變頻器應(yīng)用技術(shù)研究論文參考范文
隨著我國電力技術(shù)和科技的快速發(fā)展，電力變頻器廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以及人類日常生活中。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的變頻器應(yīng)用技術(shù)論文參考范文，僅供參考!
變頻器應(yīng)用技術(shù)論文參考范文篇一：《變頻器節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與研究》
【摘 要】本文根據(jù)水泵、風(fēng)機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速的平方成正比的特點(diǎn)，闡述變頻調(diào)速節(jié)能原理，提出泵與風(fēng)機(jī)應(yīng)采用變頻技術(shù)，已降低成本，延長設(shè)備使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】變頻器;節(jié)能;水泵;風(fēng)機(jī)
0 引言
鍋爐是比較常見的用于集中供熱設(shè)備，通常情況下，由于氣溫和負(fù)荷的變化，需對(duì)鍋爐燃燒情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式其原理是依靠增加系統(tǒng)的阻力，水泵采用調(diào)節(jié)閥門來控制流量，風(fēng)機(jī)采用調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板開度的大小來控制風(fēng)量。但在運(yùn)行中調(diào)節(jié)閥門、擋板的方式，不論供熱需求大小，水泵、風(fēng)機(jī)都要滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，拖動(dòng)水泵、風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的軸功率并不會(huì)改變，電動(dòng)機(jī)消耗的能量也并沒有減少，而實(shí)際生產(chǎn)所需要的流量一般都比設(shè)計(jì)的最大流量小很多，因而普遍存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象。鍋爐這樣的運(yùn)行方式不僅損失了能量，而且增大了設(shè)備損耗，導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短，維護(hù)、維修費(fèi)用高。把變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于水泵(或風(fēng)機(jī))的控制，代替閥門(或擋板)控制就能在控制過程中不增加管路阻力，提高系統(tǒng)的效率。變頻調(diào)速能夠根據(jù)負(fù)荷的變化使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)、平滑地增速或減速，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)無級(jí)變速。變頻調(diào)速范圍寬、精度高，是電動(dòng)機(jī)最理想的調(diào)速方式。如果將水泵、風(fēng)機(jī)的非調(diào)速電動(dòng)機(jī)改造為變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其耗電量就能隨負(fù)荷變化，從而節(jié)約大量電能。
1 變頻器應(yīng)用在水泵、風(fēng)機(jī)的節(jié)能原理
圖1為水泵(風(fēng)機(jī))的H-Q關(guān)系曲線。圖1中，曲線R2為水泵(風(fēng)機(jī))在給定轉(zhuǎn)速下滿負(fù)荷時(shí)，閥門(擋板)全開運(yùn)行時(shí)阻力特征曲線;曲線 R1為部分負(fù)荷時(shí)，閥門(擋板)部分開啟時(shí)的阻力特性曲線;曲線H(n1)和H(n2)表示不同轉(zhuǎn)速時(shí)的Q=f(H)曲線。采用閥門(擋板)控制時(shí)，流(風(fēng))量從Q2減小到Q1，阻力曲線從R2移到R1，揚(yáng)程(風(fēng)壓)從HA移到HB。采用調(diào)速控制時(shí)，H(n2)移到H(n1)，流(風(fēng))量從Q2減小到Q1，揚(yáng)程(風(fēng)壓)從HA移到HC。
圖1 水泵(風(fēng)機(jī))的H-Q關(guān)系曲線
圖2為水泵(風(fēng)機(jī))的P-Q的關(guān)系曲線。由圖2可以看出，流(風(fēng))量Q1時(shí)，采用閥門(擋板)控制的功率為PB。采用變頻調(diào)速控制的功率為 PC。ΔP=PB-PC就是節(jié)省的功率。
圖2 為水泵(風(fēng)機(jī))的P-Q的關(guān)系曲線
如果不計(jì)風(fēng)機(jī)的效率η，則采用閥門(擋板)時(shí)的功率消耗在圖中由面積OHBBQ1所代表，而采用調(diào)速控制時(shí)的功率消耗由面積OHCCQ1所代表，后者較前者面積相差為HCHBBC，即采用調(diào)速控制流(風(fēng))量比采用閥門(擋板)控制可節(jié)約能量。
2 水泵、風(fēng)機(jī)的節(jié)能計(jì)算和分析
通常轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，若將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率由原來的50Hz降至40Hz時(shí)，其實(shí)際轉(zhuǎn)速則降為額定轉(zhuǎn)速的80%，即實(shí)際轉(zhuǎn)速nsn和額定轉(zhuǎn)速nn：nsn=(■)nn=0.4nn。設(shè)K為電機(jī)過載系數(shù)，則電動(dòng)機(jī)額定功率Pn=Kn■■。因此電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在40Hz時(shí)，實(shí)際功率為：
Psn=Kn■■=K(0.4nn)3=0.064Kn■■=0.064Pn
