变频应用范文

变频应用范文（精选12篇）

变频应用 第1篇

作为应用现代电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。目前变频恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采用PLC控制器，因PLC不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，并可完成系统的数字PID调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控，并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能。变频恒压供水系统具有标准的通讯接口，可与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。

1 控制方案

在住宅小区市政供水的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是由用户用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力最不利点的压力损失ΔP和流量Q之间存在着如下关系：

设PL为压力最不利点所需的最低压力，则泵站出口总管压力P应按下式关系供水，则可满足用户用水的要求压力值，又有最佳节能效果。

因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修正设定值，这种变频恒压供水技术称为变量变频恒压供水，即供水系统最不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。

典型的自动变频恒压供水系统的结构框图如图所示。系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器、流量传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编程控制器(PLC)的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出最佳的运行工况参数，由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵根据CPU指令实施软启动、软切换及变频运行。系统可根据用户用水量的变化，自动确定泵组的水泵的循环运行，以提高系统的稳定性及供水的质量。

2 运行特征

以三台水泵的变频恒压供水系统为例，系统在自动运行方式下，可编程控制器控制变频器软启动1#泵，此时1#泵进入变频运行状态，其转速逐渐升高，当供水量Q<1/3Qmax时(Qmax为三台水泵全部工频运行时的最大流量)，可编程控制器CPU根据供水量的变化自动调节1#泵的运行转速，以保证所需的供水压力。当用水量Q在1/3Qmax

当外供水量减少至1/3Qmax

3 系统经济效益分析及系统优点

3.1 经济效益分析

变量泵的功率N1、供水量Q1与泵转速n1三者的关系如下式：

式中Q一额定流量，Q1

因额定流量Q=100%时，n=100%，N=100%，若n1=90%n时Q1=90%Q, N1=72.9%N，即可节电27.1%;若n1=80%n时Q1=80%Q, N1=51.2%N，即可节电48.8%。

3.2 系统优点

1)变频恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。

2)由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长了泵和电动机的机械使用寿命。

3)因实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。

4)水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。

5)由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。由于其节电效果明显，所以系统收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大。

摘要：变频恒压供水控制系统的基本控制策略是采用电动机调速装置与可编程控制器 (PLC) 构成控制系统, 进行优化控制泵组的调速运行, 并自动调整泵组的运行台数, 完成供水压力的闭环控制, 在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。

通用变频器基础及其应用 第2篇

电工技术教案

 特点：在变频调速过程中，使电机供电电源电压U1与频率f1的比值保持恒定。采用恒V/f控制方式的变频电路成本较低，但控制精度较差。

I(RjX)E U111114.44KfN E1121U1E14.44K1f2N1

 变频f1的同时应适当改变U1。在改变频率f1的同时保持压频比恒定也就是保持主磁通量Φ基本恒定，通常这种调速又称恒磁通调速。

1、增加f1而U1不变，主磁通Φ减小，电机欠励磁，电磁转矩T将减小，磁路利用不充分，效率低；

2、减小f1而U1不变，主磁通Φ将增大，电机过励磁，励磁电流增加且有可能畸变， 恒V/f控制存在问题。

1、在增加电源频率时，V/f控制要求电压U1也增加，可是因为电机绕组绝缘条件所限，定子电压U1不得高于额定电压U1N，所以，变频调速中当频率高于基频(即额定供电频率f1N，又称基本频率或基底频率)时，不允许恒磁通调速，也就是说不允许使用恒V/f方式。

2、当电源频率f1调至较小时，电机低速运行，感生电势E1也较小，电机定子绕组压降(R1+jX1)相对E1较大，不可以忽略，于是再保持U1/f1恒定，已不能使主磁通Φ恒定。

 保持磁通恒定在实际中的意义

从电动机电磁转矩的表达式T=KTΦI2cosφ2(KT为电机结构系数；Φ为主磁通；I2

电工技术教案

E1TR2f2Kf2Rf2(2L)2 f1212222(4)转差频率控制

TKT(E14.44K2f2N2R2R2f22)22KEf112224.44K1f1N1R2(2f2L2)R2f2(2f2L2)由上式，在进行E1/f1控制的基础上，对电动机转子回路的频率f2进行控制，达到控制电机输出转矩的目的，而f2又与转差成正比，因此又叫转差频率，这就是转差频率控制的含义及出发点。

(5)矢量控制方式

 矢量控制方式的基本思想是认为异步电动机和直流电动机具有相同的转矩产生机理，即电动机的转矩为磁场和与其相垂直的电流矢量的乘积。 异步电动机空载时，定子励磁电流很小，如果给异步电动机施加负载，则其定子励磁电流将会增加，而且负载所需转矩越大，励磁电流就越大。这是因为电机空载时励磁电流主要用于产生磁通，有载时励磁电流既要维持主磁通基本恒定，同时又要提供产生转矩所需的能量。

 将定子电流分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量之和。通过控制电动机定子电流的大小和相位，也就是定子电流相量，就可以分别对电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电动机转矩的目的。 矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度检测器矢量控制方式。

§12.2 通用变频器的基本结构和主要功能

 变频器分为交—交型和交—直—交型两种形式。

 交—交型变频器可以将工频交流电直接变换成频率、电压均可调节的交流电，又称直接式变频方式。

 交—直—交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再经过逆变电路把直流电变换成频率、电压均可调节的交流电，又称为间接式

电工技术教案

控制回路端子(远程控制端子)的接线方式

§12.4 VF0变频器变频控制示例

 示例1 初次使用的变频器，其功能设置均为初始出厂设置，使用操作板控制实现：正转运行，25Hz输出频率；一段时间后，再变为反转运行，输出频率为50Hz。

 示例2 变频器“选择运行指令”功能代码P08的参数设置为“1”，其他功能代码保持出厂设置，频率设定旋钮已处于“MAX”位置。由操作板控制：反转运行，25Hz输出频率；一段时间后变为正转运行，输出频率25Hz。  示例3 采用数字式设定方式设定输出频率，代码P09=1，用操作板进行运行/停止控制，旋转方向设定模式代码P08=0时，控制变频系统先按50Hz正转起动运行，一段时间之后不停机直接变为50Hz反转运行。  示例4 利用操作板在“功能设定模式”下改变功能代码的参数，将变频器最大输出频率设定为60Hz。

浅析变频技术的应用与发展 第3篇

关键词:变频技术 水泵 节能

中图分类号:TN77文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0169-01

1变频技术的降耗节能原理

1.1变频节能

由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)譎(压力),流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比。如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降,即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。

1.2功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,由公式P=S證OS中,Q=S譙IN中,其中S—视在功率,P—有功功率,Q—无功功率,COS—功率因数,可知COS中越大,有功功率P越大,普通水泵电机的功率因数在0.6～0.7之间,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,COS≈1,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

1.3软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动,启动电流等于(4～7)倍额定电流,这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。

2变频技术在水泵降耗节能改造中的应用

目前,国内在水泵控制系统中使用变频调速技术,大部分是在开环状态下,即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值,以达到调速目的。

采用变频调速技术后,电机水泵的转速普遍下降,延长了设备的使用寿命,降低了设备的维修费用。同时,由于变频器启动和调速平稳,减少了对电网的冲击。变频调速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能,提高了电机水泵运行的可靠性。

3水泵高压电机变频调速改造应注意的问题

为达到电气节能和工艺优化的目的,高压变频器在工程设计中应注意:

3.1电机的特性试验和技术规范的再修订

当一台普通电动机由变频提供电源时,其变频器输出端的电压和电流谐波分量会使电机的损耗增加、效率降低、温度升高。高次谐波引起损耗的增加主要表现在定子和转子的铜耗、铁损及附加损耗的增加。在普通异步电机中,为改善电机启动性能,转子的集肤效应使实际阻抗增加,从而使铜耗增大。

另一方面,由于电机线圈之间存在分布电容,当高次谐波电压输入时,各线圈之间的电压是不均匀的,这种长期反复作用使定子线圈某一部分的绝缘造成损伤,从而产生线圈老化,这在普通异步电动机的绝缘结构方面是难以接受的。

另外电机的电磁回路不可能做到绝对对称,所以变频器输出电源中所含有的各次谐波分量将与电磁回路中固有的空间谐波分量相互作用形成各种电磁脉动。同时,电机因处在频率不断调节的工作状态下,很容易与电机机械部分产生机械共振,造成电机机械部位的损坏。

