流的模块化设计理念，可单独提供整流、逆变、滤波单元或整套柜机，从而满足用户、OEM和系统集成不同类型客户的需求。其技术特点如下：

◆整流部分采用IGBT功率器件，PWM调制技术可将负载再生能量转化为电能回馈至电网，功率因数可达到0.98以上，最大限度的节约电能。

◆母线电压和输出电压连续可控且平稳（受电网侧电压波动等因素影响小），克服了以往交-交变频或普通两象限变频输出电压受电网等因素波动大而影响金属熔炼效果的弊端；

◆提供V/F、开环矢量、闭环矢量三种控制方式，同时支持V·F分离功能，解决了电磁搅拌特殊负载正常工作时主动防御安全停车的难题；

◆结构采用模块化设计，方便组装与现场维护，单元接线方式上进下出，满足客户共直流母线方案的使用；

◆系统单元之间采用光纤通讯技术，实现主控制板与单元控制之间的光电隔离，在满足工程现场特殊的长距离传输需求的同时有效的保障系统可靠性；

◆支持Modbus、Profibus、CAN、Ethernet以及DeviceNet等多种通讯协议要求，方便工业现场各种应用；

◆提供完善的变频保护功能，除具备丰富的过流、过压、过温保护等传统的变频器保护功能外，更加侧重电机侧的保护，可以通过电机温度检测端子实时检测电机运行温度，为电机提供有效的过温保护；

◆标配的STO（安全转矩截止）、SS1（安全停车1）、SLS(安全限速)、SBC(安全抱闸)保护功能，最大限度保障了系统的安全性和可靠性；

◆EMC性能满足C3等级要求。

Goodrive800四象限变频器整流单元参数设置：
 

Goodrive800四象限变频器逆变单元参数设置：
 

　　变频电源的负载为大电感（约为25mH），存在大电感能量释放冲击问题。此行业应用存在以下几个技术难点：1、运行频率为0.8~2Hz，工作电流需达到350A，在环境温度为45℃的工况下，保证长期稳定运行；2、自由停车大电感能量能够顺利释放，不得对电网造成冲击，变频电源不得报故障；3、电网非正常断电时，保证大电感能量能够顺利释放；4、额定负载（320A）条件下，回馈到电网的功率因素不得低于96%。

　　由于负载为大电感，必然存在大电感能量释放冲击问题。为了保证在变频电源在自由停车或者电网非正常断电情况下大电感能量的释放，我们在变频电源直流母线上增加制动单元和制动电阻，确保再生能量的及时释放。最后带负载测试，在额定负载下，能量回馈功率因数达到0.98以上，调试取得圆满成功，获得客户高度肯定。

图（3）Goodrive800四象限变频器                  图（4）Goodrive800逆变单元

　　由于基础能源的相对匮乏，随着经济的快速发展，国家对电网的工业污染和工业设备的节能越来越重视。Goodrive800四象限变频器以其绿色、环保、节能和完善的功能等诸多优势，将在铝冶炼行业电磁搅拌设备上得到更加广泛的应用。

　　英威腾，成立于2002年，致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域的产品与服务供应商，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业，目前拥有12家控股子公司，分驻于全国的九大研发中心，拥有各类专利410多件，主要产品涵括高、中、低压变频器、电梯智能整体机、伺服系统、PLC、HMI、电机和电主轴、SVG、UPS、光伏逆变器等。英威腾现有员工1600多人，大型生产基地4个，营销网络遍布国内及海外60多个国家和地区。

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