變頻器應用技術研究論文參考范文
隨著我國電力技術和科技的快速發(fā)展，電力變頻器廣泛的應用于工業(yè)生產以及人類日常生活中。這是學習啦小編為大家整理的變頻器應用技術論文參考范文，僅供參考!
變頻器應用技術論文參考范文篇一：《變頻器節(jié)能技術應用與研究》
【摘 要】本文根據(jù)水泵、風機軸功率與轉速的平方成正比的特點，闡述變頻調速節(jié)能原理，提出泵與風機應采用變頻技術，已降低成本，延長設備使用壽命，提高經濟效益。
【關鍵詞】變頻器;節(jié)能;水泵;風機
0 引言
鍋爐是比較常見的用于集中供熱設備，通常情況下，由于氣溫和負荷的變化，需對鍋爐燃燒情況進行調節(jié)，傳統(tǒng)的調節(jié)方式其原理是依靠增加系統(tǒng)的阻力，水泵采用調節(jié)閥門來控制流量，風機采用調節(jié)風門擋板開度的大小來控制風量。但在運行中調節(jié)閥門、擋板的方式，不論供熱需求大小，水泵、風機都要滿負荷運轉，拖動水泵、風機的電動機的軸功率并不會改變，電動機消耗的能量也并沒有減少，而實際生產所需要的流量一般都比設計的最大流量小很多，因而普遍存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象。鍋爐這樣的運行方式不僅損失了能量，而且增大了設備損耗，導致設備使用壽命縮短，維護、維修費用高。把變頻調速技術應用于水泵(或風機)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。變頻調速能夠根據(jù)負荷的變化使電動機自動、平滑地增速或減速，實現(xiàn)電動機無級變速。變頻調速范圍寬、精度高，是電動機最理想的調速方式。如果將水泵、風機的非調速電動機改造為變頻調速電動機，其耗電量就能隨負荷變化，從而節(jié)約大量電能。
1 變頻器應用在水泵、風機的節(jié)能原理
圖1為水泵(風機)的H-Q關系曲線。圖1中，曲線R2為水泵(風機)在給定轉速下滿負荷時，閥門(擋板)全開運行時阻力特征曲線;曲線 R1為部分負荷時，閥門(擋板)部分開啟時的阻力特性曲線;曲線H(n1)和H(n2)表示不同轉速時的Q=f(H)曲線。采用閥門(擋板)控制時，流(風)量從Q2減小到Q1，阻力曲線從R2移到R1，揚程(風壓)從HA移到HB。采用調速控制時，H(n2)移到H(n1)，流(風)量從Q2減小到Q1，揚程(風壓)從HA移到HC。
圖1 水泵(風機)的H-Q關系曲線
圖2為水泵(風機)的P-Q的關系曲線。由圖2可以看出，流(風)量Q1時，采用閥門(擋板)控制的功率為PB。采用變頻調速控制的功率為 PC。ΔP=PB-PC就是節(jié)省的功率。
圖2 為水泵(風機)的P-Q的關系曲線
如果不計風機的效率η，則采用閥門(擋板)時的功率消耗在圖中由面積OHBBQ1所代表，而采用調速控制時的功率消耗由面積OHCCQ1所代表，后者較前者面積相差為HCHBBC，即采用調速控制流(風)量比采用閥門(擋板)控制可節(jié)約能量。
2 水泵、風機的節(jié)能計算和分析
通常轉速n與頻率f成正比，若將電動機的運行頻率由原來的50Hz降至40Hz時，其實際轉速則降為額定轉速的80%，即實際轉速nsn和額定轉速nn：nsn=(■)nn=0.4nn。設K為電機過載系數(shù)，則電動機額定功率Pn=Kn■■。因此電動機運行在40Hz時，實際功率為：
Psn=Kn■■=K(0.4nn)3=0.064Kn■■=0.064Pn
節(jié)能率 =■=■=■=93.6%
表1 電動機節(jié)能率
供熱公司勝利鍋爐房將電動機改為變頻調速，其中：
表2 補水泵電動機在定速和變速不同情況下測出的數(shù)據(jù)
根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，一個采暖期按190天計算，工業(yè)電費單價為0.37元/kWh。加裝變頻器后補水泵電動機節(jié)約電費：
(11-1.73)×24×190×0.37=15640.344元
表3 鼓風機電動機在定速和變速不同情況下測出的數(shù)據(jù)
根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，勝利車間有5臺鼓風機電動機。一個采暖期按190天計算，工業(yè)電費單價為0.37元/kWh。加裝變頻器后鼓風機電動機節(jié)約電費：
(18.5-3.95)×24×190×0.37×5=122743.8元
表4 引風機電動機在定速和變速不同情況下測出的數(shù)據(jù)
根據(jù)表4的數(shù)據(jù)，勝利車間有5臺鼓風機電動機。一個采暖期按190天計算，工業(yè)電費單價為0.37元/kWh。加裝變頻器后引風機電動機節(jié)約電費：
(37-32.9)×24×190×0.37×5=34587.6元