節(jié)能率 =■=■=■=93.6%
表1 電動(dòng)機(jī)節(jié)能率
供熱公司勝利鍋爐房將電動(dòng)機(jī)改為變頻調(diào)速，其中：
表2 補(bǔ)水泵電動(dòng)機(jī)在定速和變速不同情況下測(cè)出的數(shù)據(jù)
根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，一個(gè)采暖期按190天計(jì)算，工業(yè)電費(fèi)單價(jià)為0.37元/kWh。加裝變頻器后補(bǔ)水泵電動(dòng)機(jī)節(jié)約電費(fèi)：
(11-1.73)×24×190×0.37=15640.344元
表3 鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)在定速和變速不同情況下測(cè)出的數(shù)據(jù)
根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，勝利車間有5臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。一個(gè)采暖期按190天計(jì)算，工業(yè)電費(fèi)單價(jià)為0.37元/kWh。加裝變頻器后鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)節(jié)約電費(fèi)：
(18.5-3.95)×24×190×0.37×5=122743.8元
表4 引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)在定速和變速不同情況下測(cè)出的數(shù)據(jù)
根據(jù)表4的數(shù)據(jù)，勝利車間有5臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。一個(gè)采暖期按190天計(jì)算，工業(yè)電費(fèi)單價(jià)為0.37元/kWh。加裝變頻器后引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)節(jié)約電費(fèi)：
(37-32.9)×24×190×0.37×5=34587.6元
綜上所述，勝利車間安裝變頻后，一個(gè)保溫期合計(jì)節(jié)約電費(fèi)：
15640.344+122743.8+34587.6=172971.744元
節(jié)能效果明顯。
通過上述分析和實(shí)際應(yīng)用，鍋爐水泵、風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速后具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)水泵、風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作電流下降，溫升明顯下降，同時(shí)減少了機(jī)械磨損，維修工作量大大減少。
(2)保護(hù)功能可靠，消除了電動(dòng)機(jī)因過載或單相運(yùn)行而燒壞的現(xiàn)象，延長了使用壽命，能長期穩(wěn)定運(yùn)行。
(3)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平滑地?zé)o級(jí)調(diào)速，精度高，調(diào)速范圍寬(0-100%)。頻率變化范圍大(O-50Hz)。效率可高達(dá)(90%-95%)以上。減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
(4)安裝容易，調(diào)試方便，操作簡(jiǎn)便，維護(hù)量小。
(5)節(jié)能省電，燃煤效率提高。
(6)變頻器可采用軟件與計(jì)算機(jī)可編程控制器聯(lián)機(jī)控制的功能，容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。
3 結(jié)束語
引進(jìn)變頻器可以實(shí)現(xiàn)能源的有效利用，避免過多的能源消耗。使用變頻器節(jié)能主要是通過改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)流量和壓力的控制，來降低管道阻力，減少了閥門半開的能源損失。其次變頻狀態(tài)下的水泵(風(fēng)機(jī))運(yùn)行轉(zhuǎn)速明顯低于工頻電源之下，這樣能盡量減少由于摩擦帶來的電力損耗。最后變頻技術(shù)是一種先進(jìn)的現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，自動(dòng)化的運(yùn)行能增加電力運(yùn)行的可靠性，節(jié)省人力投入，從而實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約。
【參考文獻(xiàn)】
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變頻器應(yīng)用技術(shù)論文參考范文篇二：《變頻器技術(shù)改造實(shí)踐與應(yīng)用》
【摘要】介紹了鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)以及補(bǔ)水泵、循環(huán)泵電機(jī)等設(shè)備變頻器技術(shù)改造實(shí)例及應(yīng)用，并對(duì)變頻器調(diào)速改造中應(yīng)注意的一些技術(shù)問題進(jìn)行了論述。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化控制;變頻器;技術(shù)改造
1 鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)應(yīng)用變頻器調(diào)速控制
以DHL141.57/150/90AⅡ熱水鍋爐為例，每臺(tái)鍋爐配置引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)各六臺(tái)，各電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：