因此,在变频调速改造工程中,为了避免变频调速系统在运行时出现上述问题,技术设计时必须考虑和电动机制造厂家进行技术合作,对电动机的相关特性进行调速实验,重新修订原电动机的技术规范。

3.2电力电缆选型要点和敷设要求

由于变频器输出端与电机之间的联系采用电缆附设方式,且线路各相均存在对地电容,所以运行时线路上的电容电流是不相等的。如果电缆附设距离较长,且线路中又存在高次谐波电流,那么一旦发生单相接地时,故障电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长,会使这端电缆发热,造成非故障绝缘。

在变频调速改造工程中,针对输出电源电缆,考虑电缆结构上的三相对称和屏蔽,将电缆截面适当增加,敷设长度不超过限定值(100m),如果原输出电源电缆为非屏蔽或截面的栽流量裕度小于2,应更换符合要求的电力电缆。

现场敷设施工时要将电源电缆与控制电缆和信号电缆分开敷设,避免由电源电缆中高次谐波产生的磁场干扰其他信号。

3.3变频器工作环境的基本要求

由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功率器件,其开、关频率大干100HZ,易形成高次谐波电流,使得变频装置在工作时将产生一定的热量。一般在变频器柜的顶部均配有排风扇,它将柜内的热量排放到室内,使室内的环境温度不断升高,最终会影响柜内各器件的可靠运行。所以,在水厂工程设计中一般变频调速装置单独设置在变频调速室内,室内必须安装备用空调设施,控制室内环境温度在变频器所要求的范围内,同时设有通风门窗,必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。

3.4 高压供电系统出口断路器控制的技术完善

当变频器发生故障发出跳闸信号时,断路器应可靠动作跳闸。普通断路器高压开关柜内部出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况,变频器恰好出现故障(要求断路器跳闸)时,跳闸线圈已失电,断路器拒绝动作,因而造成变频器内部的功率器件损坏。所以在设计中选择了带有欠压脱扣线圈的断路器,一旦出现跳闸回路断线或控制电源消失的情况,断路器首先自动跳闸,以保护变频器的设备安全。

4总结

综上所述,变频调速技术用于水泵控制系统,具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天,推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置,对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说,变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。

参考文献:

[1] 李勇伦.基于PLC控制的变频调速恒压供水系统[J].科技创新导报,2007.

[2]符锡理.多泵并联变频调速恒压变量供水水泵的配置与控制[J].给水排水技术与产品信息,2000.

[3] 王锡仲,蒋志坚,高景峰.变频优化调压节能供水装置的研制[J].给水排水,1998.

论变频技术的应用 第4篇

我电厂的综合泵房共有9台水泵, 其中有3台工业水泵, 2台消防稳压泵, 2台消防泵, 2台生活水泵。而工业水泵承担着我公司两台5万KW汽机, 两台额定蒸发量220T/H锅炉生产用水的供水任务, 工业水泵的型号:250SSK468/54, 流量:468m3/h, 扬程54米, 转速1470 r/min, 配用功率110KW;配用电机型号Y315S-4B3, 电压380V, 电流201A, 转速1480 r/min.建厂初期由于设计问题, 全部采用工频运行。 为了保证生产的可靠性, 各种水泵在设计配用动力驱动时, 都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行, 除达到动力驱动要求外, 多余的力矩增加了有功功率的消耗, 造成电能的浪费,

2007年由于燃煤机组发电成本越涨越高, 为了节能增效, 公司采购了2台西门子MICROMASTER430系列MM400变频器, 对供水量最大的工业水泵进行节能改造。控制方式为1#工业水泵使用一台变频器, 2#和3#共用一台变频器控制。一台变频器设一台压力变送器, 压力变送器把工业水泵出口母管压力信号转换成40mA电流信号送到变频器。变频器根据变送器提供的电流信号自动调节水泵转速, 从而维持生产需要的供水压力, 形成一个闭环调速控制系统。改造完成后, 工业水泵的控制系统不仅很好的完成了公司生产用水的任务, 而且给公司节约了大量的能源。

2 采用变频技术前后工业水泵的流量特性

水泵电机工频运行 如图1所示, 当水泵工作在曲线②的A点时, 其流量与压力分别为Q1、P2, 此时水泵所需的功率正比于P2与Q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到Q2, 通过增加管网管阻, 使水泵的工作点移到曲线③上的B点, 水压增大到P1, 这时水泵所需的功率正比于P1与Q2的乘积, 由图可见这种调节方式控制虽然简单, 但功率消耗并无减少。

若水泵电机采用变频调速, 水泵转速由n1下降到n2, 这时工作点由A点移到C点, 流量仍是Q2, 压力由p2降到p3, 这时变频调速后水泵所需的功率正比于p3与Q2的乘积, 由图可见功率的减少是明显的。

3 改造设计

3.1 调速控制系统设计

根据终端用户生产工艺供水要求, 考虑若干方面的因素, 采用闭环调速控制 (图2) 。系统主要由两部分组成。

(1) 控制对象。

工业水泵电机功率110kW, 额定电流201A;水泵配用功率l10kW, 流量468m3/h, 扬程54m。

(2) 变频调速设备。

变频器选用西门子MICROMASTER430系列MM400变频器, 适配电动机功率150kW;PLC选用S7-200 CPU226;扩展模块EM235;操作面板选用PSW 1711-CTN。

(3) 压力测量变送器 (PT) 。

选用EJA430A-630SE/S1-2Mpa。用于控制水管出口压力并将压力信号变换为4mA-20mA的标准电信号, 再输入调节器。

3.2 鼠笼型电动机变频改造设计

(1) 变频器选型。

电机用变频器运转同采用工频电源运转相比, 电机的效率、功率因数将降低, 电流增加, 对同一负载而言约增加10%, 400V电压等级频率为50Hz和60Hz时有如下电流关系:I400/50>I400/60。电机变频运转在50Hz时温升裕量小, 要降低负载转矩使用; 当电机极数>4极时 (如8极、10极等) , 选择变频器容量要用电流来校核, 即电动机脉动电流应不超过变频器的过电流耐量, 1脉动<1.51;Ie电机负载很轻时, 即使电机的电流在变频器额定以内, 亦不能使用比电动机容量小很多的变频器。

低速时, 电机的铜耗大体与额定时相同, 但由于转速越低, 电机冷却效果越差, 定子的温升会发生变化。因此, 选择变频器时, 要考虑在低速下使用电机的温升, 相应减小运转转矩 (电流) , 降低铜耗。

电机运转在低频区时, 转矩特性会大幅度降低。对于负载变动大或启动转矩大的情况, 可选用上一级电动机与变频器。要考虑电机允许最高频率的范围。

(2) 容量的选择。

连续运转设备所需的变频器容量的计算, 要考虑变频器传给电动机是脉动电流, 其脉动值比工频供电时电流要大, 因此变频器的容量须留有适当的量。考虑到离心泵负载的具体情况, 并参照厂家提供的产品选择样本确定变频器的容量为150kVA。

4 节能效果计算

节能效果可按GB12497《三相异步电机经济运行管理》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式计算:采用阀门调节流量对应电动机输入功率P1V与流量口的关系为:

P1V=[0.45+0.55 (Q/QN) 2]P1e;

式中 P1e额定流量时电动机输入功率, KW;

QN额定流量, m3/h;

工业水泵采用变频调速后节电率Ki为:

Ki=1- (Q/QN) 3/[0.45+0.55 (Q/QN) 2]。

低压配电系统运行电压380V, 电机实际运行电流201A, 水泵电机功率l10kW、极数4极、实际出力为55%～83%, 取Q/QN=0.69得:

Ki=1- (Q/QN) 3/[0.45+0.55 (Q/QN) 2]=1-0.693/ (0.45+0.550.692) =0.5385;

P1e=1.732380201=132KW;

P1V= (0.45+0.550.692) P1e=0.7119132=94kW。

变频器调速调节水量时相对阀门调节水量的节电率为0.5385。设备运行每年按300天计算。年节电量超过27万kW/h。按电价0.55元/kW/h计算, 年节约电费超过14.8万元, 技术经济效益可观。