綜上所述，勝利車間安裝變頻后，一個保溫期合計節(jié)約電費：
15640.344+122743.8+34587.6=172971.744元
節(jié)能效果明顯。
通過上述分析和實際應用，鍋爐水泵、風機采用變頻調速后具有以下優(yōu)點。
(1)水泵、風機的電動機工作電流下降，溫升明顯下降，同時減少了機械磨損，維修工作量大大減少。
(2)保護功能可靠，消除了電動機因過載或單相運行而燒壞的現(xiàn)象，延長了使用壽命，能長期穩(wěn)定運行。
(3)電動機實現(xiàn)軟起動，實現(xiàn)平滑地無級調速，精度高，調速范圍寬(0-100%)。頻率變化范圍大(O-50Hz)。效率可高達(90%-95%)以上。減小了對電網的沖擊。
(4)安裝容易，調試方便，操作簡便，維護量小。
(5)節(jié)能省電，燃煤效率提高。
(6)變頻器可采用軟件與計算機可編程控制器聯(lián)機控制的功能，容易實現(xiàn)生產過程的自動控制。
3 結束語
引進變頻器可以實現(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機的轉速實現(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(風機)運行轉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。最后變頻技術是一種先進的現(xiàn)代自動化技術，自動化的運行能增加電力運行的可靠性，節(jié)省人力投入，從而實現(xiàn)了成本的節(jié)約。
【參考文獻】
[1]趙斌，莫桂強.變頻調速器在鍋爐風機節(jié)能改造中的應用[J].廣西電力.
[2]吳民強.泵與風機節(jié)能技術問答[M].北京：中國電力出版社，1998.
[3]梁學造，蔡澤發(fā).異步電動機的降損節(jié)能方法[Z].湖南省電力工業(yè)局.
變頻器應用技術論文參考范文篇二：《變頻器技術改造實踐與應用》
【摘要】介紹了鍋爐風機電機以及補水泵、循環(huán)泵電機等設備變頻器技術改造實例及應用，并對變頻器調速改造中應注意的一些技術問題進行了論述。
【關鍵詞】自動化控制;變頻器;技術改造
1 鍋爐風機電機應用變頻器調速控制
以DHL141.57/150/90AⅡ熱水鍋爐為例，每臺鍋爐配置引風機和鼓風機各六臺，各電機主要技術參數(shù)如下：
型號 容量(KW) 電壓(V) 額定電流(A)
引風機 Y280S4 75 380 139.7
鼓風機 Y200L4 30 380 57
在進行變頻器改造以前，各風機在正常情況下的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：
平均電流 最大電流 最小電流
引風機 142 145 139
鼓風機 59 63 57
首先選擇在1#5#爐的鼓、引風機上進行改造嘗試，并考慮到風機電機功率設計時配置，選擇相匹配功率的變頻器來控制電機，變頻器的型號為ABB ACS51001157A4(引風機)、ZXBP30(鼓風機)，電壓等級為380V，通過一段時間的運行測試，引風機工頻電流由原來的平均140(A)下降到現(xiàn)在的平均95―110(A)，鼓風機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)能效果相當顯著，并且變頻器技術性能完全滿足鍋爐運行工藝的要求(主要是風壓、風量、加減風的速率等)，電機在啟動、運行調節(jié)、控制操作等方面都得到極大的改善。變頻調速由安裝在鍋爐操作臺上的啟動、停機、轉速調整開關進行遠程控制，并可同DCS系統(tǒng)接口，通過DCS實現(xiàn)變頻器的調速控制，變頻調速裝置還提供報警指示、故障指示、待機狀態(tài)、運行狀態(tài)、連鎖保護等保護信息以及轉速給定值和風機實際轉速值等必要指示，以便操作人員進行操作控制。
2 補水泵、循環(huán)泵電機應用變頻器進行調節(jié)控制
以2臺補水泵、4臺循環(huán)泵實際應用為例，其電動機的技術參數(shù)分別為：
序號 型號 功率 額定電流 流量
補水泵 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
正常補水時泵出力太大，緊急補水時一臺泵又不能滿足耗水需要，同時啟動時出力又太大，連續(xù)供水補水效率高，效果也好。補水泵改用變頻器調節(jié)補水，不僅僅在于考慮它對電機的節(jié)能效益，更重要的是從生產設備運行安全角度考慮，變頻器選用富士FRN132P11S―4CX，電壓等級為380V。