型號(hào) 容量(KW) 電壓(V) 額定電流(A)
引風(fēng)機(jī) Y280S4 75 380 139.7
鼓風(fēng)機(jī) Y200L4 30 380 57
在進(jìn)行變頻器改造以前，各風(fēng)機(jī)在正常情況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下：
平均電流 最大電流 最小電流
引風(fēng)機(jī) 142 145 139
鼓風(fēng)機(jī) 59 63 57
首先選擇在1#5#爐的鼓、引風(fēng)機(jī)上進(jìn)行改造嘗試，并考慮到風(fēng)機(jī)電機(jī)功率設(shè)計(jì)時(shí)配置，選擇相匹配功率的變頻器來控制電機(jī)，變頻器的型號(hào)為ABB ACS51001157A4(引風(fēng)機(jī))、ZXBP30(鼓風(fēng)機(jī))，電壓等級(jí)為380V，通過一段時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試，引風(fēng)機(jī)工頻電流由原來的平均140(A)下降到現(xiàn)在的平均95―110(A)，鼓風(fēng)機(jī)工頻電流由原來的平均57(A)下降到現(xiàn)在的平均30(A)節(jié)能效果相當(dāng)顯著，并且變頻器技術(shù)性能完全滿足鍋爐運(yùn)行工藝的要求(主要是風(fēng)壓、風(fēng)量、加減風(fēng)的速率等)，電機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)行調(diào)節(jié)、控制操作等方面都得到極大的改善。變頻調(diào)速由安裝在鍋爐操作臺(tái)上的啟動(dòng)、停機(jī)、轉(zhuǎn)速調(diào)整開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并可同DCS系統(tǒng)接口，通過DCS實(shí)現(xiàn)變頻器的調(diào)速控制，變頻調(diào)速裝置還提供報(bào)警指示、故障指示、待機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、連鎖保護(hù)等保護(hù)信息以及轉(zhuǎn)速給定值和風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速值等必要指示，以便操作人員進(jìn)行操作控制。
2 補(bǔ)水泵、循環(huán)泵電機(jī)應(yīng)用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制
以2臺(tái)補(bǔ)水泵、4臺(tái)循環(huán)泵實(shí)際應(yīng)用為例，其電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)分別為：
序號(hào) 型號(hào) 功率 額定電流 流量
補(bǔ)水泵 1#泵 Y180M4 18.5 35.9 25
2#泵 Y180M4 18.5 35.9 25
循環(huán)泵 1#泵 Y315M14 132 237 630
2#泵 Y315M14 132 237 630
3#泵 Y315M14 132 237 630
4#泵 Y2315M4 132 240.4 630
正常補(bǔ)水時(shí)泵出力太大，緊急補(bǔ)水時(shí)一臺(tái)泵又不能滿足耗水需要，同時(shí)啟動(dòng)時(shí)出力又太大，連續(xù)供水補(bǔ)水效率高，效果也好。補(bǔ)水泵改用變頻器調(diào)節(jié)補(bǔ)水，不僅僅在于考慮它對(duì)電機(jī)的節(jié)能效益，更重要的是從生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行安全角度考慮，變頻器選用富士FRN132P11S―4CX，電壓等級(jí)為380V。
為充分利用變頻器，采用1臺(tái)變頻器來實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)的調(diào)速控制;2臺(tái)補(bǔ)水泵均可實(shí)現(xiàn)變速、定速兩種方式運(yùn)行，變頻器在同一時(shí)間只能作一臺(tái)電機(jī)的變頻電源，所以每臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)、停止必須相互閉鎖，用邏輯電路控制，保證可靠切換，出口采用雙投閘刀切換;2臺(tái)補(bǔ)水泵工作時(shí)，其中一臺(tái)由工頻供電作定速運(yùn)行，另一臺(tái)由變頻器供電作變速運(yùn)行，同一臺(tái)電機(jī)的變速、定速運(yùn)行由交流接觸器相互閉鎖，即在變速運(yùn)行時(shí)，定速合不上，如下圖中，1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時(shí)合上;為確保工藝控制安全、可靠，變頻器及兩臺(tái)電機(jī)的控制、保護(hù)、測(cè)量單元全部集中在就地控制柜內(nèi)，控制調(diào)節(jié)通過屏蔽信號(hào)電纜引接到控制室;
圖1 補(bǔ)水泵電機(jī)變頻器接線，虛框內(nèi)為改造增加部分3 變頻器調(diào)速改造中應(yīng)注意的一些技術(shù)問題
鍋爐的安全運(yùn)行是全隊(duì)動(dòng)力的根本保證，雖然變頻調(diào)速裝置是可靠的，但一旦出現(xiàn)問題，必須確保鍋爐安全供熱，所以，必須實(shí)現(xiàn)工頻――變頻運(yùn)行的切換系統(tǒng)(旁路系統(tǒng))，在生產(chǎn)過程中，采用手工切換如能滿足設(shè)備運(yùn)行工藝要求，建議盡量不要選用自動(dòng)旁路，對(duì)一般的小功率電機(jī)，采用雙投閘刀方式作為手動(dòng)、自動(dòng)切換手段也是比較理想的方法。
