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【驱动】用SINAMICS DCM调试等离子点火装置

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【驱动】用SINAMICS DCM调试等离子点火装置

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2021-05-24 16:01:23

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一、关于等离子点火装置的简述

        SINAMICS DCM(6RA80)是西门子公司最新一代的直流调速装置,主要为驱动他励直流电机而设计制造。但是,也可以做为直流电压源,用于其它应用场合,比如给电池充/放电、电解池、逆变器的直流母线等等。

        以上这些应用都有标准可循,有成熟的调试规范。

        但是,做为火力发电厂的等离子炉,调试起来却并不容易。

        等离子态,是除固态、液态、气态外的第四种物质存在形式,由大量的自由电子和离子组成,整体上呈现电中性的电离气体。众所周知,固体施加足够的能量,就会变成液态;液态再施加足够的能量,就会变成气态;同理,气态再施加足够的能量,就会变成等离子体。可想而知,等离子体是一种高温高能的存在形式。

        等离子体是宇宙中的普遍存在形式,但是,在地球上,却很少,主要由人工电离而成。各种直流、交流、脉冲放电、激光等均可以用来形成等离子体。

        火力发电厂的等离子炉,就是在阴、阳极上施加直流电压,形成10000~1000000摄氏度的高温等离子体。这等离子体的特性是:电中性、易扰动、会震动。在这种状态下,并没有固定稳定的电阻、电抗等电气特性。

而我们的DCM,要想稳定工作,最好是有已知的(或可测量的)阻抗参数的。这个,就是用DCM驱动等离子炉的难点。

        等离子炉的工作流程如下:首先,阴极向阳极移动到接触位置,形成短路状态;此时,DCM按斜坡函数控制电流的输出;当电流达到设定值时,限极慢慢离开阳极,对气体进行电离,形成等离子体。如下图所示:






                                             

        在这个过程中,最关键的是要保持电流的稳定,尤其在阴极脱离阳极的瞬间,电流不能断,否则,拉弧不成功,就不会形成等离子体。

        从工作流程可以看出,用DCM驱动等离子体点火装置,最好工作于电流环模式。这是我对等离子体点火装置的粗浅认知。

二、用SINAMICS DCM驱动等离子体点火装置的调试

        友人接一项目:用现在的SINAMICS DCM替换以前的DC Master 6ra70。我参与到本项目也确实是个意外。但接手后,发现这个项目并不好调。电话咨询曾经的业内人士万泉河,直接被劝退:不要接手这样的项目,巨难调。他曾经的公司的在用DC Master 6RA70调试等离子点火炉时,费尽周折。

        但是,事已至此,没有退却的必要。试,总是要试一下的。

        调试这东东的难点在于1、无法做优化。2、没有阻抗参数可设。3、业主对这东西的认识也很粗浅,提供不了有效的帮助信息。

        但好在有原来的6RA70的参数可以参考。

        不过,上手一测试才发现,事情没有那么简单:一套炉子,有6台点火装置,竟然对应着6套不同的参数。而且,把6RA70的参数运用到DCM中,毫无用处,一拉弧就断,如下图所示:



        图中橙黄色的是电流曲线,淡兰色的是电压曲线,可以看出,阴极脱离阳极的瞬间,电流就断了,电压虽然建立,但于事无补了。此时,会报F60036故障,表示电枢回路断路。可不是么,本来就是电枢回路断路,报的没错,但,为之奈何?

        虽说是工作在纯电流环,但是,电流的预控制 是与EMF实际相关的,如下图所示:



        考虑到这种等离子体虽然性格难以琢磨,但本质还算老实,不会变化太快,所以,与亦师亦友的ZMG先生沟通后,不妨先把预控制关了。然后,尽量让电流环的特性硬一点。按这个思路,反复调整,总算调出了不错的曲线,如下图所示:


        可以看出即便是拉弧瞬间,电流也是很稳定的,而且,电压曲线也不错。

 

三、后记

        这事虽然告一段落了,但是,事情并没有结束,有如下两个疑问:

        1、 为什么DC Master 6RA70的参数不能直接拿来就用?

        2、 这东东调试的规律是什么?总不能永远去摸索吧?


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