5 我公司变频器其它方面的应用

工业水泵变频节能改造成功之后, 公司又对两台消防稳压泵和两台除盐水泵进行了改造。两台消防稳压泵自动切换使用一台西门子MICROMASTER430系列MM400变频器;两台除盐水泵自动切换使用一台西门子MICROMASTER430系列MM400变频器。也都获得了很好的节能效果。

然而, 在电厂厂用电中耗电最多的四大辅机:给水泵 (3台) , 引风机 (4台) , 一次风机 (2台) , 二次风机 (2台) , 却仍然没有采用变频或是液力耦合等节能技术。电机全部工频运行, 只是用调节其出口阀门开度来调节介质流量, 系统瘪压情况较严重, 压力不稳定。设备振动厉害, 给生产带来很多不稳定的因素, 同时浪费了大量电能。

公司管理层现已经越来越意识到节能的重要性, 也正在进行有计划的改造工作。希望不久的将来能给公司带来更加可观的经济效益。

摘要：简要的论述了恒压供水变频节能的原理;结合实例对变频节能的效果进行了计算。

变频器在提升机上的应用 第5篇

一、概况

矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。某煤矿井下采煤，采好的煤通过斜井用提升机将煤车拖到地面上来。煤车厢与火车的运货车厢类似，只不过高度和体积小一些。在井口有一绞车提升机，由电机经减速器带动卷筒旋转，钢丝绳在卷筒上缠绕数周，其两端分别挂上一列煤车车厢，在电机的驱动下将装满煤的一列车从斜井拖上来，同时把一列空车从斜井放下去，空车起着平衡负载的作用，任何时候总有一列重车上行，不会出现空行程，电机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电机的转速一定规律变化。斜井提升机的机械结构示意如图1所示。斜井提升机的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。提升机的基本参数是：电机功率55kW，卷筒直径1200mm，减速器减速比24︰1，最高运行速度2.5m/s，钢丝绳长度为120m。

目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。另外，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。提升机频繁的起动﹑调速和制动，在转子外电路所串电阻的上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差；低速时机械特性较软，静差率较大；电阻上消耗的转差功率大，节能较差；起动过程和调速换挡过程中电流冲击大；中高速运行震动大，安全性较差。

携手远航 共创辉煌 电话：0371-67250191/192/193 传真：0371-67250102热线：*** 河南远航工控设备有限公司 竭诚为您服务

二、改造方案

为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造提升机，可以实现全频率（0~50Hz）范围内的恒转矩控制。对再生能量的处理，可采用价格低廉的能耗制动方案或节能更加显著的回馈制动方案。为安全性考虑，液压机械制动需要保留，并在设计过程中对液压机械制动和变频器的制动加以整合。矿井提升机变频调速方案如图2所示：

图2 矿井提升机变频调速方案

携手远航 共创辉煌 电话：0371-67250191/192/193 传真：0371-67250102热线：*** 河南远航工控设备有限公司 竭诚为您服务 考虑到绕线式电动机比鼠笼式电动机的力矩大，且过载能力强，所以仍用原来的4极160kW绕线式电机，在用变频器驱动时需将转子三根引出线短接。提升机在运行过程中，井下和井口必须用信号进行联络，信号未经确认，提升机不能运行。为显示运行时车厢的位置，使用E6C3-CS5C 40P旋转编码器，即电机旋转1圈旋转编码器产生40个脉冲，这样每两个脉冲对应车厢走过的距离为1200。则与实际距离的误差值为4-3.9=0.027mm，卷筒运行一圈误差为0.027，已知钢丝绳长度为120m，如果两个脉冲对应车厢走过的距离用近似值3.9mm计算，120m全程误差为120000。再考虑到实际检测过程中有一个脉冲的误差，则最大的误差在821mm~829mm之间，对于数十米长的车厢来说误差范围不到1米，精度足够。因此，用计数器实时统计旋转编码器发出的脉冲个数，则可计算出车厢的位置并用显示器显示。另外一个问题是计数过程中有无累计误差存在？实际检测时，在一个提升过程开始前，首先将计数器复位，第一个重车厢经过某个位置时，打开计数器计数，车厢在斜井中的位置以此点为基准计算，没有累计误差。在操作台上，用SWP-AC系列智能型交流电压/电流数字仪表显示交流电压和电机工作电流，用智能型数字仪表显示提升次数和车厢的位置。

三、方案实施

斜井提升负载是典型的摩檫性负载，即恒转矩特性负载。重车上行时，电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩，起动时还要克服一定的静摩檫力矩，电机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重车减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电机仍会处于再生状态，工作于第二象限。当另一列重车上行时，电机处于反向电动状态，工作在第三象限和第四象限。另外，有占总运行时间10%的时候单独运送工具或器材到井下时，电机纯粹处于第二或第四象限，此时电机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制动。用能耗制动方式必将消耗大量的电能；用回馈制动方式，可节省这部分电能。但是，回馈制动单元的价格较高，考虑到单独运送工具或器材到井下仅占总运行时间的10%，为此选用价格低廉的能耗制动单元加能耗电阻的制动方案。

携手远航 共创辉煌 电话：0371-67250191/192/193 传真：0371-67250102热线：*** 河南远航工控设备有限公司 竭诚为您服务 提升机的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选用变频器时适当地留有余量，因此，宝米勒MC200G1850T4 185KW变频器。由于提升机电机绝大部分时间都处于电动状态，仅在少数时间有再生能量产生，变频器接入一制动单元和制动电阻，就可以满足重车下行时的再生制动，实现平稳的下行。井口还有一个液压机械制动器，类似电磁抱闸，此制动器用于重车静止时的制动，特别是重车停在斜井的斜坡上，必须有液压机械制动器制动。液压机械制动器受PLC和变频器共同控制，机械制动是否制动受变频器频率到达端口的控制，起动时当变频器的输出频率达到设定值，例如0.2Hz，变频器KB、KA端口输出信号，表示电机转矩已足够大，打开液压机械制动器，重车可上行；减速过程中，当变频器的频率下降到0.2Hz时，表示电机转矩已较小，液压机械制动器制动停车。紧急情况时，按下紧急停车按钮，变频器能耗制动和液压机械制动器同时起作用，使提升机在尽量短的时间内停车。

提升机传统的操作方式为，操作工人坐在煤矿井口操作台前，手握操纵杆控制电机正﹑反转个三挡速度。为适应操作工人这种操作方式，变频器采用多段速度设置，X1、X2设为正反转，X3、X4、X5可设挡速度。变频调速原理图如图3所示：

变频器的设置详请参见MC200T系列变频器用户手册。

四、提升机工作过程

提升机经过变频调速改造后，系统的工作过程阿盛大的变化。操纵杆控制电机无极调速。不管电机正转还是反转，都是从矿井中将煤拖到地面上来，电机工作在正转和反转电动状态，只有在满载拖车快接近井口时，需要减速并制动，提升机工作时序图如图4所示：

携手远航 共创辉煌 电话：0371-67250191/192/193 传真：0371-67250102热线：*** 河南远航工控设备有限公司 竭诚为您服务

图4 提升机工作时序图

图4中，提升机无论正转、反转其工作过程是相同的，都有起动、加速、中速运行、稳定运行、减速、低速运行、制动停车等七个阶段。每提升一次运行的时间，与系统的运行速度，加速度及斜井的深度有关，各段加速度的大小，根据工艺情况确定，运行的时间由操作工人根据现场的状况自定。图中各个阶段的工作情况说明如下：

（1）第一阶段0～ｔ1：串车车厢在井底工作面装满煤后，发一个联络信号给井口提升机操作工人，操作工人在回复一个信号到井底，然后开机提升。重车从井底开始上行，空车同时在井口车场位置开始下行。

（2）第二阶段 t1～t2：重车起动后，加速到变频器的频率为f2速度运行，中速运行的时间较短，只是一过渡段，加速时间内设备如果没有问题，立即再加速到正常运行速度。

（3）第三阶段 t2～t3：再加速段。

（4）第四阶段 t3～t4：重车以变频器频率为f3的最大速度稳定运行，一般，这段过程最长。（5）第五阶段 t4～t5：操作工人看到重车快到井口时立即减速，如减速时间设置较短时，变频器制动单元和制动电阻起作用，不致因减速过快跳闸。

（6）第六阶段 t5～t6：重车减速到低速以变频器频率为f1速度低速爬行，便于在规定的位置停车。

携手远航 共创辉煌 电话：0371-67250191/192/193 传真：0371-67250102热线：*** 河南远航工控设备有限公司 竭诚为您服务（7）第七阶段 t6～t7：快到停车位置时，变频器立即停车，重车减速到零，操作工人发一个联络信号到井下，整个提升过程结束。