為充分利用變頻器，采用1臺變頻器來實現(xiàn)兩臺電機的調速控制;2臺補水泵均可實現(xiàn)變速、定速兩種方式運行，變頻器在同一時間只能作一臺電機的變頻電源，所以每臺電機啟動、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臺補水泵工作時，其中一臺由工頻供電作定速運行，另一臺由變頻器供電作變速運行，同一臺電機的變速、定速運行由交流接觸器相互閉鎖，即在變速運行時，定速合不上，如下圖中，1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時合上;為確保工藝控制安全、可靠，變頻器及兩臺電機的控制、保護、測量單元全部集中在就地控制柜內，控制調節(jié)通過屏蔽信號電纜引接到控制室;
圖1 補水泵電機變頻器接線，虛框內為改造增加部分3 變頻器調速改造中應注意的一些技術問題
鍋爐的安全運行是全隊動力的根本保證，雖然變頻調速裝置是可靠的，但一旦出現(xiàn)問題，必須確保鍋爐安全供熱，所以，必須實現(xiàn)工頻――變頻運行的切換系統(tǒng)(旁路系統(tǒng))，在生產過程中，采用手工切換如能滿足設備運行工藝要求，建議盡量不要選用自動旁路，對一般的小功率電機，采用雙投閘刀方式作為手動、自動切換手段也是比較理想的方法。
對于大慣量負荷的電機(如鍋爐引風機)，在變頻改造后，要注意風機可能存在扭曲共振現(xiàn)象，運行中，一旦發(fā)生共振，將嚴重損壞風機和拖動電機。所以，必須計算或測量風機――電機連接軸系扭振臨界轉速以及采取相應的技術措施(如設置頻率跳躍功能避開共振點、軟連接及機座加震動吸收橡膠等)。
采用變頻調速控制后，如果變頻器長時間運行在1/2工頻以下，隨著電機轉速的下降，電機散熱能力也下降，同時電機發(fā)熱量也隨之減少。所以電機的本身溫度其實是下降的，仍舊能夠正常運行而不至溫度過高。
變頻器不能由輸出口反向送電，在電氣回路設計中必須注意，如在補水泵和循環(huán)泵變頻器改造接線圖中，要求1C1與1C2及2C1與2C2不允許同時合上，不僅要求在電氣二次回路中實現(xiàn)電氣的連鎖，同時要求在機械上實現(xiàn)機構互鎖，以確保變頻器的運行安全。
低壓變頻器，由于體積較小，在改造中的安裝地點選擇比較容易些。選擇變頻器室位置，既要考慮離電機設備不能太遠，又要考慮周圍環(huán)境對變頻器運行可能造成的影響。變頻器的安裝和運行環(huán)境要求較高，為了使變頻器能長期穩(wěn)定和可靠運行，對安裝變頻器室的室內環(huán)境溫度要求最好控制在0-40℃之間，如果溫度超過允許值，應考慮配備相應的空調設備。同時，室內不應有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導電粉塵等。
要保證變頻器柜體和廠房大地的可靠連接，保證人員和設備安全。為防止信號干擾，控制系統(tǒng)最好埋設獨立的接地系統(tǒng)，對接地電阻的要求不大于4Ω。到變頻器的信號線，必須采用屏蔽電纜，屏蔽線的一端要求可靠接地。
隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻器的各項技術性能也得到拓寬和提高，在熱電行業(yè)中，風機水泵類負荷較多，充分應用變頻器進行節(jié)能改造已經逐漸被大家所接受。對于目前低壓變頻器，投資較低、效益高，一年左右就可以收回投資而被廣泛應用。隨著目前國產變頻器的迅速發(fā)展，使得變頻器的性能價格比大大提高，為利用變頻器進行節(jié)能技術改造提供了更加廣闊的前景。
參考文獻：
[1]王占奎.變頻調速應用百例.北京：科學出版社出版，1999.4
[2]吳忠智，吳加林.變頻器應用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7
變頻器應用技術論文參考范文篇三：《淺議變頻調速技術的應用》
摘要：調速和起制動性能、高效率、高功率因數(shù)的節(jié)電效果、適用范圍廣等優(yōu)點,而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。隨著工業(yè)自動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用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經濟效益。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用,使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。
關鍵詞：變頻器，控制技術，應用
電力電子技術誕生至今已近50年,他對人類的文明起了巨大的作用.近10年來,隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展,電氣傳動技術面臨著一場歷史革命,即交流調速取代直流調速和計算機數(shù)字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其有益的
