Page 123 - 《橡塑技术与装备》2017年17期（9月橡胶版）

工业自动化 汝宝华 等·关于直流调速器与变频器在密炼机系统中的应用及分析

的各个状态，并且可以方便地查看、修改变频器参数
以实现过流、过压、过载保护等等。20 世纪末，我国
的变频技术还相对落后，进口变频器尤其是高压变频
器的价格很高，所以变频器在国内市场占有率很低，
但进入 21 世纪后国产变频器逐渐崛起，到目前为止国
产变频器也已经在石油化工、矿山、冶金和橡胶机械

等很多行业得到了非常广泛的应用。
2.2 变频器应用于密炼机系统
在中国，变频器被应用于密炼机控制系统大概开
始于 10 年前，在这 10 年里变频器迅速占领了橡胶机
械市场，一方面是变频技术的更加完善，另一方面是
变频器的价格的普遍下调。据不完全统计，95% 以上
新出厂的密炼机的主电机均采用的变频控制系统。对 图 2 变频器控制电机连接图
于小功率小容量的密炼机采用的是低压变频，多应用
在密炼机上应用的所有的高压变频器的硬件构成及原
于橡胶制品行业 ；对于大功率大容量的密炼机采用的
理都是大同小异，但由于密炼机负载特性是非常复杂
是高压变频器，多应用于轮胎制造行业。由于橡胶制
的，所以变频器的软件算法就显得尤为重要。
品行业是近几年发展起来的行业，其所需橡胶量相对
较少，而轮胎制造业是一个发展了几十年的行业，其
3 直流调速器与变频器密炼机应用对比
所需橡胶量很多，故高压变频在市场的占有率相对很
直流调速器和变频器应用于密炼机都已有很长一
高，因此我们主要对高压变频器应用于密炼机做重点
段时间了，在各种工况下两种驱动方式的使用效果也
阐述。
都得到了验证，我们从以下几个方面进行对比分析。
在目前市场上，橡胶机械行业采用的高压变频器
3.1 成本价格
一般有两种线电压等级，一种是 6 kV 的变频器，还有
从成本价格上来讲，直流调速器优于变频器。首
一种为 10 kV 的变频器。两种电压等级的变频器都是
先，在使用的电机方面，直流调速器驱动的是直流电
采用 690 V 的功率单元，只是不同电压等级的变频器
动机，高压变频器驱动的是交流电动机，在对同样功
在其经典拓扑结构中驱动电机的三相中，每一相上所
率大中型两种电机的售价对比来看，交流电动机价格
串联的功率单元个数是不同的，电压等级越高的变频
是直流电动机价格的 1.3~1.5 倍。其次，我们都知道
器每一相上所串联的功率单元数越多。功率串联方式
密炼机属于大容量、大功率的工业机械设备，所以相
采用星型接法，中性点悬空，另外每一个功率单元是
对应的驱动方式也都有特定的要求，尤其高压变频器
由一个隔离变压器的隔离次级绕组供 690 V 电源。每
一相上所串联的功率单元个数乘以 690 V 为相电压值 , 是不能采用通用型的变频器而是要采用专用型的，因
此造成变频器价格偏高。而直流调速器却恰恰相反，
相电压值的 1.732 倍为线电压值。高压变频器在密炼
价格相对便宜，尤其有些厂家可以提供非常可靠的直
机系统使用的简单示意图如图 2，为变频器控制电机
流调速器小容量变大容量的扩容技术，这使得在密炼
连接图。
现在变频器厂家生产的标准的变频器容量已经达 机上使用的直流调速器的价格更加低廉。
到了 2 500 kW，且更大的容量可以订做，因此现在厂 3.2 干扰
家在用的密炼机仅用单电机驱动就基本能够满足生产 这里所说的干扰是指直流调速器或高压变频器在
要求。 运行过程中作为干扰源对其他信号的影响。在密炼机
采用矢量闭环控制的变频器，对异步电动机调速 应用上述驱动器时，直流调速器电压等级相对较低但
时，还可以直接控制电动机的输出转矩。因此高性能 电流高，而高压变频器电压等级相对较高但电流低，
的矢量控制变频器与变频器专用电机组合，在控制性 它们在不同负载情况下都会产生或弱或强的电磁场。
能方面，可以超过高精度直流伺服电动机的控制性能。 通过很多个实际现场的应用我们发现高压变频器更易

年
2017 第 43 卷 ·53·