以上为人工操作程序，也可按PLC自动操作程序工作。图中加速和减速段的时间均在变频器上设置。

五、结语

绕线式电机转子串电阻调速，电阻上消耗大量的转差功率，速度越低，消耗的转差功率越大。使用变频调速，是一种不耗能的高效的调速方式。提升机绝大部分时间都处在电动状态，节能十分显著，经测算节能30%以上、取得了很好的经济效益。另外，提升机变频调速后，系统运行的稳定性和安全性得到大大的提高，减少了运行故障和停工工时，节省了人力和物力，提高了运煤能力，间接的经济效益也很可观。

电机变频控制节能技术及其应用探讨 第6篇

关键词：电机；变频控制；节能技术；特点；应用

引言

在我国，可持续发展战略被提出以后，很多的企业和机构都为在未来实现低碳节能的环保型生活而努力着。节能减排是实现可持续发展战略的重要举措，在电力系统方面，主要是对风机、电动机、泵类设备实行节能减排。为了实现这个目标，大力的开发和研究交流电机变频调速节电技术。在我国工农业当中，应用最为广泛的就是异步交流电动机，异步电动机存在着功率因数低、调速能力差、能耗高等显著的缺点。而将电机变频节能技术应用到异步交流电动机中之后，能够很好的解决异步交流电动机的这些问题。能够很好的实现异步交流电动机的节能减排工作，为我国的可持续发展战略做出贡献。

1.电机变频控制技术的原理与特点分析

变频电机是变频器驱动电机的统称，包括变频感应电机和变频器两部分，能够提高电机的工作效率，减少电能的消耗。以交流发电机为例，其转速公式如下：

n1=60 f/p. （1）式（1）中：n1——同步转速；f——电源频率，50 Hz；p——电机磁极对数。

电机转差率用公式表示为：s=（n1–n）/n1. （2）式（2）中：s——电机转差率；

n——電机转速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1-s）/p. （3）

电机变频控制技术通过变频器能够很好的控制输出频率和输出电压的大小，这是电机变频控制技术的一大显著特点，是其他的电机控制系统所不具备的。同时，电机变频控制技术还具有软启动和通知的功能。采用电磁设计，减少电子和和转子的阻值。能够实现无级变速。电能消耗少，充分体现节能减排的特点。

2.电机变频控制的发展与应用分析

在最初的时候我国的电机频率都是固定的，电机只能固定的输出一种功率，一个电压。所以说当时的电机在工作的时候输出的驱动频率是完全不变的。但是往往负载所需要的驱动频率却是在不断变化的，为了能够满足负载所需要的驱动频率，电机的额定驱动频率一般都是大于负载所需要的驱动频率的。这样做虽然能够保证电机提供足够的驱动频率，保证电机的正常运作，但是其中有很大一部分的驱动频率都会被浪费掉，这就造成了大量的电力能源被浪费，不能得到有效的利用，完全不符合我国可持续发展的战略要求。为了达到节约电力，使电力得到充分利用的要求，电机变频控制技术被开发了出来，电机变频控制能够根据负载所需要的驱动频率来改变电机输出的功率和电压，保证不会有多余的驱动被浪费，很好的提高了电能的利用率，完全符合我国节能减排的要求。随着我国对节能减排的要求越来越高，对于变频节能控制系统的开发和研究也不断的完善，并且得到了更好的推广，在越来越多的地方被应用。

2.1电机变频技术的发展过程

现在的电机变频系统大都是采用的恒V/F 控制系统，这个变频控制系统的特点是结构简单、制作便宜。这个系统被广泛应用在风机等大型的并且对于变频系统的动态性能要求不是很高的地方。这个系统是一种典型的开环控制系统，这个系统能够满足大多数电机的平滑的变速要是，但是对于动态和静态的调节性能都是有限的，不能应用在对动态和静态性能要求比较严格的地方。为了实现动态和静态调节的高性能，我们只能采用闭环控制系统来实现。所以有的科研人员提出了控制闭环转差频率的电机调速方式，这种调速方式能够在静态动态调速中达到很高的性能，但是这种系统只能在转速比较慢的电机中得到应用，应为在电机的转速较高的时候，这种系统不仅不会达到节约电能的目的，还会使电机产生极大的瞬态电流，使得电机的转矩在瞬间发生变化。所以说为了实现在较高的转速中实现较高的动态和静态性能，只有先解决电机产生瞬态电流的问题，只有将这个问题合理的解决我们才能更好的发展电机变频节能控制技术。

2.2电机变频控制的应用

在电机的能耗中，大约有百分之七十都是应用在了风机和泵类负载当中，所以说电机变频控制技术能够很好的节约这一部分负载的能耗，实现节能减排的目的。就以空调来举例说明吧，没有应用变频控制系统的空调，在设置的温度低于阈值的时候，只能通过关闭风路的方式来实现，但是这个时候空调的电机还是在继续运转的，这一部分驱动功率就完全没有被利用，只是单纯的被浪费掉了。但是在赢了变频控制系统的空调当中，如果当空调设置的温度降低的时候，只需要控制电动机的转速降低，减少输出的驱动功率就可以实现，完全没有必要将风路进行关闭，而且也不会浪费电机的驱动频率，很好的提高了电能的利用效率。

3.结语

为了顺应国家可持续发展战略的要求，电力系统大力推行电机变频节能控制系统，这个系统的应用在很大程度上缓解了我国电力能源紧缺的现状。电机变频节能控制系统能够减少电机不必要的驱动频率的输出，达到对电力的合理应用。

参考文献：

[1]巨志忠，杨小强. 试论电机变频控制节能技术和运用[J]. 科技与创新，2014，07：15-16.

[2]俞斌. 交流电机变频调速节能方法及其远程控制[J]. 电机与控制应用，2012，03：36-39.

[3]孔昊. 刍议电机变频控制节能技术与应用[J]. 科技创新与应用，2012，27：136.

[4]周雄，王浩，赵秀芳，高凤，吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 贵州科学，2007，S1：334-338.

[5]周雄，赵秀芳，王浩，高凤，吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 冶金标准化与质量，2006，05：55-57+60.

[6]黎柏源. 变频节能技术及其在锅炉风机中的应用[J]. 广西电业，2010，04：81-82+85.

变频调速及应用 第7篇

关键词：变频器,变频技术,基本原理,优点

变频技术基本原理及其优点简介:

变频技术作为现代电力电子的核心技术之一,集现代电子、信息和智能技术于一体,越来越受到人们的青睐。

所谓变频技术,就是在交流电动机和电网电源之间,装一个频率和电压协调变化的装置,这种装置就是变频器,它的输出频率和电压可随着生产设备的需要而变化,即将电网提供的恒压恒频的交流电变换为变压变频的交流电,变频伴随变压,对交流电动机实现无级调速。变频器一般由整流器、逆变器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器等部分组成。

由交流异步电机的输出转速的公式:

其中:n交流电机的转速(r/m in);

f电源的频率(H z);

P极对数;

s转差率。

由于交流异步电机的的变频调速属转差功率不变型调速,所以在转差率S变化不大时,由上式知道,只要改变输入设备的频率,就可达到调速的目的。但在实际应用时,需要在调节定子电源频率f的同时还要调节定子电压,这样才能使电动机正常运行。

工作原理如图1所示:

将交流电通过整流器并经电容滤波后形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上,利用逆变器功率器件的通断控制,使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里,通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值,通过改变调制周期控制其输出频率,从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制,以满足变频调速的要求。

针对工频(我国为50H z),并非是所有用电设备的最佳工作频率,因而导致许多设备长期处于低效率,低功率因数运行的现状,而变频控制系统提供了一种成熟、应用面广的安全高效节能新技术,它有许多优点:

(1)安全可靠,延长设备的使用寿命。如大功率三相异步电动机的起动一般都要求加装起动装置,以降低起动电流,但象传统的起动器如Y/△起动,自耦变压器起动,虽然其设备简单,成本低,但都是有触点的起动设备,可靠性差,起动电流存在着较大的跳变和冲击现象,从而降低了设备使用寿命。

