特征通信与网络
确保制造环境中的电力和过程稳定性

2017年6月27日–机器人技术、变频驱动器（VFD）和可编程逻辑控制器（PLC）在许多制造环境中非常流行。这些基于微处理器的控制系统使工厂能够实现许多功能和过程的自动化，提高了广泛行业的可重复性和精度。

然而，这些相同的植物也更容易受到功率的变化，例如由或过电压，中断，瞬变，波形失真，“噪声”或频率变化引起的异常或波动。

例如，PLC电源中断可能意味着由于停机、废品率增加或返工成本以及清理而导致生产损失。根据工厂的不同，财务影响可能很大。对于制造商来说，了解这些最常见的功率异常的原因以及如何防范这些异常是至关重要的。

依赖电机控制器和VFD系统的制造过程需要稳定的直流电压，以确保平稳运行。

质量直流电源的损失将使驱动制造过程的电机的适当速度和扭矩控制失效。例如，在生产站点之间使用传送带索引的过程，当传送带电机的电源中断时将关闭。根据中断的时间长短，在传送带上的工作可能需要返工或报废。

理想情况下，来自公用事业公司的权力将具有干净的波形。在示波器上观看，这种清洁正弦波看起来像图像1。

无论电压是480V 60HZ、240V 60HZ还是208V 60HZ，波形都是相似的，这是北美最常见的三相电压。进线电压可以按原样分配或根据需要降低（例如，480V到208V，或240V到120V）。需要新中性点的负荷比不需要新中性点的负荷对异常更敏感。最常见的一次电源干扰及其波形如示波器所示。

1.瞬态：在开关高电流负载时发生这种异常，例如当另一个电机接通附近时。请参阅图1。

2.中断：瞬时或长期断电。由于风暴、事故或暂时停止电力线路中的电力流动的事件而导致公用电力线路中断时，可能会发生停电。参见图2。

3.在电压下或下垂：这里的高电流负载的“升高”将电源过载，导致电压的阻尼或使其凹陷。例如，当多个设备同时通电时，这些通常会发生它们。请参阅图3。

4.过电压或膨胀：快速负载减少在该实用程序中提供了剩余的电力，为仍在运行的设备提供膨胀电源（图4）。当大量设备同时断电时，这发生在换档结束时。该系统用于提供更高水平的功率，并且当该需求快速减小时，多余的电压被传递给任何设备仍然运行。

5.波形失真：非线性载荷，如铁电机核心破坏并扭曲波形，产生非均匀的正弦波;从PLC输入的低功率因数是另一个例子。见图5。

6.噪声或电磁干扰（EMI）：这通常由引入系统中的高电流射频波引起。射频噪声可能由反馈环中使用的无线电引起;请参阅图6。

7.频率变化：这通常是由发电机减速备份加速引起的（图7）。

VFD通常安装在植物地板上，在崎岖的环境中，不断发生切换 - 并且它来到固有的瞬态，凹陷和膨胀。由于这些异常会影响VFD的直流输出，因此下游电动机的速度和扭矩也受到影响，以及制造过程。

如果电源稳定，并且预计不会中断，则超级电容器可以存储能量以补偿凹陷。如果预计中断，则电池可以弥补中断和中断。电池提供乘坐时间（在效用中的中断期间提供的电源）六到30分钟，与超级胶水涂有速度速度为7至24秒。

DC总线的稳定性可以通过几种方式实现。不间断电源驱动器（UPD）整流交流电压，在检测到凹陷时将电能的能量存储在电容器中，并将能量提供给DC总线，导致DC总线处的DC电压的有限偏差。

如果无法访问直流母线，或者需要在同一电网上保护多个VFD，则不间断电源系统（UPS）在VFD的输入端提供电源，从而产生稳定的直流电压。带电容器的双转换UPS系统，将交流电源转换为直流电源，然后再转换为交流电源，为VFD提供干净的波形，以及15秒的大修穿越。

Yves Bouhadana在优质电力行业拥有26多年，为艾默生网络权力和目前的Riello UPS工作。他是南佛罗里达大学的毕业生，B.Sc。在电气工程中。Bonitron和Riello Ups合作了为工业制造业提供电能质量解决方案。

本文最初发表在2017年6月的《制造自动化》上。