調速和起制動性能、高效率、高功率因數(shù)的節(jié)電效果、適用范圍廣等優(yōu)點,而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。
1.變頻調速技術的現(xiàn)狀
電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置三部分組成。電氣傳動可分為調速和不調速兩大類,調速又分為交流調速和直流調速兩種方式。不調速電動機直接由電網供電。但是,隨著電力電子技術的發(fā)展,原本不調速的機械越來越多地改用調速傳動以節(jié)約電能,改善產品質量,提高產量。以我國為例,60%的發(fā)電量是通過電動機消耗的。因此,調速傳動有著巨大的節(jié)能潛力,變頻調速是交流調速的基礎和主干內容,變頻調速技術的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。近年來。變頻調速技術已成為交流調速中最活躍、發(fā)展最快的技術。
1.1國外現(xiàn)狀
采用變頻的方法,實現(xiàn)對電機轉速的控制,大約已有40年的歷史,但變頻調速技術的高速發(fā)展,則是近十年的事情,主要是由下面幾個因素決定:
1.1.1市場有大量需求
隨著工業(yè)自動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用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經濟效益。
1.1.2功率器件發(fā)展迅速
變頻調速技術是建立在電力電子技術基礎之上的。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)等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用,使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。在大功率交—交變頻(循環(huán)交流器)調速技術方面,法國阿爾斯通已能提供單機容量達30000kW的電器傳動設備用于船舶推進系統(tǒng)。在大功率無換向器電機變頻調速技術方面,意大利ABB公司提供了單機容量為60000kW的設備用于抽水蓄能電站;在中功率變頻調速技術方面,德國西門子公司Simovert A電流型晶閘管變頻調速設備單機容量為10-2600kVA和Simovert PGTOPWM變頻調速設備單機容量為100-900kVA,其控制系統(tǒng)已實現(xiàn)全數(shù)字化,用于電機風車,風機,水泵傳動;在小功率變頻調速技術方面,日本富士BJT變頻器最大單機容量可達700kVA,IGBT變頻器已形成系列產品,其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。
IPM投入應用比IGBT約晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅動和保護電路,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,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,經濟型的IPM在近年內也開始在一些民用品,如家用空調變頻器,冰箱變頻器,洗衣機變頻器中得到應用。IPM也在向更高的水平發(fā)展,日本三菱電機最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦,通過內部自舉電路可單電源供電,并采用了低電感的封裝技術,在實現(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的支持
在現(xiàn)代自動化控制領域中,以現(xiàn)代控制論為基礎,融入模糊控制、專家控制、神經控制等新的控制理論,為高性能變頻調速提供了理論基礎;16位、32位高速微處理器以及信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術的快速發(fā)展,則為實現(xiàn)變頻調速的高精度、多功能提供了硬件手段。
1.2國內現(xiàn)狀