(2)节约燃料,如火焰设备实现变频调速与优化控制可提高燃烧效率,从而降低成本能耗并减轻污染。

(3)节省电能,节约原材料,如风机、泵类变量设备的有功功耗随频率的立方近似成大幅度降低。

2水泵技术在计量供热系统中的应用

以恒定供水压力为例,在输送管网的供水管上装设一个压力传感器,用来检测该点的供水压力,并把压力信号转换成0~10V或4~20M A的标准信号送到变频器的模拟量输入端口,经变频器内的数据处理系统计算,并与设定压力值比较后,给出比例调节(PID)后的输出频率以改变水泵的电机转速,来达到控制管道压力的一个完整的闭环控系统。

系统组成如图2所示。

设定压力数值并启动后,控制器根据水压给定值和实际的偏差发出控制指令,该命令送往变频器的电压(或电流)外给定端子,作为变频器外部给定值,驱动变频器对电机进行速度控制。如果出水管压力下降,则出水管压力由压力变送器送给控制器,控制器输出相应的控制信号,使变频器带动调速电机开动水泵,调速泵将更多的水送往供水管道。若调速电机已调至最大,出水管道压力仍低于给定值,则控制器命令一个继电器吸合,其相对应的接触器也吸合,再开动一台电机和水泵供水,使出水管水管水压达到要求。当出水管水压大于给予定值时,恒流泵相继自动关闭和调速泵转速减小,使供水量减小,供水压力维持正常状态,从而完成供水全过程。该系统级使整个供水压力稳定,调节过程快,动、静态偏差小。

总之,变频控制技术的应用,可使传统的电力、电子设备工作在最佳状态,使设备处于高效节能的工作状态,延长设备的使用寿命。真正体现科技以人为本的宗旨。目前,变频器正朝着数控高集成化、强适应性的方向发展,将掀起新一轮的技术革命。

参考文献

[1]杨兴瑶.电动机调速器原理与系统[M].北京:水利电出版社,1979.

[2]电机工程手册.第九卷[M].北京:机械工业出版社,1984.

[3]陆德浩.自动控制系统[M].上海:上海科学技术文献出版社,1986.

[4]史国生.交直流调速系统[M].北京:北京化学工业出版社,2002.

抽油机井变频技术的应用 第8篇

关键词：抽油机,系统功率,节能,变频

调查表明抽油机井能源消耗高的现象十分严重, 应用采油系统节能技术对降低能耗、提高效率有较大益处。优选节能设备和优化生产参数是提高系统效率的两种可行实用的方法。抽油机举升采油是一个较为复杂的系统, 分别从产量和泵效、抽油杆应力、偏磨和热洗清蜡、功率等方面, 分析变频调速对抽油机井采油的影响, 在低产或低效井应用提高抽油井系统效率, 以降低油井吨液耗电, 减少原油开采成本。

1 变频调速的基本原理

变频器采用双PWM拓扑结构的四象限运行变频控制技术。主要采用交流-直流-交流方式, 变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制四部分所组成。整流部分分为三相不可控整流器, 中间直流环节分为滤波、缓冲无功功率和直流储能, 逆变部分分为IGBT三相桥式逆变器。其原理是先把工频的交流电源通过整流器转换成直流的电源;然后把直流的电源转换成不同频率的交流电供给电动机使用, 使电动机获得了调速所需要的电压电流和频率。加之配以过程控制、位置过程控制、位置传感等技术, 不需要停产即可根据油井实际的供液能力, 动态的调整抽吸速度。

1.1变频调速的主要影响因素

1.1.1功率

输入功率 (Pr) 与油井工作制度的关系:

式中:η1为电机运转效率;η2为皮带轮传动效率;η3为减速箱传动效率;η4为四连杆机构传动效率;K1为减速箱输出轴平均扭矩系数;K2为平衡系数;Wmax, Wmin分别为悬点承受的最大和最小载荷[7]。

式 (1) 表明:影响输入功率的关键因素是光杆运行速度。其他参数不变, 油井能耗与抽吸次数成正比。

1.1.2抽油杆应力

抽油井的冲数越大, 抽油杆使用的年限越短。如果井下偏磨或腐蚀, 抽油杆使用寿命将降低。调低频率后, 降低次数, 减少循环次数, 抽油杆使用寿命将延长。如果进一步变频, 采用上慢下快的抽油方式, 使悬点最大载荷减小, 最小载荷增大, 从而改变井下抽油杆的循环特性, 降低应力幅度, 延长了杆的使用寿命。

1.1.3抽油杆偏磨

抽油杆柱实际轴向分布力越小, 临界轴向压力越小, 抽油杆柱越容易弯曲, 从而导致偏磨。抽油机井变载荷运行使抽油杆产生弹性振动, 振动载荷由下到上逐步增大, 影响轴向压力的变化。当轴向压力增加到一定程度时, 杆柱将弯曲变形产生径向接触力, 增加杆管偏磨。随着冲次的增加, 振动幅度也随之增加, 在中和点部位增加轴向压力, 将增加抽油杆弯曲冲击的动量和冲量, 这将增加杆柱的轴向作用力。使用变频后可以对上、下冲程转速控制, 减少杆柱轴向作用力, 降低甚至避免偏磨的发生。

1.1.4油井产量和泵效

对于供液充足的抽油机井, 在保证合理沉没度的情况下, 增大电源频率, 调高冲次后可以提高油井的产液量, 发挥油井的生产潜力。

对于抽油机井抽油参数的相对偏大、供液不足的油井, 调小电源频率, 降低冲次, 可以提高泵效。对油井生产状况, 利用电源频率调整技术, 调整上、下冲程抽吸速度, 上慢下快, 提高泵的充满程度;上快下慢, 减少泵的漏失;来制定合理的生产措施。

1.1.5热洗清蜡

低冲次采油后, 油井抽油速度将会降低, 产出液在油管内流速降低, 结蜡速度教会增大, 洗井周期将会缩短, 洗井反排时间延长。使用变频器调频后后, 洗井前手动按钮提高频率, 冲次由原来的2.0-3.0次/min提高到6.0-7.3/min次, 含水率恢复和产油量幅度下降, 效果明显, 当含水率恢复到正常后再调回到原来的频率和冲次。

2 现场应用情况

在3口井应用IPC-JTW抽油机井变频控制技术;根据油井的实际供液能力, 调频动态调整抽取速度, 使油井达到供排协调, 改善杆管应力, 提高油井泵效和系统效率, 调频后功率因数接近1, 吨液耗电下降60.2%, 最大载荷下降8.61%, 负荷比下降21.25%。另外, 试验油井热洗清蜡时, 调频提高冲次, 增加理论排量, 强排生产, 含水率恢复期由10天降低至4天, 单井影响产油量由2.8天减至0.8天, 可以缩短含水率恢复期, 减少影响产油量。

3 结论

(1) 抽油机变频器应用能够失, 提高泵效, 降低抽油泵容积损, 改善杆管受力状态, 减少杆管磨损次数, 延长杆管的使用寿命;热水洗井后调频次数可以缩短含水率恢复期和影响产液量。

(2) 抽油机井变频器调速对抽油机采油井具有很好的适应性, 能够改变油井功率因数低、能耗大的实际问题。

参考文献

[1]薄保中, 苏彦民, 候立军.电力电子技术在抽油机电机节能中的应用前景[J].节能, 2000 (3) :14-17

[2]梁惠勋.大港油田抽油机节能拖动装置应用现状及下步建议[J].油井节能, 2002, 13 (3) :15-19

[3]曹玉泉.游梁式抽油机双向可控硅三相调压型供电系统[J].大庆石油学院学报, 1991, 15 (2) :87-92

[4]倪振文, 齐军, 郝建华.游梁式抽油机的电机调速技术[J].石油矿场机械, 2001, 30 (5) :46-49

[5]朱君, 姜民政, 刘宏.有杆抽油系统的经济运行[J].石油机械, 2003, 31 (6) :63-64

[6]张琪.采油工程原理与设计[M].东营:中国石油大学出版社, 2006:101-117

12脉冲变频系统的应用 第9篇

关键词：谐波,12脉变频器,移相变压器,抑制

1 引言

在电网波形中往往存在着各种谐波。所谓谐波, 是指一个周期电气量的正弦波分量, 其频率为基波频率的整数倍。根据傅里叶级数, 任意一个函数展开后, 都可以分解为无穷多个实数相加, 即不同频率正弦波信号的和。三相交流电系统没有直流分量和偶次分量, 原因是其具有奇对称性和半波对称性。而我国电网标准频率为50Hz, 所以三次谐波频率为150Hz, 并由奇数倍依次类推, n次谐波的频率则是50Hz的n倍。