對(duì)于大慣量負(fù)荷的電機(jī)(如鍋爐引風(fēng)機(jī))，在變頻改造后，要注意風(fēng)機(jī)可能存在扭曲共振現(xiàn)象，運(yùn)行中，一旦發(fā)生共振，將嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)機(jī)和拖動(dòng)電機(jī)。所以，必須計(jì)算或測(cè)量風(fēng)機(jī)――電機(jī)連接軸系扭振臨界轉(zhuǎn)速以及采取相應(yīng)的技術(shù)措施(如設(shè)置頻率跳躍功能避開共振點(diǎn)、軟連接及機(jī)座加震動(dòng)吸收橡膠等)。
采用變頻調(diào)速控制后，如果變頻器長時(shí)間運(yùn)行在1/2工頻以下，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，電機(jī)散熱能力也下降，同時(shí)電機(jī)發(fā)熱量也隨之減少。所以電機(jī)的本身溫度其實(shí)是下降的，仍舊能夠正常運(yùn)行而不至溫度過高。
變頻器不能由輸出口反向送電，在電氣回路設(shè)計(jì)中必須注意，如在補(bǔ)水泵和循環(huán)泵變頻器改造接線圖中，要求1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時(shí)合上，不僅要求在電氣二次回路中實(shí)現(xiàn)電氣的連鎖，同時(shí)要求在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)互鎖，以確保變頻器的運(yùn)行安全。
低壓變頻器，由于體積較小，在改造中的安裝地點(diǎn)選擇比較容易些。選擇變頻器室位置，既要考慮離電機(jī)設(shè)備不能太遠(yuǎn)，又要考慮周圍環(huán)境對(duì)變頻器運(yùn)行可能造成的影響。變頻器的安裝和運(yùn)行環(huán)境要求較高，為了使變頻器能長期穩(wěn)定和可靠運(yùn)行，對(duì)安裝變頻器室的室內(nèi)環(huán)境溫度要求最好控制在0-40℃之間，如果溫度超過允許值，應(yīng)考慮配備相應(yīng)的空調(diào)設(shè)備。同時(shí)，室內(nèi)不應(yīng)有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導(dǎo)電粉塵等。
要保證變頻器柜體和廠房大地的可靠連接，保證人員和設(shè)備安全。為防止信號(hào)干擾，控制系統(tǒng)最好埋設(shè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)，對(duì)接地電阻的要求不大于4Ω。到變頻器的信號(hào)線，必須采用屏蔽電纜，屏蔽線的一端要求可靠接地。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器的各項(xiàng)技術(shù)性能也得到拓寬和提高，在熱電行業(yè)中，風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)荷較多，充分應(yīng)用變頻器進(jìn)行節(jié)能改造已經(jīng)逐漸被大家所接受。對(duì)于目前低壓變頻器，投資較低、效益高，一年左右就可以收回投資而被廣泛應(yīng)用。隨著目前國產(chǎn)變頻器的迅速發(fā)展，使得變頻器的性能價(jià)格比大大提高，為利用變頻器進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造提供了更加廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
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變頻器應(yīng)用技術(shù)論文參考范文篇三：《淺議變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用》
摘要：調(diào)速和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)的節(jié)電效果、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個(gè)行業(yè)以及風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能場(chǎng)合,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
關(guān)鍵詞：變頻器，控制技術(shù)，應(yīng)用
電力電子技術(shù)誕生至今已近50年,他對(duì)人類的文明起了巨大的作用.近10年來,隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著一場(chǎng)歷史革命,即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其有益的
調(diào)速和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)的節(jié)電效果、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。
1.變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀
電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)、控制裝置和信息裝置三部分組成。電氣傳動(dòng)可分為調(diào)速和不調(diào)速兩大類,調(diào)速又分為交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接由電網(wǎng)供電。但是,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,原本不調(diào)速的機(jī)械越來越多地改用調(diào)速傳動(dòng)以節(jié)約電能,改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)量。以我國為例,60%的發(fā)電量是通過電動(dòng)機(jī)消耗的。因此,調(diào)速傳動(dòng)有著巨大的節(jié)能潛力,變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容,變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。近年來。變頻調(diào)速技術(shù)已成為交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的技術(shù)。
1.1國外現(xiàn)狀
采用變頻的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制,大約已有40年的歷史,但變頻調(diào)速技術(shù)的高速發(fā)展,則是近十年的事情,主要是由下面幾個(gè)因素決定:
1.1.1市場(chǎng)有大量需求
隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個(gè)行業(yè)以及風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能場(chǎng)合,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
1.1.2功率器件發(fā)展迅速
變頻調(diào)速技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)之上的。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM(Intelligent Power Module)等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。在大功率交—交變頻(循環(huán)交流器)調(diào)速技術(shù)方面,法國阿爾斯通已能提供單機(jī)容量達(dá)30000kW的電器傳動(dòng)設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。在大功率無換向器電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)方面,意大利ABB公司提供了單機(jī)容量為60000kW的設(shè)備用于抽水蓄能電站;在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面,德國西門子公司Simovert A電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為10-2600kVA和Simovert PGTOPWM變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為100-900kVA,其控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化,用于電機(jī)風(fēng)車,風(fēng)機(jī),水泵傳動(dòng);在小功率變頻調(diào)速技術(shù)方面,日本富士BJT變頻器最大單機(jī)容量可達(dá)700kVA,IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品,其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。
IPM投入應(yīng)用比IGBT約晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路,有的甚至還把光耦也集成于一體,是一種更為適用的集成型功率器件。目前,在模塊額定電流10-600A范圍內(nèi),通用變頻器均有采用IPM的趨向。IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量采用之外,經(jīng)濟(jì)型的IPM在近年內(nèi)也開始在一些民用品,如家用空調(diào)變頻器,冰箱變頻器,洗衣機(jī)變頻器中得到應(yīng)用。IPM也在向更高的水平發(fā)展,日本三菱電機(jī)最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦,通過內(nèi)部自舉電路可單電源供電,并采用了低電感的封裝技術(shù),在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化、專用化、高性能、低成本方面又推近了一步。
1.1.3控制理論和微電子技術(shù)的支持
在現(xiàn)代自動(dòng)化控制領(lǐng)域中,以現(xiàn)代控制論為基礎(chǔ),融入模糊控制、專家控制、神經(jīng)控制等新的控制理論,為高性能變頻調(diào)速提供了理論基礎(chǔ);16位、32位高速微處理器以及信號(hào)處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展,則為實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的高精度、多功能提供了硬件手段。
1.2國內(nèi)現(xiàn)狀
從整體上看我國電氣傳動(dòng)系統(tǒng)制造技術(shù)水平較國際先進(jìn)水平差距10-15年。在大功率交-交,無換向器電動(dòng)機(jī)等變頻技術(shù)方面,國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造,但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組啟動(dòng)及運(yùn)行、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動(dòng)、礦井卷揚(yáng)機(jī)方面有很大需求。在中小頻率技術(shù)方面,國內(nèi)學(xué)者做了大量變頻理論的基礎(chǔ)研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理論,針對(duì)交流電機(jī)具有多變量、強(qiáng)耦合、非線性的特點(diǎn),采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機(jī)變頻調(diào)速的控制策略。
進(jìn)入90年代,隨著高性能單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理的使用,國內(nèi)學(xué)者緊跟國外最新控制策略,針對(duì)交流電機(jī)感應(yīng)特點(diǎn),采用高次諧波注入SPWM和空間磁通矢量PWM等方法,控制算法采用模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻、磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線觀測(cè),在實(shí)現(xiàn)無速度傳感器交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究上作了有益的基礎(chǔ)研究。在新型電力電子器件應(yīng)用方面,由于GTR,GTO,IGBT,IPM等全控制器件的使用,使得中小功率的變流主電路大大簡(jiǎn)化,大功率SCR,GTO,IG-BT,IGCT等器件的并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)應(yīng)用,使高電壓、大電流變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。在控制器件方面,實(shí)現(xiàn)了從16位單片機(jī)到32位DSP的應(yīng)用。國內(nèi)學(xué)者一直致力于變頻調(diào)速新型控制策略的研究,但由于半導(dǎo)體功率器件和DSP等器件依賴進(jìn)口,使得變頻器的制造成本較高,無法形成產(chǎn)業(yè)化,與國外的知名品牌相抗衡。國內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的V/f控制,僅有少量的樣機(jī)采用矢量控制,品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)需要,每年需大量進(jìn)口高性能的變頻器。
因此,國內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下:(1)變頻器控制策略的基礎(chǔ)研究與國外差距不大。(2)變頻器的整機(jī)技術(shù)落后,國內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并沒形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。(3)變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(4)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。(5)產(chǎn)銷量少,可靠性及工藝水平不高。
2.變頻調(diào)速技術(shù)未來發(fā)展的方向
變頻調(diào)速技術(shù)主要向著兩個(gè)方向發(fā)展:一是實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、高效率、無諧波干擾,研制具有良好電磁兼容性能的“綠色電器”;二是向變頻器應(yīng)用的深度和廣度發(fā)展。隨著變流器應(yīng)用領(lǐng)域深度和廣度的不斷開拓,變頻調(diào)速技術(shù)將越來越清楚地展示它在一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)中的重要性?？梢灶A(yù)料,現(xiàn)代控制理論和人工智能技術(shù)在變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用和推廣,將賦予它更強(qiáng)的生命力和更高的技術(shù)含量。其發(fā)展方向具有如下幾項(xiàng):(1)實(shí)現(xiàn)高水平的控制;(2)開發(fā)清潔電能的變流器;(3)縮小裝置的尺寸;(4)高速度的數(shù)字控制;(5)模擬與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)。論文檢測(cè)。
3變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用
縱觀我國變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用,總的說來走的是一個(gè)由試驗(yàn)到實(shí)用,由零星到大范圍,由輔助系統(tǒng)到生產(chǎn)裝置,由單純考慮節(jié)能到全面改善工藝水平,由手動(dòng)控制到自動(dòng)控制,由低壓中小容量到高壓大容量,一句話,由低級(jí)到高級(jí)的過程。論文檢測(cè)。我國是一個(gè)能耗大國,60%的發(fā)電量被電動(dòng)機(jī)消耗掉,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),我國大約有風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)4200萬臺(tái),裝機(jī)容量約1.1億萬千瓦,然而實(shí)際工作效率只有40%-60%,損耗電能占總發(fā)電量的40%,已有經(jīng)驗(yàn)表明,應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),節(jié)電率一般可達(dá)10%-30%,有的甚至高達(dá)40%,節(jié)能潛力巨大。
有關(guān)資料表明,我國火力發(fā)電廠有八種泵與風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?2829MW,年總用電量為450。2億千瓦小時(shí)。還有總?cè)萘考s為3913MW的泵與風(fēng)機(jī)需要進(jìn)行節(jié)能改造,完成改造后,估計(jì)年節(jié)電量可達(dá)25。論文檢測(cè)。69億千瓦小時(shí);冶金企業(yè)也是我國的能耗大戶,單位產(chǎn)品能耗高出日本3倍,法國4。9倍,印度1。9倍,冶金企業(yè)使用的風(fēng)機(jī)泵類非常多,實(shí)施變頻改造,不僅可以大幅度節(jié)約電能,還可改善產(chǎn)品質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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