從整體上看我國電氣傳動系統(tǒng)制造技術水平較國際先進水平差距10-15年。在大功率交-交,無換向器電動機等變頻技術方面,國內只有少數(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差距。而這方面產品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷揚機方面有很大需求。在中小頻率技術方面,國內學者做了大量變頻理論的基礎研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理論,針對交流電機具有多變量、強耦合、非線性的特點,采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機變頻調速的控制策略。
進入90年代,隨著高性能單片機和數(shù)字信號處理的使用,國內學者緊跟國外最新控制策略,針對交流電機感應特點,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,神經網絡理論對感應電機轉子電阻、磁鏈和轉矩進行在線觀測,在實現(xiàn)無速度傳感器交流變頻調速系統(tǒng)的研究上作了有益的基礎研究。在新型電力電子器件應用方面,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化,大功率SCR,GTO,IG-BT,IGCT等器件的并聯(lián)、串聯(lián)技術應用,使高電壓、大電流變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。在控制器件方面,實現(xiàn)了從16位單片機到32位DSP的應用。國內學者一直致力于變頻調速新型控制策略的研究,但由于半導體功率器件和DSP等器件依賴進口,使得變頻器的制造成本較高,無法形成產業(yè)化,與國外的知名品牌相抗衡。國內幾乎所有的產品都是普通的V/f控制,僅有少量的樣機采用矢量控制,品種與質量還不能滿足市場需要,每年需大量進口高性能的變頻器。
因此,國內交流變頻調速技術產業(yè)狀況表現(xiàn)如下:(1)變頻器控制策略的基礎研究與國外差距不大。(2)變頻器的整機技術落后,國內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和生產規(guī)模。(3)變頻器產品所用半導體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(4)相關配套產業(yè)及行業(yè)落后。(5)產銷量少,可靠性及工藝水平不高。
2.變頻調速技術未來發(fā)展的方向
變頻調速技術主要向著兩個方向發(fā)展:一是實現(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”;二是向變頻器應用的深度和廣度發(fā)展。隨著變流器應用領域深度和廣度的不斷開拓,變頻調速技術將越來越清楚地展示它在一個國家國民經濟中的重要性?？梢灶A料,現(xiàn)代控制理論和人工智能技術在變頻調速技術的應用和推廣,將賦予它更強的生命力和更高的技術含量。其發(fā)展方向具有如下幾項:(1)實現(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)模擬與計算機輔助設計(CAD)技術。論文檢測。
3變頻調速技術的應用
縱觀我國變頻調速技術的應用,總的說來走的是一個由試驗到實用,由零星到大范圍,由輔助系統(tǒng)到生產裝置,由單純考慮節(jié)能到全面改善工藝水平,由手動控制到自動控制,由低壓中小容量到高壓大容量,一句話,由低級到高級的過程。論文檢測。我國是一個能耗大國,60%的發(fā)電量被電動機消耗掉,據(jù)有關資料統(tǒng)計,我國大約有風機、水泵、空氣壓縮機4200萬臺,裝機容量約1.1億萬千瓦,然而實際工作效率只有40%-60%,損耗電能占總發(fā)電量的40%,已有經驗表明,應用變頻調速技術,節(jié)電率一般可達10%-30%,有的甚至高達40%,節(jié)能潛力巨大。
有關資料表明,我國火力發(fā)電廠有八種泵與風機配套電動機的總容量為12829MW,年總用電量為450。2億千瓦小時。還有總容量約為3913MW的泵與風機需要進行節(jié)能改造,完成改造后,估計年節(jié)電量可達25。論文檢測。69億千瓦小時;冶金企業(yè)也是我國的能耗大戶,單位產品能耗高出日本3倍,法國4。9倍,印度1。9倍,冶金企業(yè)使用的風機泵類非常多,實施變頻改造,不僅可以大幅度節(jié)約電能,還可改善產品質量。
參考文獻
[1]何慶華,陳道兵. 變頻器常見故障的處理及日常維護[J]. 變頻器世界, 2009, (04) .
[2]龍卓珉,羅雪蓮. 矩陣式變頻調速系統(tǒng)抗干擾設計[J]. 變頻器世界, 2009, (04) .
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