而谐波的存在会导致电网波形的改变, 乃至影响供电网络的电能质量, 使大量以干净正弦波设计生产的用电设备无法在最佳状态下运行, 甚至出现运行故障。其主要危害有:

(1) 损坏敏感的电子通讯设备、干扰电力线载波通讯;

(2) 容易导致控制和保护继电器误动作以及降低其使用寿命;

(3) 导致仪表错误显示;

(4) 影响马达的运转规律性;

(5) 需要采用更大截面的电缆和导线;

(6) 会形成电流冲击脉冲, 从而降低电气设备的使用寿命和绝缘寿命;

(7) 容易引发无功补偿设备的串联谐振或者并联谐振, 引起电容器膨胀甚至爆炸、导致无功补偿设备无法投切、系统功率因数无法提高。

因此, 设计出有效的谐波抑制方案, 进而改善电网的电能质量, 这在实际工程应用中的必要性和重要性是显而易见的。本方案就是通过运用12脉变频器从而达到抑制谐波的效果, 进一步提高电网的稳定性。

2 12脉冲变频器

由交-直-交组成主电路的普通6脉变频器, 其转变方式有整流和逆变两个过程:整流是外部输入50Hz的工频交流电源经三相桥路不可控转换成直流电压, 而逆变则是经电容滤波及大功率晶体管开关元件转变为频率可变的交流电压。在整流回路中, 输入电流的波形通常为不规则的矩形波, 波形按傅立叶级数分解时会产生基波和谐波次数为6n±1次的高次谐波, 并且其中的高次谐波将对供电系统的输入造成干扰, 使得供电系统造成非常大的电压波形畸变, 严重影响了供电网络的电能质量。

12脉变频器是针对双整流器来说的, 通过一个移相变压器接入一个整流器, 然后输出和另一个整流器并联, 也就是采用两个标准的6脉整流器通过一个30°角移相变压器并联到三相系统中, 这样三相交流输入原本产生6个半波, 就变成了12个半波。也就是12脉冲。并且在通过次级移相绕组后, 主电路中的次级电流之和可以消除5次、7次、17次和19次谐波。与采用6脉波带电抗器的变频器相比, 12脉冲的好处是谐波电流明显下降。对输入端电压来说, 由于有内置移相变压器, 将交流电网电压变换成整流装置所需的电压, 所以输入电压是和普通变频器一样的。但输入电流的反馈电网上的谐波会显著下降, 并且由仿真实验研究结果可得, 采用12脉冲变频器的方式可以将谐波值降至10%。

3 某质量检测中心12脉冲变频系统的改造

某质量检测中心具备超过5000种产品的检验能力, 涵盖了食品、化工、包装、轻工机电、建筑消防、计量仪表等各个领域的产品检测。新建的检测实验基地拥有大量进口的精密检测仪器、先进的室验室设备等, 由于检测计量仪表在检测计量时需要有极高的精密性和准确性, 因而对供电的质量要求尤其高。

以质量检测中心的大口径水流测量装置为工程实例, 设计一种12脉冲变频系统。原设计方案为:水泵房有5台355k W和3台250k W普通6脉变频器以及一台音速喷嘴。所有的大功率负荷由现场一台2000k VA的主变压器来提供。其主接线图如图1所示。

在原设计方案中, 只设有电容补偿系统进行电容补偿, 没有考虑到谐波对电网电能质量的影响, 容易造成电压不稳定, 使设备无法正常运行, 甚至影响到测量的结果。在考察了现场工程的实际情况以及结合业主的要求和原设计单位的意见, 并了解了12脉冲变频器的好处后, 设计了一种采用移相变压器和12脉冲变频器的方案。新的方案将原有变压器 (ST9) 转换为10/0.4k V的移相变压器, 这样做的好处是可以减少相关设备, 达到节约成本的目的, 如节省掉原有的变压器和原有的中间回路包括低压断路器及其他相关的保护等。移相变压器型号:ZTSFG (H) -2000k VA-10/2×0.4650k VA-10/0.4。原边容量为2000k VA, 副边有互成30°的角的2000k VA双绕组供12脉整流使用, 另外设置6脉的普通绕组650k VA用于普通变频器负载。这样在提高供电效率的同时, 也减少故障出现的几率, 并且解决了现场设备安装出现的空间不够的问题。采用12脉冲变频器的方案如图2所示。

原设计ST9变压器及相应的低压回路, 原配有总进线柜AA11, 电容补偿柜AA12、AA13, 及馈线柜AA14、AA15、AA16、AA17, 原AA95出线即供应变频器回路用。由于移相变压器只供变频器用, 无其它负载, 变频器的功率因素较高, 故此系统无需装电容补偿系统, 即去掉两台电容补偿柜 (AA12, AA13) 。原有音速喷嘴气体流量装置 (AA14、4QF) 将与普通 (6脉) 变频器 (AA13、3QF) 共用650k VA这个绕组。但需要保证的一点是:1QF和2QF须同步合闸, 允许一定的时差, 前提是不得带载开变频器, 不得单独运行, 并能提供1QF, 2QF没有同步合闸时限外的报警。所设计的12脉冲变频系统图如图3所示。

考虑到新设计后的12脉冲变频系统接线方式有所改变, 需要注意的问题有以下问题:低压配电柜至变频柜的原3相母线槽将变成9相, 但电流变为原来的2/3。现场12脉变频器每台进线都将变为两组3相共6相进线, 每台变频器也将有两组进线开关, 5台共10组电缆, 如图4所示, 每台12脉进线都将下进出线通过电缆沟到母线汇集柜。母线汇集柜内将不设断路器或隔离开关, 将由开关柜引过来的9相电源做成3组汇集母线排, 每3相成一面柜体, 用于变频器的电缆接线。

4 结束语

对于高功率应用场合, 如果需要降低谐波及提高电网稳定性, 12脉变频器提供了比较好的解决方案。在某质量检测中心高功率大口径水流测量装置的工程实例中, 对比原方案所采用的普通6脉变频器, 所设计的12脉变频系统不仅解决了谐波污染使电能质量下降, 设备安装空间不足的问题, 而且减少了电容补偿系统以及变压器相关的中间回路, 有着良好的经济性。同时, 12脉变频系统的应用能够保证设备的正常运行、提高设备的使用寿命, 对工程项目的发展也有着长远的效益。

参考文献

[1]程浩忠, 等.电能质量.清华大学出版社, 2006.

[2]刘恩德.六相输电系统故障分析方法.国际电力, 2001.

[3]林敏, 张莲梅.六相输电线路继电保护统分析.华中电力, 2001.

[4]李文平, 陈志伟.出口美国大容量移相变压器的研制.电力设备, 2007.

[5]谢惠云.延边三角形移相整流变压器设计[J].变压器, 2009.

高压变频器的应用 第10篇

1 现场情况简介

我公司主扇风机担负着整个矿井的通风任务, 要求安全稳定性极高, 风机一旦停机, 短时间内就将造成全矿无法正常生产, 通风调节方式采用调节风门开度的大小来调整风量, 不论生产需求的风量大小, 风机都要工频全速运转, 而运行工况的变化则使得能量以空气在风门上做功损失消耗掉了。不仅控制精度低, 而且还造成大量的能源浪费和设备损耗, 从而导致生产成本增加, 设备使用寿命缩短, 设备维护、维修费用高居不下, 针对这种情况, 经过机电技术人员反复的调查研究, 决定采用R N H V智能型高压变频器对其进行节能改造。

2 主扇风机的节能原理

由流体力学可知, P (功率) =Q (风量) ×H (压力) , 风量Q与转速N的一次方成正比, 压力H与转速N的平方成正比, 功率P与转速N的立方成正比, 主扇风机控制是借助改变风门开度的大小来调节风量的, 其实质是改变管道中气体阻力的大小来改变风量。因为风机的转速不变, 其特性曲线保持不变, 当风门全开时, 风量为Q a, 风机的压头为H a。若关小风门, 管阻特性曲线改变, 此时风量为Q b, 风机的压头到H b。则压头的升高量为:ΔH b=H b-H a。于是产生了能量损失:ΔPb=ΔH b×Q b。

而借助改变给风机的转速来调节风量, 其实质是通过改变所输送气体的能量来改变风量。因为只是转速变化, 风门的开度不变, 管阻特性曲线也就维持不变。额定转速时风量为Q a, 压头为H a。当转速降低时, 特性曲线改变, 风量变为Q c。此时, 假设将风量Q c控制为风门控制方式下的风量Q b, 则风机的风量将降低到H c。因此, 与风门控制方式相比压头降低了: ΔH c=H a-H c。据此可节约能量为:ΔPc=ΔH c×Q b。与风门控制方式相比, 其节约的能量为:P =ΔPb+ΔPc= (ΔH b-ΔH c) ×Q b。

将这两种方法相比较可见, 在风量相同的情况下, 转速控制避免了风门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的能量损失。在风量减小时, 转速控制使压头反而大幅度降低, 所以它只需要一个比风门控制小得多的, 得以充分利用的功率损耗。

由上述可知, 当要求调节风量下降时, 转速N可成比例的下降, 而此时轴输出功率P成立方关系下降。即风机电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。

3 变频器安装情况

主扇风机为对旋型轴流通风机, 一用一备, 每台风机包含两台电机, 选用一台变频器拖动两台电机同时运行方式, 外部加装手动一拖二旁路切换柜。主回路如图所示。

正常运行时闭合手动刀闸K12、K22, 断开工频刀闸K11、K21, 合上变频开关Q F, 变频器拖动两台电机同时运行, 通过调节变频器输出频率来调节风量;

变频故障时, 断开变频开关柜Q F, 闭合K11和K21、断开K12、K22, 系统恢复原有运行方式工频运行;

K11和K12、K21和K22 不能同时闭合, 在机械上实现了互锁。

4 安装后的效益

变频改造后, 风门全部打开, 运行频率在40H z左右, 运行电流23A, 完全满足矿井内生产通风要求, 而且提高了风量调节的速度, 简化了用户操作工序, 变频器运行非常稳定, 降低了风机启动时候的冲击, 产生了巨大的经济效益。

节电效益如下:

工频运行时, 风门开度为2m左右, 两台电机运行电流共计35A。

工频运行时功率和一天耗电量:

P工=1.732×10×35×0.85=515.27k W

变频器运行时, 风门全开, 运行电流在21A, 由变频器调节风机速度来满足风量要求。

变频运行时功率和一天耗电量:

P变=1.732×10×21×0.96=349.17k W

节电率: (P工-P变) /P工= (515.27-349.17) /515.27=32.2% 。

节约电费计算:

电价以0.6 元/k W ·h计算, 工频24h耗电费:

515.27×24×0.6=7419.89元。

变频24h耗电费:

349.17×24×0.6=5028.05 元。

变频改造后, 日节约电费:

7419.89-5028.05=2391.84 元。

一年有效运行天数以280 天计算, 年节约电费:

2391.84×280=669715.2元。

5 结束语

山西古县兰花宝欣煤矿主扇风机经过安装高压变频器之后, 不仅达到了良好的节能效果, 并且使整套通风系统的稳定性提高了一个大台阶。

摘要：介绍高压变频器在煤矿主通风机上的应用, 取得了良好的节能效果。

变频器的基本原理及其应用 第11篇

关键词：变频器 原理 应用 电机

随着经济的不断进步，高层建筑不断的增多，为此电梯成为了建筑中必不可少的运输工具。而在电梯运行的过程中，其运行效率就尤为重要，随着一代又一代的电梯设计的创新，变频调速成为了市场上的主要调速方式。变频器就是这样一种通过改变频率而改变电机运行速度的设备。

▲▲1 变频器

1.1 变频技术概念

变频技术就是将工频电源变换成所需频率的交流电源，从而实现电机的调速。我国的电网电压为220V、50Hz，显然，电网的频率就是50Hz。而交流异步电动机的转速与交流电源频率存在着这样的关系， 。其中p为极对数，f为电机两端的电网频率，s为转差率。显然，电机的转速与交流电源的频率成正比关系，当p、s一定的情况下，就可以通过改变交流电源的频率来改变电机的频率，这就是变频调速技术。

1.2 变频器的结构

变频器分为两类，分别是交-交变频和交-直-交变频。其中交-交变频只有一个环节，并且采用反并联的可逆线路，因此需要大量的功率元件，除此之外，还因为受到脉动转矩和谐波电流的限制，所以其最高的输出频率往往不能超过电网频率的一半，这些情况导致交-交变频器的应用不能得到推广。

为此常用的变频器采用交-直-交变频器。这种变频器按中间直流环节分为电压源型和电流源型。区分的办法则观查是使用大电容滤波还是大电感滤波，使用大电容滤波的是电压源型，直流电压平直，可多机传动，但是动态响应慢，不能实现回馈制动。而使用大电感滤波的是电流源型，电流波形平直，动态响应快，可以实现四象限运行，适用于单电机的可逆传动。

SPWM波形是变频器逆变回路常常采用的一种调制波形，采用正弦脉宽调制波形可以方便的控制等效正弦波的幅值以及频率。并且以此为基础又发展了三电平PWM菱形调制，除了能够获得更小的谐波分量外，还可以获得更好的低速性能。

变频器的整流回路往往采用不可控整流，与逆变电路区别很大，受到电流、开关频率、电压、控制回路的要求的影响，功率器件的发展，使得半控型的SCR已经很少使用了。而全控型器件中GTO和BJT属于电流控制型，驱动比较复杂，但是功率较大。P-MOSFET属于场控型器件，虽然功率低但是其开关频率高，而且有着很高的可靠性。

1.3 变频器的控制原理

PWM控制，是在调节频率的同时，不改变脉冲电压幅度的大小，只是改变脉冲的占空比，从而实现变频变压的效果。逆变器通常采用6个绝缘栅极晶体管构成大功率晶体管开关组合，即功率模块。6个晶体管的状态决定电机绕组中电流的方向，开关动作的快慢决定了通入电机绕组电流的频率，开关脉冲依次控制晶体管的通断，从而使电机转动。

▲▲2 变频器的应用

2.1 变频器的特点

如今变频器的应用已经十分的广泛，因为其自身所具有的特点有利于工业、工程等方面的应用。首先是变频器维护简单，而且一旦投入运行，故障率通常情况下很少，只需要有规律的巡检、定期更换易损元件以及清扫即可。有规律的巡检以及清扫是为了防止灰尘引起放热与短路，从而保障了变频器的正常运行。而更换易损元件则是担心电子元器件的使用寿命耗尽引起不必要的事故。

其次则是起动性能好。变频器的起动是无级进行的，电压与频率逐渐升高，直到达到给定值。这个更有利于调节起动时间和加减速时间，以及通过调节给定信号的斜坡函数发生器的参数，使其能够更加平滑的起动。

再者就是变频器的调速性能好，调速性能好坏的指标有两个，一个是调速范围，另一个就是机械特性。由于变频器的种类繁多，对于不同的负载都有着不同的变频器与之对应。例如：对于恒转矩负载则需要选择过载能力大的变频器；而对于恒功率负载，由于转速与转矩成反比例关系，则需要解决低转速阶段转矩问题；对于位能性负载则要求可四象限运行的变频器即可。变压变频是异步电动机变频调速的基本控制方式，在基频以下采用恒压频比的控制方式，基本上保持磁通在各级转速上恒定，机械特性随转速下降而平行下移，硬度好。

变频器的保护功能十分齐全，其内部建有电流闭环，能够严格控制电流，并且能够很容易的通过设定保护电流以实现过电流和过载保护。甚至有的变频器还提供绝缘检测功能，能够检测逆变回路、电源以及电机的绝缘情况，进而能够及时发出警报并且发出跳闸信号。除此之外，有的变频器还提供试验和诊断功能，进一步确保变频器的安全运行。

2.2 变频器的应用

随着社会的不断进步，不同场合用到的电机种类各不相同，为此变频器的种类也是各种各样的。现如今使用无刷电动机作为压缩机电机的空调器采用交-直-交方式，并且分为两类，一类只有压缩机电机采用无刷直流电机，另一类则是不仅仅有压缩机，室内风机、室外风机都采用无刷直流电机，即全直流变频空调器。这些仅仅是变频其在空调方面的应用。

而变频器在电厂等重要场合中还需要注意一些事项，例如：安装处的工作温度、腐蚀性气体、震动与冲击以及电磁波干扰。为此在选择变频器时则需要注意选择变频器的目的、变频器的负载类型以及变频器是否与负载匹配等等，无论哪种因素都可能造成变频器的不正常工作，这就使得选择正确的变频器尤为重要。

▲▲3 总结

目前变频控制技术由PWM向PAM方向发展。这是因为PWM控制方式在调速过程中受到电机上限转速的限制。而采用PAM控制方式则其转速可以提高1.5倍左右，这样的提升有助于提高变频器在空调、冰箱等快速制冷、制热能力的应用。除此之外，由于PAM在调整电压时具有对电流波形整形的作用，从而获得更高的效率，抑制高次谐波的生成，并且减少对电网电压的污染。

参考文献：

[1] 李艳丽.变频器的基本原理与应用[J].城市建设理论研究，2012，（13）：10-13.

[2] 李治和.变频器的工作原理和控制方式[J].煤炭技术，2009，28（8）：8-12.

[3] 李淑梅.浅析变频器的工作原理和控制方式[J].科协论坛，2009，（1）：9-12.

变频调速电机节能应用分析 第12篇

变频调速电机系统是性能最好且最有发展前景的机电一体化产品, 除必须有变频器外, 还必须具有与之配套的交流电动机才能实现无级调速。变频调速电机主要用在额定频率及其以下的某一频率范围内作恒转矩驱动, 在额定频率以上的某一频率范围内作恒功率驱动。

1 变频调速运行理论分析

1.1 变频调速基本原理

交流电动机的同步转速可以表示为:

根据异步电动机转差率的定义:

可知交流异步电动机的转速为:

式中:f是电动机定子绕组频率;P是电动机极对数。

由上式可知, 如果均匀地改变交流电动机定子绕组的供电频率, 电动机转速就可平滑地改变, 这样就实现了对电动机转速的调节和控制。

1.2 变频调速控制方式

绕组中的感应电动势是难以直接控制的, 当电动势值较高时, 可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降。而认为定子相电压约等于电动势, 若保持输出转矩一定, 就要求磁通不变, 则得电压与频率的比值为常数, 这就是恒压频比的控制方式。但在低频时电动势较小, 定子阻抗压降所占的份量就比较显著, 不再能忽略。这时需要人为地把电压抬高一些, 以便近似地补偿定子压降。

频率从额定值向上升高, 受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制, 定子电压不能随之升高, 只能保持额定不变, 电动机输出功率也保持不变, 这将导致磁通与频率成反比地降低, 使得异步电动机工作在弱磁状态。

2 变频调速电机技术特点

逆变器驱动电机系统中, 不可避免地存在谐波损耗及谐波附加转矩, 并由此给变频调速电机带来一系列不利影响, 如低频时转速波动等。从电机电磁和结构上采取相应措施来抑制由于谐波而产生的负面影响显得尤为重要, 电机主要技术特点如下:

(1) 采用变频调速系统, 虽然综合效率提高, 但电机效率有所下降。不论哪种形式的变频器, 在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流, 使电机在非正弦电压、电流下运行, 会引起定子铜耗、转子铜 (铝) 耗、铁耗及附加损耗的增加, 最为显著的是转子铜 (铝) 耗。变频电机电磁设计时需采取多种有效措施, 减少变频器谐波对电机的影响。

(2) 为了避免电机绝缘系统在逆变电源供电环境中的迅速老化及电晕现象, 防止绕组局部绝缘击穿, 加强了电机绕组的匝间绝缘和对地绝缘, 并采取了防电晕措施, 使电机的绝缘系统能承受更高的介电强度, 也能承受运行电压和逆变器换向时产生的尖峰电压叠加值。

(3) 采用VPI真空压力浸漆。与绝缘形式相匹配的真空压力浸漆过程, 使电机的整个绝缘结构内部的空隙由无溶剂浸渍漆填满, 形成一个整体, 大大提高了电机防潮、耐热、导热能力, 又增强了电机绝缘的机械、电气强度, 从而提高电机的可靠性, 延长其寿命。

(4) 变频电机滚动轴承上加有轴承套, 轴承套与端盖之间加有绝缘层, 以隔断由于共模电压造成的轴电压和轴承的泄漏电流。

(5) 由于变频电机工作频率范围宽, 转速变化范围大, 各种电磁力波的频率很难避开电机各构件的固有振动频率。变频电机采用轴向推入式结构, 并充分考虑电机各构件及整体的强度, 尽量提高其固有频率, 以避开各次力波产生共振现象。

(6) 为配合用户变频调速系统进行转速闭环控制和提高控制精度, 在电机尾部可应用户要求装设非接触式转速检测器, 一般选用增量型光电编码器。

3 节能应用分析

3.1 节能概述

节能的多少不仅决定于调速效率, 还与设备的运行工况密切相关。在预计节能效果时, 必须有工况变化作为前提。对于变化工况的风机、泵类, 采用变频调速节能, 效果最为明显。

当负荷发生变化时, 需要经常调节风量。传统的调节手段是通过调节风机挡板的开度, 即改变风道阻力的方法来调节风量, 风机效率往往运行在最低点。如果风机能在调速状态下运行, 则可将风道的阻力减少至最小, 功率消耗也降至最低, 如图1所示, 此时风机可以始终处于高效点运行。

3.2 应用分析

(1) 主要参数 (以某公司引风机电机为例) 。

风机型式:单吸、离心式、D型

风机型号:JLY75S-30No24D

风量:Q=186970m3/h

风压:6500Pa

变频调速电机型号:YPT500-6

额定功率:560k W

额定电压:6k V

(2) 引风机性能曲线 (如图2) 。

由图2可以看出:随着风量的增加, 引风机的静态压力下降。现假定引风机效率最大的工作点是A点。当需减少风机的供风风量时, 过去经常采取调节阀门的方式, 增加系统阻力来满足要求 (见工作点B) 。这种方法不但不节能, 反而会增加风机的效率损耗。采用变频调速技术后, 当上述工况出现时, 就可通过调速装置降低电机转速, 使系统重新达到平衡 (见工作点C) 。从C点可看出, 电机转速虽然降低了, 但对引风机效率影响不大。

3.3 利用相似理论进行分析

风机的流量是指它在单位时间内输送的流体数量, 可用体积流量Q, 与重量流量G表示。它们之间的关系为:

式中:Q体积流量, m3/s;G重量流量, kg/s;γ介质重量, k g/m3。当温度为0℃, 水的重度γ=1000kg/m3, 空气的重度γ=1.29kg/m3。

由于空气的重度很小, 并随温度、压力的变化而变化, 所以在风机设计中, 一般不采用重量流量, 而采用体积流量。

风机的输出有效功率是指在单位时间内通过风机的流体所得到的功率, 即

式中:Pe有效功率, k W;PT全风压, kg/m2。

由于风机内存在损耗, 原动机传给风机轴上的功率PF总大于其有效功率Pe。设风机的效率为ηF, 则轴功率为:

当风机的转速从n1变化到n2时, 其流量Q, 全风压PT以及轴功率PF的关系为:

3.4 相关参数估算

风机正常运行下的轴功率为:

考虑到负载10%的波动, 而且本项目用是560k W电动机, 考虑到电动机非满负载时的效率较低, 效率按0.9计算, 因此, 电动机实际轴功率为:

如采用出口节流阀门调节轴功率, 则风压随流量的下降而增加, 假定风量下降至130000m3/h时, 由特性曲线表查出风压为7800Pa, 此时风机的轴功率为:

随着负载的降低, 电动机的效率更低, 电动机效率按0.85计算, 此时, 电动机实际轴功率为:

如果用变频器把电动机的转速降下来, 根据特性曲线, 可以看出在额定工作点下, 随着转速下降, 风量、风压、轴功率基本成正比下降。其中风量为一次方, 风压为二次方, 轴功率为三次方。假定风量下降至130000m3/h时,

由公式, 求出

所以, 当电动机的转速降到681r/min时, 可以满足负载的要求, 此时电动机的轴功率为:

故节能百分比为:

3.5 效益估算

如果长期在此工况下运行, 假定用电的价格为0.5元/k Wh, 一年按300天计算, 则每年可节约电费为:

即使与使用节流阀门时的工况比较, 每年可节约的电费为: