变频调速原理及应用

变频调速原理及应用（精选12篇）

变频调速原理及应用 篇1

摘要：本文主要阐述了变频器的工作原理、作用、构成、主要器件的作用, 结合实际分析了BALDOR变频调速器在DX400发射机中的应用和故障处理。

关键词：变频器工作原理,作用,构成,应用和维护

1 引言

变频器是利用变频技术和微电子技术通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的控制设备。变频器主要由整流 (交流变直流) 、滤波、、逆变 (直流变交流) 、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。。变频器靠内部IGBT的开断来提供其所需要的电源电压, 进而达到节能、、调速的目的。另外, 变频器还有很多的保护功能, 如过流、过压、过载保护等, 在实际应用中, DX发射机合成器中使用了BALDOR 15H控制变频器, 对合成器机箱散热、阻隔电阻冷却起到了很好的保护作用。下面就变频器的构成、原理及故障处理、日常维护进行简要分析。

2 变频器的分类及工作原理

2.1 变频器的分类

根据变流环节分类可分为交-直-交变频器, 交-交变频器;根据储能环节分类 (滤波方式) 可分为电压型变频器 (C) 和电流型变频器 (L) ;根据电压调制方式分类可分为正弦脉宽调制 (SPWM) 和变频器脉冲幅度调制 (PAM) 变频;根据输入电源的相数分类可分为三进三出变频器和一进三出变频器;根据工作原理可分为u/f控制变频器、sf转差频率控制变频器、vc矢量控制变频器。

2.2 变频器工作原理

变频器主要用于三相交流异步电动机的无级调速, 根据电动机拖动负载的性质及状态, 改变电机工作电源的电压和频率, 使电机在拖动不同负载时达到最佳工作状态。变频器的基本组成如图1所示。

2.2.1 异步电动机的调速方法

同步转速:n=60f/p

转子转速:n= (1-s) 60f/p

由公式可见, 有三种调速方法:改变极对数p, 改变转差率s, 改变电源频率f——最好的调速方法。

变频调速有两种调速方式:恒转矩调速f<f0和恒功率调速f>f0。

2.2.2 变频调速器的控制方式

(1) 恒转矩调速 (f<fn) (V/f控制方式)

由U=4.44f Nm可知, 为了保持电机中的磁通Φ不变, 在变频的同时控制变频器的输出电压, 即保证U/f为常数。由T=CTφI2cosφ可知:当磁通Φ不变时, 即可保证转矩T基本不变。但这种调速方式的低速性能较差。

(2) 恒功率调速 (f>fn)

当f>fn时, 若保持电压不变而增大频率时, 磁通Φ一定会减小, 因而保证功率为一常数。对不同的负载, 可采用不同的调速方式。

2.2.3 变频器的正弦波脉宽调制 (SPWM) 方式

在现代变频器中, 普遍采用 (SPWM) 方式来实现V/f控制, 用一系列脉冲宽度按正弦波进行调制。这种电压脉冲序列可以大大减小负载电流中的高次谐波分量。

2.3 变频器的主要电路作用

控制电路为主电路提供控制信号, 对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制、通过外部接口电路传送控制信息等;运算电路, 对电压和频率进行运算;检测电路对主电路的电压、电流进行检测;保护电路对主电路和控制电路提供保护功能。

3 变频器应用

3.1 BALDOR 15H控制变频器本身的保护

变频器本身具有各种保护功能, 如浪涌电流、地故障、硬件保护、1分钟过载、3秒钟过载、过流、散热温度、外部跳闸等。了解这些功能对于正确使用变频器及故障查找是非常重要的。

3.1.1 外部跳闸

可能原因: (1) 马达通风不足; (2) 马达运行过流; (3) 伏特/赫兹比率错误; (4) 无自动调温器连接; (5) 自动调温器接触不良; (6) 外部跳闸参数不正确。

在遇到这些问题时应该如何操作?对于马达通风不足, 首先清洁马达风入口和排风口, 检查外部工作的风机, 证实马达的内部风扇安全连接;对于马达运行过流, 检查过载马达, 证实正确的控制器和马达大小相当;对于伏特/赫兹比率错误, 调整伏特/赫兹参数值, 调整基本频率, 调整最大输出电压;对于无自动调温器连接, 应检查连接自动调温器, 证实所有外部错误电路, 用于自动调温器连接, 使自动调温器输入不能控制;对于自动调温器接触不良, 检查自动调温器连接是否正常。

3.1.2 散热温度

引起温度故障可能的原因有三个: (1) 马达过载; (2) 环境温度太高; (3) 控制器风扇无效或不起作用。

在日常的维护中, 对于马达过载, 首先要检查矫正马达负载, 证实正确的控制器和马达的大小相当;对于环境温度太高, 重新安装控制器在较冷的工作区域, 增加冷却风扇或空调来冷却机柜;控制器风扇无效或不起作用, 应该检查风扇工作是否正常, 清洁风扇和散热器表面上的灰尘, 检查风扇接线或更换风扇。

3.1.3 电源故障

检查内部电源传感部分是否正常, 更换逻辑电源板。

3.2 DX发射机变频器在合成器中的应用

全固态发射机合成器采用保德ID15H401-E变频器强制风冷对合成器机箱散热, 对72根阻隔电阻冷却, ID15H401-E变频器是电压型变频器, 其电路是采用“交流-直流-交流”的变频形式, 采用二极管整流、PWM逆变同时调频调压、U/f恒定控制的逆变器, 是主并机网络冷却系统的核心。它安装在合成器主机柜A1右上方。该变频器的供电经由TB1连接A1S2保险, 至变频器的输入端TB2, 如图2所示, 保险容量为30安培, 通过这个保险就可以切断变频器单元的供电, 以便检修和处理故障。同样, 变频器控制单元的输出在到达风机之前, 也要经过一个带保险的断路器盒。每个风机均有自己的保险盒, 其容量为5安培。这些保险均可以方便地从保险盒内拿出, 所有三个风机的保险均安装在同一个盒内。在检修保险或风机之前, 必须将断路器打到关断的位置。

3.3 主并机网络的冷却

主并机网络使用了三台变速风机进行冷却, 在任何时间均可直接对阻隔负载电阻吹风来完成冷却。冷风从机柜的顶部进入, 首先冷却所有的射频元器件, 如电感线圈和射频开关。在正常工作情况下, 风机以低速运转向机柜内送风, 当功放单元发生故障, 阻隔负载上的电流增大时, 风机开关转为高速挡, 强制冷却阻隔负载, 当阻隔负载上的电流恢复为正常状态时, 风机也将返回到低速运转状态。风扇的转速是由变频器控制的, 马达强制起动顺序由发射机控制单元 (TCU) 中的并机控制单元 (CCU) 按顺序对其进行控制。

如果风机的风量充足, 在并机网络系统指示框内显示绿色的“AIR OK” (风流量正常) 。如果风流量不足, 则指示框内显示闪烁的红色“AIR FLOW” (风流量不足) 字样。风流量保护值通常设置有两个阀值, 第一个阀值, 在风流量减少不多的情况下, 发射机将降功率运行, 如果故障仍存在, 且超过了设置的第二个阀值, 则发射机将自动关机。在变频器的控制面板可显示关机、风机准备好/未准备好、转速正常/转速不正常、风机故障。

4 日常维护与检查

对于连续运行的变频器, 可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查, 是非常重要的一项工作。BALDOR系列15H控制器维护量小, 偶尔的可视检查和清洁, 确保接线端子的线接触良好;去除灰尘和杂物, 或者外来的碎片等, 以保证正常散热。

一般常规检查包括环境温度是否正常, 可用测温仪检测变频器是否过热, 是否有异味;变频器风扇运转是否正常, 散热风道是否通畅;变频器运行中是否有故障报警显示;保持输入交流电压稳定。可以将变频器的检修作为年检项目, 比如定期更换备份变频器, 对拆下的变频器进行清洁检查, 将变频器控制板、主板拆下, 用酒精、毛刷、吸尘器清洁变频器线路板;检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀变色或破损;紧固变频器松动螺丝;检查内部元器件是否过热, 变色烧焦或有异味;滤波电解电容器外表面是否有裂纹、漏液、膨胀等;检查冷却风扇运行是否完好, 如有问题则应进行更换。

5 结论

保德ID15H401-E变频器强制风冷对合成器机箱散热, 对72根阻隔负载冷却起着非常重要的作用。了解其工作原理, 及日常的检修维护故障处理是必不可少的, 对发射机的安全运行起着重要作用。

变频调速原理及应用 篇2

摘 要：随着变频器在各种生产机械的应用越来越多，根据实际情况选择经济有效的制动方法与制动功能是设计交流变频调速系统十分重要的环节，也是设备安全运行的重要保证。本文详细分析了变频调速的电气制动原理及制动电阻的选择计算，并对电气制动方式的不同种类及应用进行了详尽的介绍。关键词：变频调速；电气制动；应用 引言

随着电力电子技术和自动化技术的不断进步和发展，各类低压变频器的性能也越来越先进，应用范围越来越广泛。无论是在调速节能运行、提高生产效率、适应生产工艺要求、提高产品质量方面，还是在设备设计合理化和简单化、减少维护成本、改善和适应环境等方面都有了广泛的应用。在变频器应用中，在使运动的机构减速或者停止、势能负载的下落拖动、多级传动的同步控制及应对负载的突变或在设备出现事故需要紧急停车时，都需要应用到变频器的制动方式。根据实际情况选择经济有效的制动方法与制动功能不但是设计交流变频调速系统十分重要的环节。也是设备安全运行的重要保证。要对变频调速的制动方式进行合理的设置应用，就必须对变频调速制动控制的原理及应用范围足够的了解。变频调速的电气制动原理及分类 在通用变频调速系统中，当电动机减速或者拖动位能负载下降时，异步电动机将处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经异步电动机转化电能。这种工作状态下，电动机处于再生制动状态，这种制动方式被称为再生制动。在电动机处于再生发电制动状态时，逆变器的六个回馈二极管将产生的电能回馈到直流侧，此时的逆变器处于整流状态。如果在标准型的变频器（网侧变流器为不控的二极管整流桥）中不采取另外的措施，这部分能量将导致中间回路的储电电容器的电压上升。如果电动机的制动并不太快，电容器电压升高的值并不明显，一但电动机恢复到电动状态，这部分能量又会被负载重新利用。但在频繁制动或负载为提升较重重物负载下降时，电容器的电压升高就会过快过大，变频器内的保护装置就会动作，对变频器进行过压保护。

制动问题的实质在于机械能转换为电能，电能储存在变频器的中间环节电解电容中，制动方案就是如何保证中间环节电解电容的电压不超过变频器允许的范围。因此，解决制动问题的方法有二: 一是改变系统控制策略，合理设置变频器参数，避免电机出现机械能转换为电能，从源头上消除能量的持续累积;二是将不断积累的能量通过系统内部交换或者一定的渠道泻放掉，即采用共用直流母线、能耗制动或者回馈制动等策略。

还有一种制动方式叫能耗制动，即再异步电动机定子通入直流电流，来达到机构准确停车或起动前制止电动机由外界因素引起的不规则旋转。还可用于消除驱动系统在转速接近于零时的“爬行”现象。电气制动方式的应用

⑴再生制动

再生制动主要发生在设备的稳速运行和减速过程中。在变频器应用中，对再生制动方式的选择应用主要目的是解决异步电动机处于再生发电运行状态时产生的能量问题。为了处理电动机的再生制动电能，一般大致可归类为两种处理方式：

① 耗散到直流回路中与电容器并联的“制动电阻”中。这种方式又叫动力制动（有的文章又叫能耗制动）。一般情况下，若系统制动转矩不大于电动机额定转矩的20%时，则不需要另外的制动电阻，仅电动机内部的有功损耗的作用就可以使中间直流回路电压限制在电压保护的水平之下。

在小功率的通用变频器，制动电阻内置于变频器内或直接外接于变频器对应端子。在制动功率较大的情况下，多数变频控制系统采用制动单元加制动电阻（或采用多个制动单元并联）的接线方式。制动单元就是在直流母线回路中加接一检测直流母线电压的IGBT管，一旦直流母线回路电压超过一定的界限，该晶体管导通，并将过剩的电能通过与之相连接的制动电阻器转化为热能耗。通过制动电阻耗散这部分能量后，使电动机的制动能力大幅提高，同时缩短了机械设备减速时间，提高了生产效率。动力制动控制方式简单，成本低，但节能效果不如回馈制动。

对于制动电阻的选择，包括制动电阻的阻值及容量可以按照下列式计算：

RBOUC20.1047TB0.2TMn1(）

式中UC——直流回路电压（V）；

TB——制动转矩（N·m）；

TM——电动机额定转矩（N·m）；

n1——开始减速时速度（r/min）；

本式中0.2 TM指电动机内部的有功损耗可以折合成制动转矩的部分。

由于受到制动晶体管最大允许电流IC的限制，制动电阻的最小允许值RMIN（Ω）为 RminUCIC

式中UC为直流回路电压(V)。

因此，选用的直流制动电阻RB应按照RMIN＜RB＜RBO的关系来决定。制动电阻平均消耗功率PRO的计算公式为： Pro0.1047(TB0.2TM)n1n22103（KW）

式中n1为减速开始速度(r/min)；n2为减速结束速度(r/min)。制动电阻额定功率Pr的计算：

PrProm（KW）

式中m为电阻器的允许功率增加系数，其大小与制动电阻使用率有关。使用率越高，m值越小。二者的关系图可查阅相关资料。根据如上计算的RBO和Pr，可在市场上选用合乎要求的标准电阻器。电阻值选择越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大。当在快速制动出现过电压时,说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值。在电阻器安装时应考虑电阻器的散热问题。

公共直流母线系统也是能耗制动的一种方式。应用于两台或者两台以上变频器运行的多电机传动系统中。在该系统中，往往存在一部分变频器在电动运行和另外一部分在发电运行的情况。如果能够全部或者部分有选择的将电动与发电运行变频器的直流母线连接起来，处于制动状态的电机感生能量就反馈到直流回路。通过直流回路，这部分反馈能量就可以消耗在其他处在电动状态的电机上，可以保证发电制动的能量得到及时的利用，防止母线电压的上升，制动要求特别高时，只需要在共用母线上并上一个共用制动单元即可。这样可以做到既节能、又环保，大大减小了制动组件或者回馈组件的功率，降低了整个系统的成本。在此方案中，母线并联必须串入快速熔断器来防止个别单元损坏后造成故障的进一步扩大。这里需要强调一点的是，快速熔断器的容量必须以对应变频器的容量作为选择依据。采用共用直流母线的制动方式，具有以下显著的特点：

a.共用直流母线和共用制动单元，可以大大减少整流器和制动单元的重复配置，结构简单合理，经济可靠。

b.共用直流母线的中间直流电压恒定，电容并联储能容量大； c.各电动机工作在不同状态下，能量回馈互补，优化了系统的动态特性； d.提高系统功率因数，降低电网谐波电流，提高系统用电效率。

②要实现直流回路与电源间的双向能量传递，一种最有效的办法就是采用有源逆变技术：即将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。通过网侧可逆变流器（或其他形式可逆变流器）使之回馈到电网实现制动的这种方式又叫回馈制动。回馈制动的原理是：当给定频率下降时，如果电机的同步转速低于转子转速的情况，这时电机处于再生制动的状态。如果此时有回馈制动单元，那么它可以将电机再生的电能反馈到电网中，从而使整个调速系统处于回馈制动状态，不但节省了能源，还增大了制动转矩。这对于中大功率电机、开卷机和起重机械下放重物的工作状态来说，尤为重要。

整流回馈单元既能为变频器提供公共直流电源，又能使电机制动的能量回馈电网，因此它适用于回馈能量较多的系统，同时也可以由一台整流回馈单元构成公共直流母线下挂多台变频器的形式。回馈制动方式虽然节能效果好，能连续长时间制动，但控制复杂，且成本比较高，对电网要求高，所以采用的不多。

需要注意的是，回馈制动单元也称为有源逆变单元，实现有源逆变的两个基本条件是：主线路应有一个具有较高质量的不低于90%额定值的交流电源；主线路的设计功率必须足够大（相当于所连接变频器总功率的100倍）。

⑵直流制动（又称DC制动）

直流制动一般应用在设备静止或减速后使设备静止的过程中。直流制动是指变频器向异步电动机的定子通直流电，异步电动机处于直流制动状态的情况。这种情况下变频器的输出频率为零，异步电动机的定子形成一个固定的磁场，旋转的电动机转子切割这个静止的磁场而产生制动转矩。机械动能转换成电能消耗于异步电动机的转子回路中。通用变频器对直流能耗制动的控制，主要通过设定DC直流制动起始频率fBD，制动电流IDB和制动时间tDB来实现。

通常情况下，起始制动频率不易设定太高，太高时，异步电动机的转子电流的频率和幅度都相当大，转子铁损也就会很大，导致电动机发热严重。特别是对于要求频繁制动停车的生产机械，更不易将fDB设得太高，不然电动机将过热严重。对于IDB的设定，实际上是对异步电动机定子电流的设定。制动电流IDB不同，则制动状态下的转矩特性亦不同。电动机fBD所对应

图3 利用直流制动实现准确停车

图4 运行前的直流制动停止

转速到零所用的时间由旋转系统的GD生产机械的静阻力矩和变频器的IDB等共同决定。如果这个时间大于变频器内的最大允许设定tDB，则电动机可能进入自由停车的滑行状态，在设定时应当注意这一点。

图

3、图4是直流制动应用的两种情况的时序图。直流制动时序图因变频器内部参数设置的不同会有所不同。其中IDB为制动电流；tDB为制动时间； fBD在图3中指制动起始频率；在图4中指起动频率。结束语

以上谈到的制动都是电动机由变频器系统控制的制动，均属于电气制动方式。如果变频器参数调整得当，电动机经历再生制动减速和直流制动最终停止，生产机械将准确地停止在预定位置上。当生产机械静止并需要保持静止的制动时，则应采用机械制动。作为静止保持或者万一变频器等出现故障的一种补救措施，机械制动器是必不可少的。例如吊车提升机构，重物在空中静止的工况常采用机械抱闸实现静止保持。在变频器控制系统中，一般是电气制动先于机械抱闸制动，这样机械抱闸几乎仅在静止中使用，则大大降低了机械抱闸带来的冲击和闸衬（闸皮）磨损。通过对电气制动的合理设置应用，减少了机械维修量和维修费用，提高了机械使用寿命和设备安全性能。参考文献

［1］通用变频器及其应用（第二版）/韩安荣主编

变频调速原理及应用 篇3

关键词 变频调速；煤矿系统；煤矿提升机

中图分类号 TP274.2 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0174-02

当前，在我国煤矿提升系统及运输设备的调速系统中，主要采用的依然是交流绕线电阻的调速方式，相关的调速设备包括继电器、触点型接触器等，其结果负责，且电气的接触点容易受电弧烧伤，且长时间置放于空气中也容易被氧化，且功耗相对较大。随着矿井的现代化建设，必须对矿井的调速设备进行改造。而变频调速技术成为了该技术实现的一个有效途径和方式。

1 变频调速技术原理及其优点

1.1 变频调速技术的原理

传统的煤矿调速系统采用的是交流电阻调速方式，在运行的过程中存在着使用效率较低，功耗大等方面的问题。而变频调速技术，就是通过对改变调速电机的输入电源的频率的方式，使得电机的转速得到改变。其使用的根本原理就是根据电机的负载情况及其变化要求对电机的电流频率进行改变，并结合电压的变化与调节，在电机不同转速的情况下，确保其具有最高的运行效率，进而实现降低电机功耗，改善电机启动性能，降低电机及其附属设备免于遭受瞬时冲击，延长电机工作寿命，同时还能提高煤矿设备工作精确程度的目的。根据相关资料的调查，采用变频调速技术的煤矿系统可以使得其功耗降低40％左右。

1.2 煤矿调速设备采用变频调速技术的优点

随着电子技术以及网络控制技术的不断发展，新型的大型功率器件得到了不断的开发和应用，采用变频调速技术的调速设备在各种机械及电器设备中得到了广泛的应用。在煤矿系统中主要以对既有的提升机电控设备的改造及应用为主。传统的交流调压调速设备主要的优势是系统简单，价格低廉，而变频调速技术的优点在于具有较大的调速范围，速度的平滑性能极好，能达到很大的控制精度，电机的响应速度很快，且具有较硬的机械特性，同时可以实现四象限可逆运行等。在调速性能方面基本上可以与直流调速方式相媲美。更重要的一点是变频调速系统在节能方面具有明显的优势。例如，在对交流电机进行驱动时，由于电机一般不会在最大符合下运行，在采用变频调速技术后可以使得系统具有更高的能量转换效率，尤其是对电机在加速及爬行运行过程中进行控制，能够有效的提高其运行效率，达到降低能耗的目的。同时，还可以最大限度的降低系统的运行与维护成本，促进煤矿系统朝着节能、安全、高效的方向发展和提高。

2 变频调速技术在煤矿系统中的应用

2.1 变频调速技术在带式运输机中的应用

这里采用VACON公司与上海申地公司生产的BPJl-250/660型矿用安全变频设备及对应的控制系统。其中，其采用的变频器是由32位CPU进行控制，并使用具有当前先进水平的绝缘栅双极晶体管作为功率输出器件。其使用的脉冲宽度调制开关具有较高的频率，采用的磁通电流控制功能可以有效的改善电机的动态响应及机械特性。多个变频器的连接方式为主从联动，主机与变频器的数据交换采用的是RS485接口是吸纳。该系统的变频调速拖动系统原理如图1所示。

2.1.1 变频设备的主电路

变频设备的主电路包括：输入、整流、滤波、逆变四个主要部分。输入的三相交流电经过整流与滤波设备之后成为直流，然后经过逆变设备逆变成为电压、频率可以任意调整的三相交流点。在直流中间环节并联有大电容，在其作用下使得主电路的直流电压处于一个平稳变化的状态，其内阻变化较小，具备电压电源的特性。在调速系统当中，由于电机属于感性负载，其中并联的电容同时也起到了缓冲无功功率的储能作用。逆变电路中采用的是绝缘栅双极晶体管，其每个桥臂都包括一个绝缘栅双极晶体管和一个反向并联的二续流二极管。其中的续流二极管主要是给负载的滞后电流提供一个和直流电源形成反馈的通道。同时，为了达到减少电流谐波的影响，提高电机的运行性能，这里采用的是对称的三相正弦波电源，而逆变器的控制方式为正弦波脉宽调制（SPWM），使得电网的侧功率因数以及波形等得到了明显的改善，其主电路原理如图2所示。

2.1.2 变频器主从机的控制

四个变频器之间通过RS485+的转换模块实现数据的相互交换。在使用的过程中可以将其中任意一个设为主机，并作为变频器群控当中的首机，在实际的控制过程中只对主机进行控制就能够实现对其他从机的运行控制，形成了一个良好的主、从关系控制运行范式。在设置的过程中，将主机与从机的相关事件参数设置为一致，诸如加减速时间等。在机群全部停机或者是从机单独和电机连接时，可以采用单独点动运行的方式。在对主、从机的功率平衡进行调整是，通过显示屏对功率平衡系数进行调整，实现0％～200％之间可调。一旦主从机不平衡度超过设定值，两者将自动对运行参数进行调整，确保主从机的功率平衡。

2.2 变频调速技术在提升机中的应用

如上面所述，传统煤矿系统提升设备的调速系统采用的是交流电阻式调速，存在着若干的缺点。为了克服这些缺点，应该采用变频调速技术和相关的设备对之加以改造，最终实现在全频率范围之内对电机的恒转矩控制目的。就煤矿系统中用到的提升机而言，一般可以通过这样两种改造方案实现变频调速设备的改造：两象限变频器带能耗制动以及四象限能量回馈变频器。根据煤矿中所采用的提升设备及使用要求，可以采用不同的改造方案。对于双筒提升机，由于经常处于工作状态，一般采用两象限变频器带能耗制动的方式，其节能率在15％～20％之间。而对于单绞筒提升机，或者是经常处于负力提升状态的提升设备，一般以采用四象限能量回馈变频器的改造放啊，其节电率可以达到30％～35％。煤矿提升设备的变频调速改造方案如图3所示。

采用变频调速方案的煤矿提升设备具有五个方面的优点：①控制精度较高，一般的变频器都采用磁通矢量控制的方式，这样就使得交流电机的调速控制效果几乎可以和直流电机的调速性能相媲美，达到极高的控制精度，同时能够适应矿井的自动化改造；②具有极高的工作可靠性。由于变频器都采用了寿命较长的电子器件，其保护功能较为完善，在用于绞车等提升设备中可以提高工作的可靠程度；③降低了对设备的维护时间，提高了设备的额运行效率；④具有较宽的调速范围。由于变频调速属于无级调速，在电机低速工作时也具有良好的稳定性，在调速过程中可以较小对缆绳的冲击，提供缆绳的使用寿命；⑤采用变频器之后，传统的电控调速设备空间大大的减小，电控设备控制室的占地面积大大减小。

3 结束语

变频调速技术在对交流设备运行速度的控制方面具有先天的优势，在采用了变频器调速技术对煤矿系统的带式运输机及提升设备改造之后，使得煤矿系统在技术先进性和社会、经济效益等方面具有极大的优势。同时，使用变频调速设备之后，有效的降低了煤矿系统设备的日常维护工作量，减少了井下操作人员的工作强度，改善了工作人员的工作环境。

参考文献

[1]张可程,郭福伟,刘涛.变频调速在煤矿运输系统中的应用[J].电机与控制应用,2008,35(12):36-39.

[2]仝庆居,步召轩.变频调速技术原理及其在煤矿系统中的应用[J].科技创新导报,2010,17:64.

[3]陈旭,马少华,徐瑞洁.矿井提升机变频调速方案的研究[J].黑龙江科技信息,2009,6:179-180.

变频调速原理及应用 篇4

白山发电厂在东北电网中担负着调峰、调频及事故备用的重要任务。白山抽水蓄能电站是白山发电厂的三期工程, 布置在白山二期工程的上游侧, 为地下式厂房, 以白山水库为上库, 红石水库为下库, 装设2台单机容量为150MW单级立轴混流式抽水蓄能机组, 主要利用电网低谷多余的电量抽水, 供白山一、二期的发电机组在早晚峰荷时多发电, 增加了调峰电量, 不但减小了系统的峰谷差, 还改善了火电机组的运行条件。同时, 白山抽水蓄能电站还具有一定的发电功能, 在丰水期可以增加电网电量, 不抽水试作系统事故备用。由于其运行的特殊性, 决定了机组的工况转换复杂, 机组的启动频繁, 对调速器的性能、功能及可靠性提出了很高的要求, 况且水泵水轮机调速器与常规调速器相比, 工况转换过程较复杂, 既有发电工况又有水泵工况, 因此, 调速器必须充分考虑各工况间的转换关系, 才能保证设备运行的可靠性及安全性。

2 基本参数

2.1 电站基本参数

2.2 泵组参数

2.3 调速器主要技术参数

1) 导叶接力器全行程关闭时间调整范围:6~90s全范围可调;2) 导叶接力器全行程开启时间调整范围:10~200s全范围可调;3) 电气导叶分段关闭装置:水轮机工况和水泵工况可分别设置导叶分段关闭规律且分段拐点可调;运行工况切换时, 导叶分段关闭规律能及时对应切换。4) 频率给定调整范围为:50HZ±10%;5) 永态转差系数bp调整范围为:0~10%;6) 暂态转差系数bt调整范围为:0~120 (级差1%) ;7) 缓冲时间常数Td调整范围:1~20s;8) 加速时间常数Tn:0~5s;9) 比例增益Kp调整范围:0.5~20 (可调) ;积分增益KI调整范围:0.051/s~101/s (可调) ;微分增益KD调整范围:0~5s (可调) ;10) 人工失灵区调节范围:0~2%;11) 调速器操作电源:直流:220V, 电压变化范围为:-20%~+15%;交流:220V, 电压变化范围为:+15%~-15%;12) 工作电源:直流:24V, 电压变化范围为:-15%~+10%。13) 转速调节范围:90%nH~110%nH;输出功率调节范围:0~110%;开度限制整定范围:0~110%。

2.4 调速器主要性能指标

2.4.1 静态特性:

调速器具有良好的静态特性, 静态特性曲线近似为直线, 其最大非线性度不超过2%;测至主接力器的转速死区不超过0.02%。导叶接力器能及时反应的最小转速变化占额定转速的百分值取为转速死区的一半。

2.4.2 动态特性:

(1) 保证水泵水轮机在各种工况和运行方式下的稳定运行。在空载工况自动运行时, 永态转差率整定为零时, 施加一阶跃转速指令信号, 保证机组转速持续波动相对值不超过±0.15%。孤立系统带持续负荷运行时, 永态转差率整定在2%以上时, 保证机组转速持续波动相对值不超过±0.15%。 (2) 机组甩负荷:甩100%额定负荷后, 在转速变化过程中, 出现超过稳态转速3%额定转速值以上的波峰不超过2次;甩100%额定负荷后, 从接力器第一次向开启方向移动时起, 到机组转速摆动值不超过±0.5%为止所经历的时间不大于35s;转速或指令信号按规定形式变化, 接力器不动时间不大于0.2s;两台机同时甩负荷时, 水轮机工况、水泵工况导叶关闭分段关闭规律应满足转速上升、压力上升及尾水管进口最小压力不超过允许值。 (3) 当油压装置为最低工作油压、水泵水轮机导叶水力矩最大时, 能在规定接力器最小关闭 (或全开启) 行程时间内, 将导叶从最大可能开度关至零。

3 白山抽水蓄能电站调速系统的主要任务

白山抽水蓄能电站调速系统的基本任务是使白山抽水蓄能泵组在本电站的工作环境和条件下, 在泵组空载运行时保证转速稳定, 在泵组并网后能保证稳定、安全可靠、经济运行。在压力油罐低油压以及调速器失灵等异常情况下, 调速系统有可靠的保护措施, 确保泵组安全, 减少对电力系统稳定性的影响。在甩负荷或紧急停机过程中, 调速器能按指定的导叶关闭规律关闭导水叶, 保证泵组转速升高及输水系统压力升高不超过允许值, 并保证尾水管进口最小压力不低于允许值。同时调速器能可靠全面地满足抽水蓄能泵的十种工况的运行和工况转换的要求, 即:静止→发电, 静止→抽水, 发电→静止, 抽水→静止, 抽水→发电, 发电→抽水, 调相→发电, 发电→调相, 抽水→调相, 调相→抽水等工况下安全稳定运行和各种工况转换的控制要求及变频起动 (压水) 的运行方式。

3.1 发电工况运行

调速器可现地手动开机或由电站计算机监控系统远方控制机组开机。调速器在发电工况开机按净水头值设置为多段最优化开机过程, 快速控制机组转速稳定在额定值, 在断路器合闸前, 机组能自动快速跟踪系统的频率。

3.1.1 空载运行。

调速器能控制机组在设定的转速空载稳定运行。空载运行可在现地手动、自动控制, 或在远方自动电手动控制。在自动控制方式下, 调速器能控制机组自动跟踪电网频率或跟踪频率给定。

3.1.2 并网运行。

在断路器合闸后, 调速器自动使机组进入并网运行控制方式。在并网运行控制方式下, 调速器允许任意采用频率调节、功率调节、导叶开度调节中的任意一种调节方式。

3.1.3 停机。

(1) 正常停机:调速器将导叶关至空载开度, 待断路器跳闸后, 调速器将机组关至全关。 (2) 非本机组故障造成的事故停机:负荷消失, 断路器跳闸, 调速器将机组关至空载。 (3) 本机组事故停机:设备故障造成的, 在满足调节保证前提下以规定的关闭规律关闭导叶至全关。

3.1.4 操作。

具有现地电手动、自动、带远方操作接口的电手动、远方自动四种操作方式。手动仅为机械手动操作;自动和带远方操作接口的电手动为采用调速系统的自动调节方式, 并接受计算机监控系统通信信号以及远方的调节信号、操作信号。

调速器能接受电站计算机控制系统的控制, 在远方能进行下列控制:正常开停机;事故停机, 紧急停机;转速给定增减;功率给定增减;导叶开度限制增减。

3.2 水泵工况运行

在水泵状态开机时能根据扬程来选择不同的水泵开度曲线。水泵工况运行时导叶开度的控制。调速器根据对水泵频率转速量的判断, 选择合适的水泵扬程与开度曲线。调速器能根据实际扬程, 按给定的扬程与开度曲线调节导叶使泵组始终运行在对应最佳工况。

当水轮机运行于泵的模式, 根据水泵及与其有关的转换工况流程将决定导叶的控制流程及位置。在发电机断路器合上后, 球阀打开, 泵处于初始状态, 导叶设定点按要求将上升至泵流程的设定点。在自动状态, 这个设定点是从泵的效率曲线上得来的, 效率曲线是按水头建立的。操作者能从在线屏幕上修改效率曲线设定的点, 然后在相同屏幕上, 通过按钮打开或关闭导叶。在手动状态, 操作者也能经过导叶限制控制开关调整导叶。

4 调速器机械液压系统工作原理

白山抽水蓄能电站调速器是具有双微机PID数字式电液微机调速器, 并设有水压反馈装置, 其型号为:PFWT-100-6.3-Stars。液压系统主要包括:双比例伺服阀、主配压阀、双精滤油器、切换阀、电动紧急停机阀、手动紧急停机阀、主配位移传感器以及管路等。在比例伺服阀微机调速器液压系统中, 比例伺服阀是输出信号压力油的主要元件, 控制主配压阀输出压力能, 来操纵接力器。处于优先位置的紧急停机阀组, 可保证机组在紧急状态下, 安全可靠关机。机械液压系统为双通道, 两个比例伺服阀互为冗余和备用。两个通道的切换是由切换阀来实现的。由于微机控制器相互跟踪, 所以两个通道的切换是无扰动的。主配压阀活塞向右运动为关机, 向左运动为开机。

如白山抽水蓄能电站调速器液压系统图1所示, 来自于供油装置的主压力油分为两路, 一路为操作油, 进入主配压阀的压力油腔, 另一路经过双精油滤器输出控制用油。

控制油第一路油至主配压阀的活塞左端的恒压腔, 使其始终具有推动主活塞向关闭方向运动的力。第二路依次经比例伺服阀、切换阀、紧急停机阀组到主配压阀右端的控制腔。

在自动或电手动工况下, 给比例伺服阀的驱动放大器提供电气信号, 比例伺服阀的阀芯换位, 输出压力信号油。当来自于比例伺服阀的压力信号油进入主配压阀的控制腔时, 主配压阀的主活塞向左运动打开开机腔的窗口, 接力器向开机方向运动。主配压阀内部的直线位移传感器, 将主活塞的位移反馈至驱动放大器, 驱动放大器信号回归中位, 这时接力器继续开启。同时, 接力器的传感器也将接力器的实际开度值, 反馈至驱动放大器, 当接力器运动至设定值时, 主配压阀的活塞回归中位, 接力器停止在设定开度;同理, 当主配压阀控制腔的油, 通过比例伺服阀通回油时, 主活塞向右运动打开关机腔的窗口, 接力器向关机方向运动, 运动至预定开度时, 传感器反馈信号, 使比例伺服阀及主配压阀的活塞都回中位, 接力器停止运动, 保持在某个开度。

5 调速器的安装及调整

白山抽水蓄能电站调速器电气柜和机械柜分开布置, 调速器电气柜布置在每台机组段发电层上游侧与机旁盘并列。调速器机械柜布置在每台机组段电动 (发电) 机层+Y、-X象限内与油压装置布置在同一层同一象限。过速限制器布置在每台机组段母线层发电电动机混凝土风罩外侧。

5.1 主配阀体安装

调速器阀体首先与调速器底板用螺钉连接牢固;底板再安放于回油箱面板的合适位置上, 用螺钉与回油箱面板连接牢固。调速器底板下的油管已与相应油管用法兰连接。

5.2 油管的焊接安装

根据调速器安装图, 确定调速器压力油、接力器开关方向的油管。随后对接焊合适管径油管。最后在油管表面涂防锈漆、油漆, 并作好分类标记和液压油在管中流动方向标记。

5.3 接力器传感器安装

根据现场接力器的结构形式及场地状况, 安装在接力器上的支架上。直线位移传感器的安装一定要保证接力器行程在传感器的工作行程之内。安装时, 将接力器全关, 调整传感器在适当位置 (即零位) , 此时不要将传感器连接固定, 将接力器缓慢全开, 确认在传感器工作行程内时, 将传感器固定在接力器或支架上。然后将传感器的拉伸杆与接力器的活塞连上并调整, 一定要保证传感器的拉伸杆运动方向与底部平行, 防止拉伸杆被拉弯曲或卡住。

5.4 中间反馈的直线位移传感器零位调整

5.4.1 直流电压表连接于主配压阀的直线位移传感器的输出端。

5.4.2打开主供油, 分别旋转主配压阀调整开关机时间的螺钉、螺母, 调整主活塞的位置, 反复多次, 直至接力器停止运动, 这时主配压阀活塞的位置为零位。

5.4.3当接力器停止在中间某一开度 (或非常缓慢地朝一个方向漂移) 。关闭主供油后, 松开传感器的夹紧螺钉, 在传感器的支架上, 移动传感器的主体, 直至电压输出为零伏。旋紧传感器的夹紧螺钉, 之后再次校准电压。注意:传感器的夹紧螺钉不能旋得太紧!传感器的支架可以用组合螺纹锁紧, 但传感器的夹紧螺钉不能用组合螺纹锁紧。调整调速器的偏移, 直至接力器的位置反馈与设定点相等。

6 现场试验

白山抽水蓄能电站1#机组调速系统安装、耐压及发电工况调试完毕后, 进行了现场试验以检验其是否满足运行条件。主要进行了操作回路检查及模拟动作试验、紧急停机试验、空载试验、甩负荷试验、突变负荷试验、调节装置辅助功能检查试验、调节装置速动时间测定、接力器反应时间测定、接力器开启关闭时间测定、导叶开度及其位移传感器行程测定、两段关闭装置试验、带负荷时调节装置转速死区测定、过速限制器动作试验、甩负荷试验等。

机组在甩负荷试验前的电站上游水位为411.45m, 下游水位为290.80m, 电站水头120.65m, 机组在甩负荷时接力器的不动时间为0.18s, 符合规定的接力器不动时间的允许值 (0.2s) , 机组在甩25%、50%、75%、100%额定负荷即36.40MW、72.47MW、112.43MW、146.62MW时的转速上升率依次为7.44%、19.92%、29.78%、41.92%, 都不大于45%。最大蜗壳末端水压上升率依次为150.37m、154.54m、157.54m、158.20m, 都不大于180m。因此蜗壳末端最大水压上升值和机组转速上升率完全满足要求。

7 结论

白山抽水蓄能电站投运以来, 调速器经受住了各种工况下运行的考验, 保证了机组的安全可靠, 为东北电网的稳定提供了保障。

参考文献

[1]魏守平.现代水轮机调节技术[M].武汉:华中科技大学出版社.

[2]魏守平.水轮机控制工程[M].武汉:华中科技大学出版社.

[3]汤正义.水轮机调速器机械检修[M].北京:中国电力出版社.

变频器的工作原理 篇5

电流与负载有关系，与输出频率或电压没有直接的关系。

变频器工作原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类[1]:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

(1)整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

(2)平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路，

(3)逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。

控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

(1)运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

(2)电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

(3)驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

变频调速原理及应用 篇6

【关键词】螺杆式变频器空压机；系统简要原理；节能；技改

引言

2015年我厂对动力车间的空压机进行改造与更换。将现有的空压机由原来的工频螺杆式空压机部分改为螺杆式变频器空压机。配套设备的冷干机制冷机改为MD型吸附型空气干燥机。

1、ZR400型-螺杆式变频器空压机原理：

通过过滤器（AF）吸入的空气将在低压压缩机机头（E1）中被压缩。在ZR压缩机中，压缩空气排向中间冷却器（Ci）。冷却空气在高压压缩机机头（Eh）中被进一步压缩并通过消音器（AS）和后冷却器（Ca）排出。

2、MD吸附型空气干燥机原理：

2.1MD吸附型空气干燥机主要部件是一个转子，由吸附水分的材料制成。转子缓慢旋转并由两股气流通过：一股为待干燥的冷湿压缩空气；另一股为用于再生干燥材料的热压缩空气。喷射器安装在干燥机进气室中。

2.2冷凝水排污系统：冷凝水通过进口进入电子排污，并在收集器中积聚。电容传感器持续地测量液位。一旦收集器中的冷凝水达到某一水位，排污延迟定时器将启动。延迟时间一到，就会起动导阀膜片会打开出口排放冷凝水。清空收集器后，出口会迅速关闭，从而不浪费压缩空气。

3、空压系统自控设计

3.1针对螺杆式空压机能耗高，噪音大，自动化程度低等缺点，提出利用可编程控制器和变频器实现对螺杆式空压机的节能改造方案。

3.1.1当压缩空气系统只需要一台空压机运行时，选用变频空压机运行。

3.1.2当用气量等于或超过单机容量时，启动工频的空压机并使其满负荷运行，再启动一台变频空压机进行调节。

3.1.3实现冷却水泵与空压机的连锁：启动顺序为启动冷却水泵→确认冷却水水流量→确认空压机冷却水流量→启动空压机。停止顺序则相反。

3.1.4空压冷却水系统控制：根据空压机组运行要求起停冷却水泵，监控冷却水温度及冷却水泵状态起停冷却塔风机。

4、节能降耗：新旧空压机及干燥机对比

4.1空压系统：车间原有的空压系统为公频设计。

导致设备加载-卸载较为平繁。输出压力较大，能耗较高，空压系统能耗占全厂能耗的40%以上。通过采购螺杆式变频器空压机。改善PLC设计控制的模式。不仅仅可以提高工艺稳定性，并且降低了加卸载频率。提高设备性能。改造完成后空压系统能耗降低20%。

4.2MD吸附型空气干燥机主要能耗设备是一个0.015KW的电机带动转子。将干燥材料吸附的压缩空气水分排出。老式的冷冻式干燥机功率为15KW。每月前后能耗对比：

W=PT=（15-0.015）KW×24（小时）×21（天）×3（台）≈22657度

改造完成后：MD吸附型空气干燥机每月能节约电能22657度。

通过配比原冷干机露点温度为：0～12℃。使用MD吸附型空气干燥机露点温度为-30℃.大大提高了空压气工艺质量。

5、存在的以下问题：新动力ZR400型-螺杆式变频器空压机的中冷及后冷均无手动排水阀门

5.1太中冷及后冷电子排污器安装在柜内，不便于日常点检巡视发现故障。

5.2空压机中冷及后冷自动排水机构部分堵塞如果不及时清除。会对压缩机的正常运行带来一定程度的危害。其主要表现在：

5.2.1、会使压缩机出口温度升高。

5.2.2、油温升高会导致空压机立即停机故障。

5.2.3、最严重的情况是全部堵塞，在这种情况下，循环水无法通过冷却器，冷却器将失去其将压缩空气冷却的作用，压缩空气从高压气缸出来之后所形成的高温（一般在140度到170度之间，或更高）得不到有效的降低，压缩空气在高温条件下直接送入储气罐，由于储气罐底部存有一定量的油水，这些油水的闪点温度在160度之间，很容易点燃，其后果不可想象。

5.3新动力空压机中冷及后冷加装手动排水阀门：（改造后）

5.3.1在空压机的中冷及后冷的备用出水口处接管道至空压机外部。5.3.1.1中冷及后冷需要在空压机外部扩孔。

5.3.1.2中冷还需要接一个单项阀，防止逆流进空压机本体。

5.3.2在引至空压机外部的中冷及后冷管道上装手阀。达到手动排水的目的。改造完成后：

5.3.2.1增加了手动排污，确保在空压机中冷及后冷自动排水电动阀失效时，能进行手动排污。形成一用一备运行模式。

5.3.2.2为空压系统的稳定运行提供有效保障。

6、结语

卷烟厂动力车间作为能源生产车间以提升设备效能和节能降耗为己任，切实保证工厂生产的安全、可靠、优质、经济运行。通过技改利用PLC与变频器实现螺杆式变频器空压机改造。实现节约能源，降低噪音，减少设备故障率。具有很深的实用价值。

参考文献

[1]邢子文.螺杆式变频器空压机-理论、设计、应用.北京机械工业出版社，2008；6

[2]兰运良.空气压缩技术[M].西北工业大学出版社，2008；10

变频调速原理及应用 篇7

1针对双馈异步风力发电机组的变频器的原理

双馈异步风力发电机组的变频器在其具体的运作中要结合发电机转子转速大小来确定, 这对于双馈异步风力发电机组来讲是通过发电机的频率、转速和定子电流频率控制在合理的范围内, 就得利用好发电机的频率来有效的控制电机电流励磁的大小关系, 从而更好的做到电流频率发生在可控制的范围内。

通常情况下, 为了将发电机转子转速n1控制在合理的区间, 就得从保证风力发电免受外界的干扰, 从而将采取有力的措施逐步解决风力不够带来的发电动力不足的问题。之前, 我们是处于设备落后的具体环境下, 一些措施受到其他各方面的影响, 从而很难实现风力发电, 这对于异步发电机的工作状态有很大的影响, 主要体现在这三种不同的工作形态, 即:工作趋于整体化、不太饱和持续工作状态方面。为了使得变频器的工作状态开展工作的顺利, 就得抓好双馈异步风力发电机组的变频器的原理。

1.1双馈异步发电机运行的速度我们在研究具体的机组运行工作时, 要结合一定的发电机转子转速, 这也是一种有效防止发电机出现故障的前提条件。在一般情况下, 只有结合发电机组的实情, 才能找到切实可行的有效方案, 这对于发电机转子的运行, 意义重大。我们必须抓住发电机转动所产生的功率来确定其研究的方向, 这也是通过对转子电流产生的旋转磁场的新的认识, 要结合一定的认识, 从防止不必要的并网的条件来调节好风力发电机的能量, 我们要控制好一定的范围内的风力, 这是有效研究双馈异步发电机运行于亚统一速度的关键。

1.2双馈异步发电机运行于统一的速度现阶段, 我们在研究双馈异步风力发电机组的变频器的原理时, 要依据风速大小来做好发电条件的有效利用条件, 这也是我们将发电机转子转速调整的过程。目前来讲, 发电机定子并网是一种趋势, 我们的积极运用变频器来操控, 这是实现转子电流产生的旋转磁场的先决条件。在利用好发电机转子向变频器输出较大功率时, 我们就得将风力发电机能稳定在一定的范围。

1.3双馈异步发电机运行于系统的环境当我们发现电机转子转速大小发生变化时, 就得将变频器和转子绕组进行交换功率, 从而对风力发电机恒功率起到保护作用。

2针对双馈异步风力发电机组的变频器的应用

2.1调节转速为了制止发生风力发电的偏差出现, 我们要从研究转速开始, 逐步将具体操作规划好。我们在预测风速低于额定风速时, 就得将变频器的转速设定在可控的范围内, 从而有利于风力发电变频器的使用过程严格依照规划进行运作。一定的运作时间, 可以有效的保障发电机的借助风力进行运作。如果出现了风速过高或者风速过低, 都会影响到发电机输出功率的大小, 通常在具体的调整过程中, 会依据额定功率, 这样做的目的是为了降低风力发电的消耗, 解决好发电机运行的合理状态。这也是我们容易发生忽略的地方, 往往会使得电网输出功率减少。为了将机组的额定功率调整在合理状态, 我们必须依靠发电机输出功率来控制好电阻。这对于变桨距机构的动作滞后有一定的阻止作用, 其实, 为了使得发电机转速下降, 我们必须将变频器调整在输出功率不大的区间内, 这是做好在风速瞬时下降过程中采取的有力措施。从而实现有效的保障发电机正常的运作的目的。

2.2机组并网控制为了将风力发电机组并网的程序做好, 就得依据频率与电网频率进行分析, 通过对电压与电网电压等具有相同性的分析后, 产生一定的效率会有效的调节机组并网的发生, 我们在做好机组并网过程时, 要紧紧抓住风力发电的能量不放松, 有效的结合电势差的情况, 通过结合转子接触器形成瞬间过电流的情况来处理好风力机转速大小, 从而使得变频器在电机转动时产生误差, 这对于频率和相位是否相同有重要的作用。

2.3调节无功、滤波和过电压保护为了减少励磁电流的幅值, 我们要依据发电机和电网电压大小来有效的控制, 从而利用好无功功率的调节来限制大小。这往往会在发生风力动能时, 发生电机变频器在利用整流、滤波、逆变、再滤波等这些情况的发生。只有将电压控制在一定的范围内, 再利用好电网的谐波干扰, 这样可以促进风力发电机组的工作效率。我们在研究变频器中的Crowbar电路调整时, 发现电网电压跌落产生的电阻是有效抑制定子电流的交流暂态分量, 达到有效的促进直流母线电容器进行运转的有力措施。

3应用优点

对于双馈异步风力发电机组的变频器的原理研讨, 我们要综合一些风力发电机的功率, 来实现双馈异步发电机转子电路的畅通。 通常在具体的研究中发现, 其实转子电路中的功率是依靠风力大小来实现的。因为, 在研究中发现变频器的容量过高或过小, 都会影响到变频器消耗的成本, 我们必须得通过开关和接触器使系统增强, 从而保障其稳定性。

我们通过大量的实验, 发现电机转子的转速受到风速大小的限制, 为了有效的控制好变频器, 我们从不同角度进行合理的分析得到在控制好转子电流变频器时, 一定要结合发电机功率的不稳定性来做好降低变桨距机构的动作频率, 这是有效的延长变桨距机构的寿命的重要措施。

4结束语

双馈异步风力发电机组的变频器在其应用中发挥着重要的作用。本文论述了双馈异步风力发电机组的变频器的原理和应用, 这对于风力发电行业发展的意义重大。

参考文献

变频调速原理及应用 篇8

实际的生产过程离不开电力传动。生产机械通过电动机的拖动来进行预定的生产方式。

直流电动机可方便地进行调速,但直流电动机体积大、造价高,并且无节能效果。而交流体积小、价格低廉、运行性能优良、重量轻,因此对交流电动机的调速具有重大的实用性。使用调速技术后,生产机械的控制精度可大为提高,并能够较大幅度地提高劳动生产率和产品质量,而且可对诸多生产过程实施自动控制。通过大量的理论研究和实验,人们逐渐认识到:对交流电动机进行调速控制,不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能,而且在许多场合中,还具有非常显著的节能效果。鉴于多种调速方式中,交流变频调速具有系统体积小,重量轻、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作过程简单,通用性强,使传动控制系统具有优良的性能,同时节能效果明显,产生的经济效益显著。尤其当与计算机通信相配合时,使得变频控制更加安全可靠,易于操作(由于计算机控制程序具有良好的人机交互功能),变频技术必将在工业生产发挥巨大的作用,让工业自动化程度得到更大的提高。

1 异步电动机调速的原理及方法

三相交流电动机定子绕组中的三相交流电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场,这个旋转磁场的转速称同步转速,记为n1实际电动机转速n要低于同步转速,故一般称这样的三相交流电动机为三相异步电动机。

1.1 工作原理

异步电动机的同步转速遵从电机学基本关系

式中f——电源交变频率

P——电机定子磁极对数

电机学中还常用转差率s参量,其定义为

电机的实际转速n=(60f/p)(1-s)(3)

1.2 变频调速控制方式

式(3)可知,异步电动机变频调速的控制方式基本上有以下三种。

1.2.1 电源频率低于工频范围调节,

电源的工频频率在我国为50Hz。电机定子绕组内的感应电动势为

式中f1——定子绕组中感应电动势的频率,与电源频率f相等,Hz

K1——电机定子绕组的绕组系数,其值取决于绕组结构,K1<1

N1——电机定子绕组每相串联的线圈匝数

φ——电机每极磁通

定子电压U1与定子绕组感应电动势E1的关系为

式中Z1——定子绕组每组阻抗

I1——定子绕组相电流

电动机的电磁转矩M与(U1/f1)2成正比,若下调频率f1,同时也下调U1,使(U1/f1)比值保持恒量,则磁通!不变,因此转矩也保持常值,此时电动机拖动负载的能力不发生改变,这种控制方式称为恒磁通调压调频调速,也叫恒转矩调速。

1.2.2 电源频率高于工频范围调节由于使频率f1增加,U1/f1变小,

而U1不能高于额定电压,在该控制方式中,保持U1不变,由于频率变高,由式(9)知道,定子磁通!变小,电磁转矩M也变小,但电源频率增加,设电动机转动角速度w=2πn,电机的功率是电磁转矩M与角速度ω的乘积

调节过程中,使频率f与转矩的变化成一定协调关系,从而保持电机功率P为恒量,即功率不发生变化,这种升频定压调速为恒功率调速。

1.2.3 转差频率控制三相异步电动机中,定子与转子之间的圆周空隙有一旋转磁场,转速为n1,电机转子实际转速为n,(n1-n)是转子与旋转磁场之间的相对切割速度。

对频率、电压进行谐调控制,使U1/f1不变,此时,磁通!也不变,在!不变的条件下,电磁转矩M与(n1-n)2成正比。对频率f进行调节,即调节(n1-n),因此,在实现转速调节时也实现了转矩的调节。

2 三相异步电动机变频调速的发展

随着变频调速异步电动机在国内外市场上日益扩大应用,自90年代中期以来,我国有众多电动机生产企业设计、研制和生产适用于不同应用的各种系列变频调速三相异步电动机,例如:通用变频调速电动机系列、起重冶金变频调速电动机系列、隔爆变频调速电动机系列、电梯变频调速电动机系列、辊道变频调速电动机系列、牵引变频调速电动机系列等。从目前情况看,这些系列电动机能基本满足国内市场的需求。

据资料显示,我国对于变频调速三相异步电动机的品种不断扩大,产品设计也不断改进。为了适应不同用途、不同工作条件和使用环境、不同工况等各种要求,专用系列和改型系列变频调速电动机产品不论现在和将来,都在迅速发展。

变频器供电电源会在电动机端子和各相绕组的前几匝线圈上产生高频瞬间脉冲峰值电压,因此,如果不对绝缘系统采用增强措施,将会使绕组在高电压应力作用下过早失效,从而引起绝缘击穿故障。据资料报道,佳木斯电机股份有限公司已在新一代变频调速电动机上开始采用专用电磁线、槽绝缘、相间绝缘以及浸渍漆等措施。

结束语

变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。随着电力电子技术的飞速发展,变频调速三相交流异步电动机的应用越来越广泛,它已在诼步替代其它各种调速电动机,而变频调速三相异步电动机因其结构简单、制造方便、易于维护、性能良好、运行可靠等优点而在工业领域得到广泛应用。

摘要：阐述了变频调速三相异步电动机的原理及其发展趋势。

关键词：异步电动机,变频调速,变频器

参考文献

[1]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社,1990.

[2]陆宝琦.交流变频电机的绝缘[J].绝缘材料,2001.

变频调速原理及应用 篇9

利用变频器将工频电源变换成另一频率的电能, 为三相交流异步电动机提供调频调压电源, 从而达到改变冷却风机的风速。

(1) 异步电动机调速方法。

三相交流异步电动机是用来把交流电能转化成机械能的, 其定子磁场的转速n 0被称为同步转速。同步转速为。式中, f为频率, p为电动机磁极对数, 其单位为r/min (转/分) 。而异步电动机的实际转速n总是小于n0的, 所以转差为

一般s在1%~5%范围内, 它决定于气隙的大小、硅铜片质量、铜耗、铁耗、风阻、摩擦、电动机的结构等。这样异步电动机的实际转速为, 这样只要改变f、p、s、中任一项即可改变电动机的转速。

(2) 变频器的控制方式。

1) 恒转矩调速 (f≤fn=50HZ) , 即U/f控制方式。

当f≤50HZ时, 电动机定子绕组内的感应电动势为:

式中, W为定子绕组的匝数;R W1为绕组系数;Ф1为电动机每极磁通。定子电压U1和定子绕组的感应电动势E1的关系为

式中, Z1为定子绕组每相阻抗;I1为定子绕组相电流。

在频率f下降时, 若U1不变, 则Ф1上升, 要产生铁心的磁通饱和现象, 这时电机将烧毁。为使磁通不饱和, 必须保持Ф1不变, 这样电磁转矩T与成正比, 也不变, 即电动机拖动负载能力不发生改变。

2) 恒功率调速 (f≥fn=50Hz)

当f>50Hz时, U1/f下降, 但U1不能高于电动机的额定电压, 这样f增加, U1不变, 则变小, 电磁转矩T也变小, 但随着f的上升, 电动机的转速n增加。若令角速度为, 则电动机功率为p=Tω。

所以ω上升即f上升时, T下降, 从而功率P不变。这种升频变压调速称为恒功率调速。

(3) ID15H401-E变频器主电路的工作原理。

I D 1 5 H 4 0 1-E变频器是电压型变频器, 采用“交流→直流→交流”的变换形式, 其电路采用二极管整流、S P W M逆变同时调频调压、u/f恒定控制的逆变器。

I D 1 5 H 4 0 1-E变频器采用8.0 k H z P W M频率, 有效地降低电动机的电磁噪声, 所以它是属于低噪声型的变频器。在D X-6 0 0中波发射机上, 它预设速度有1 6种, 最高为6 0 H z, 变频器峰值电流限制在22.0A, 制动电阻采用功耗为800W, 阻值为2 8Ω外置电阻。如图1所示。

1) 交→直变换电路。

交→直变换电路主要包括整流和滤波电路, 其任务是把电源的三相交流电变换成平稳的直流电。

滤波电容C 5 1、C 5 2的功能是:滤除全波整流后的电压纹波, 当负载变化时, 使直流电压保持平稳。为了减小冲击电流, 在变频器刚接通电源后的一段时间里, 电路内串入限流电阻R S, 将电容器C的充电电流限制在允许范围内。如果电阻R S长期接在电路中, 将影响直流电压和变频器输出电压的大小, 并消耗能量, 所以加装了接触器K 1。K 1的功能是:当电容器C充电到一定程度时, 接通K 1, 将限流电阻R S短路。

2) 直→交变换电路。

是由6个IGBT模块 (V1-V6) 构成三相桥式逆变电路, 把整流后的直流电逆变成频率、电压可调的三相交流电压, 从U、V、W端输出。每个I G B T模块旁边都并联一个反向连接的续流二极管。续流二极管V D 1—V D 6的主要功能是: (1) 由于电动机的绕组是感性的, 其电流含有无功分量;V D 1—V D 6使无功电流能返回到直流电源中。 (2) 当频率下降, 电动机处于制动状态时, 再生电流通过V D 1—V D 6整流后返回直流电路。 (3) 为电路的寄生电感在逆变过程中释放能量提供通道。

3) 制动电路。

ID15H401-E变频器的制动单元是由电压取样与比较电路、驱动电路、外置制动电阻、二极管和制动控制管Q 4组成, 其中制动控制管Q 4是制动电路的主体, 用于接通、关断制动电路, 其基本电路如图2所示。

制动电路工作原理:当制动电路检测到直流电压Ud超过规定的电压上限时, 制动控制管Q4导通, 并以Id=Ud/R的放电电流进行放电。而当检测到直流电压Ud达到事先设定的某一电压下限时, 制动控制管Q 4关断, 电容器重新进入充电过程, 从而达到限制直流电压Ud上升过高的目的。

2 变频器在DX发射机中的实际运用

美国哈里斯公司的D X-6 0 0数字调幅中波发射机系统包括有三个D X-2 0 0功放单元和一个带有阻隔电阻的主并机网络。在主并机网络中, 为使机箱散热和冷却1 0 8根阻隔电阻使用了一个冷却系统。这个冷却系统采用一台美国保德公司的ID15H401-E变频器去驱动3台保德风机, 如图3所示。

(1) 线路分析。

发射机正常N-O工作状态时, 阻隔电阻上没有耗散功率, ID15H401-E变频器输出频率为24Hz、电压为191V的电源;去驱动3台风机并保持在低速旋转状态, 使其运转速度为7 2 0转/分。

当发射机在1 2秒钟内检测到有射频电流流过阻隔电阻时, 则发射机控制系统就马上将相应的那个功放单元关机, 同时使并机网络进入N-1方式工作, 此时变频调速器的输出为频率5 4 H z, 风机高速旋转以排出射频电流流过阻隔电阻时所产生的热量。高速旋转几秒钟后, ID15H401-E变频器输出频率为36H z、电压为280V的电压源;去驱动3台风机, 使其运转速度为1080转/分, 从而达到对阻隔电阻降温的目的。一旦阻隔电阻上的电流恢复到正常工作状态时, I D 1 5 H 4 0 1-E变频器又恢复到输出频率为24Hz、电压为191V的电压源;3台风机又保持低速转动, 运转速度为7 2 0转/分。

(2) 线路改进。

由于我单位地处山区, 电源供电波动较大, 从而造成ID15H401-E变频器经常死机, 使得D X-6 0 0数字调幅中波发射机无法正常工作。为了缩短发射机因变频器死机而造成的停播时间, 而对变频器外接线路进行改进;如图4所示。

从图4可知, 只是在图3的线路中增加了一台变频器、两把双掷闸刀K 1、K 2以及自制转接板J 0。通过两把双掷闸刀K 1、K 2切换主、备变频器输入、输出电源线;控制/状态接口端子J 5, 通过自制转接板J0来切换主、备控制/状态接口端子;从而达到主、备变频器手切换的目的。

3 结语

本文是我在日常的维护检修工作中, 通过不断的摸索和学习, 总结分析的一些知识, 还有许多不足之处, 希望同仁多批评、指正。

参考文献

[1]陶嘉庆, 李国华.DX-600并机网络系统理论和实际应用[M].北京:国家广电总局无线局, 2000.

试论变频器节能技术原理及其应用 篇10

1 变频器的节能原理

变频器是结合了微电子技术与变频技术, 通过调控电机的工作电源频率方式实现对于电动机电力设备的控制。其主要的构件有:制动单元、滤波、整流、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器可以根据实际的需求进行电源频率的改变, 从而达到调速、节能的目的。此外变频器还具有过压、过流以及过载保护功能。根据变频器节能的途径不同可以将变频器节能分为调速节能、提高功率因素节能以及软启动节能。

1.1 变频调速节能

在实际生产中如果设备容量偏大就会出现大马拉小车的情况, 极大地浪费了能量。而借助于变频调速就可以有效地降低设备的转速而明显的降低能耗。下面借助于风机泵类负载说明变频调速节能原理:

风机泵类负载作为典型的二次方律负载, 主要应用于流体流量, 为此其容量时常偏大, 并且流量需要根据相关的工艺要求进行调节。目前用于流量调节的方法有两种:其一是采用阀门的开度控制流量, 这一方法可以减少部分输入功率, 但是很大部分的能量损失在调节阀中, 为此节能效果并不理想;其二是通过调速方式进行流量控制, 而调速的方法中又以变频调节的节能效果最佳。由于风机与风机泵工作特性曲线类似, 为此这里以风机为例说明两种不同方法的节能效果。如图1所示, 其中p1曲线为额定转速下的风压与流量的特征曲线, 和风阻特性曲线R1相交于额定工作点A, 那么此时的风机轴功率可以表示为P=KQAPA, 其中P表示风机的轴功率 (KW) , QA与PA分别表示A点处的风量 (m/s) 与风压 (Pa) ;此时如果要减小流量, 如果使用调节阀门开度, 则新的风阻特性曲线和曲线P1相交于B点, 同样可以计算出此时的风机轴功率P=KQBPB;而如果采用调速方法调节流量, 将风机的转速从n1降低到n2, 此时所对应的风压与流量曲线为P2, 同样得到交点C以及此时的轴功率P=KQCPC。而两种减小流量的功率差为ΔP=KQC (PB-Pc) , 而PB-Pc即为图1所示的阴影部分面积, 为此可见通过调速可以实现很好地节能效果。

1.2 提升功率因数

除了通过调速外, 变频器在不需要进行调速的场合还可以借助于提升功率因数实现功率损耗的降低。

SPWM正弦脉宽调制型变频器的电路可以分为四大部分:整流器、中间平波、逆变器以及能耗制动回路。SPWM正弦脉宽调制型变频器电网侧的功率因数可以通过如下方法计算:在三相桥式6脉整流电路中交流侧输入电流波形为非正弦波, 其中含有5次以上的奇次谐波, 线路的损耗可以分为有功损耗与无功损耗, 分别表示为:ΔPA= (P2+Q2) (U2cosθ) ×103与ΔPA= (P2+Q2) U2×103。其中P、Q分别为线路输送的有功以及无功功率 (KW) , U为电路的电压 (KV) , R与X分别为线路电阻以及线路电抗。为此可见线路的有功功率损耗随着cosθ的增加而降低, 而线路的无功损耗随着Q的减小而降低。为此可见SPWM正弦脉宽调制型变频器的电网侧的功率因数接近于1, 但是同条件下普通电机的自然功率一般为0.76-0.85.当使用变频器作为电机的拖动电源后可以降低从电网吸取的无功功率, 从而降低了线路的有功及无功损耗。

1.3 软启动节能

由于电机采用Y/D启动、全压启动或者自耦变压器减压启动的启动电流为额定电流的4-6倍, 这样的启动方式不仅增加线路的功率损耗, 同时也导致了电机自身的铜损。从而引发线路的电压波动以及对电网以及机械设备的冲击。在电机启动过程中线路上产生的有功以及无功损耗分别表示为ΔP=3IR (KW) , ΔPA=IZ。其中I为启动电流, R与Z分比为线路的电阻以及阻抗。当启动电流I很大时直接导致以上计算数据的增加, 尤其是在大功率电机启动中由于无功损耗很大, 为此会导致电压的剧烈波动而影响线路中其它设备的正常工作。为了防止这一问题的发生优势要增加变压器容量, 但是在电机启动后变压器又出现浪费。电机在全压启动中在线路中产生的电压波动会导致缩短机械设备以及官网寿命。

但是借助于变频启动, 通过变频器的软启动功能将电流从0缓慢的升高到额定值, 而电流的上升速度可以借助于变频器的加速时间设定。在整个启动过程中不会出现电流大于额定电流的情况, 为此使用软启动方式产生的功率损耗以及电压压降要较之全压启动小很多, 从而实现了节能目的, 同时也减轻了启动对于电网的冲击, 对于延长设备寿命具有很大帮助。

2 变频器常用功能

2.1 变频器升速功能

升速过程属于从一种稳定状态过渡到另一稳定状态的过程, 一般在保证电流不大于额定电流的情况下, 控制升速时间尽量短。变频器除了可以进行升速、降速事件的设定外, 还可以通过对升速方式的预置来对不同时段的加速度极性控制。常见的升速方式有三种:频率与时间成线性关系、S形方式、半S形方式。实际中要根据具体的使用环境选用升速方式, 例如在电梯的运行中如果在启动中的升速或者降速过快就会令人感觉不舒服, 为此要采用s形方式调速;而在鼓风机使用中由于低速的负载转矩很小, 为此可以使用半S形调速。

2.2 变频器的过载保护功能

过载保护的目的是保护电动机不被烧坏, 也就是保护电动机温升不超过额定值。电机在低频运行中由于散热差而出现严重的发热, 为此温升超过允许值。而借助于变频器中的电子热保护功能, 在不同的运行频率下具有不同的保护曲线, 而运行频率越低, 允许连续运行的时间越短, 为此起到了保护电机的作用。

3 结束语

综上所述, 变频器具有优异的技能功效, 以及显著地调速、保护功能。通过使用变频调速不仅可以在节能的转速下运行, 同时也极大地提升了电机转速的控制精度, 提升了生产工艺, 为此这一设备对于减少开支、提升生产效率具有极为重要的应用价值。

参考文献

[1]谢健.变频器的节能原理及在浮法玻璃生产线中的应用[J].外建材科技, 2007, 28 (4) :82-86.

[2]徐甫荣.中高压变频器主电路拓扑结构的分析比较[J].电气传动自动化, 2003, 25 (4) :5-12.

[3]黄梦涛, 王希娟, 冯景晓.基于功率因数的通用变频器节能原理及应用[J].西安科技大学学报, 2006, 26 (2) .

风机设备的变频技术及应用 篇11

关键词：风机设备;变频技术;应用

风机设备的变频技术从上世纪八十年代诞生以来，经过长时间的发展，已经可以在实际的运用过程中，有效的降低风机设备的能量消耗，提升风机设备的工作效率，是保证风机设备运用效率提升的有效保证。针对这样的情况，本文将具体的结合风机设备变频技术运用的基本计算公式，进行对于风机设备的变频技术的应用探究工作。

一、风机设备的变频功率计算方法

在进行风机设备变频功率计算的过程中，要充分的考虑到风机设备的各种使用参数，具体的来说，使用Li来代表风机设备的总变频功率，使用Ni来表示风机设备的指定时间功率，并形成之下的公式，来进行风机设备的变频技术分析研究工作：

L■=P■V■λ■■■■-1

通过对于风机设备变频功率的计算，可以知道：在公式中，ps所代表的是风机设备的设备吸气压力，公式中pd所代表的是风机设备的设备排气压力，公式中Vh所代表的是风机设备的设备行程容积，公式中λV所代表的是风机设备的容积系数，该系数表示风机设备的气缸工作容积利用率在使用风机设备的过程中，效率所降低的程度，公式中k为风机设备中所使用的气体的绝热指数，公式中ε为风机设备中气体的压力比的数值，可以反映出风机设备的气缸排气压力与风机设备之中的吸气压力的比值的大小，公式中的σ为风机设备在使用的过程中相对压力损失的数值。最终，通过将各种系数带入由风机设备的变频功率计算公式，可以有效的得出风机设备的节能降耗的关键点所在。具体的来说，风机设备的节能降耗的关键就在于降低风机设备内部的压力损失和风机设备保证气体性质和风机设备的属性相吻合。

二、风机设备的变频技术应用分析

（一）合理控制好风机设备的运行控制方式。在进行风机设备变频技术应用分析的过程中，进行对风机设备的运行控制方式的考虑，是保证风机设备变频技术运用的重要因素之一。在风机设备的容量大小选择和风机设备的容量行程已经确定之后，根据对于风机设备控制方式的分析，可以有效地确定出风机设备变频方式应用的具体方案的选择，并最终设定出合理的风机设备控制方式，促进风机设备变频技术应用效率的提升。

一般情况下那个，风机设备的变频方式控制主要集中在风机设备的V/F控制方式上。具体的来说，风机设备所使用的V/F的数值越高，风机设备进行变频的过程中，所消耗的能量也就越高，对风机设备造成的影响也就越大;另外一种因素是风机设备的上限频率下限频率情况的分析研究。具体的来说，风机设备的上限频率的逐步提升，根据二次方律特性进行计算研究，可以发现，风机设备变频效率就会随之降低，影响到风机设备变频效果;最后，风机设备的加、减速时间也会影响到风机设备的变频效率。具体的来说，风机设备所使用的加、减速时间越高，证明风机设备的惯性也就越高，在这样的背景下，风机设备所使用的能量消耗越高，风机设备变频过程所消耗的资源也就越多，针对这样的情况，在进行风机设备加、减速时间的选择过程中，就要综合性的考虑到上述几点因素，有针对性的进行选择，促进风机设备变频效率的提升。

（二）进行风机变频调速系统的电路原理分析研究。首先，要考虑的是风机设备的正转控制的线路组成，一般情况下，要求风机设备的正转线路在一套完善的电路控制下完成。与此同时，随着风机设备的变频频率的提升，风机设备的变频效率也会逐步的降低，最终影响到风机设备的变频效率。针对这样的情况，在进行风机变频调速系统的电路设计的过程中，就要将原本简单的电路进行复杂化处理，保证风机设备变频过程的高效完成;其次，要考虑到风机设备的变频器的功能预置的处理，一般情况下，在正常的工作状态下，风机设备都可以保持较高的变频效率，并随着预制数值的改变，风机设备的变频控制效率会逐步下降，进而导致风机设备变频效率的下降。与此同时，要考虑风机设备的频率参数变化对于风机设备变频效率的影响。最后，风机设备具有三相工频电源通过断路器，进行对于变频技术的控制。在进行风机设备的变频过程中，保证风机设备的三相工频电源通过断路器保持在正常的运行参数范围内。假设风机设备为简单的线路，在进行运行的过程中，要充分的考虑到三相工频电源通过断路器的运行参数。与此同时，根据对三相工频电源通过断路器数据的分析研究，可以看出，在进行风机设备的三相工频电源通过断路器研究过程中，要充分的考虑到风机设备的三相工频电源通过断路器工作参数，以便于有效促进风机设备变频效率的提升。

结语：综上所述，在进行风机设备的变频设计过程中，要对风机设备的变频原理公式进行分析研究，总结出影响风机设备变频效率的几点因素，保证风机设备的变频效率的提升。与此同时，还要在保证风机设备节能效率的提升的基础上，使得风机设备可以高效的满足生产的实际需要，促进实际生产效率的提升。

参考文献：

变频调速原理及应用 篇12

关键词：交流变频,变频器,故障分析

交流变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向, 随着电力电子技术, 微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用, 变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速, 变极调速, 直流调速等调速系统, 越来越广泛的应用于工业生产和日常生活。了解变频器的结构, 主要器件的电气特性和一些常用参数的作用, 越来越显示出其重要性。

1 变频器的工作原理

n=60 f (1-s) /p (1) 式中n———异步电动机的转速;

f———异步电动机的频率;s———电动机转差率;p———电动机极对数。

由上式可知, 转速n与频率f成正比, 只要改变频率f即可改变电动机的转速, 当频率f在0~50Hz的范围内变化时, 电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。

变频器主要采用交—直—交方式, 先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

2 变频器的基本构成

变频器的构成由主电路和控制电路组成, 分述如下:

2.1 主电路包括

1) 整流器。它的作用是把交流电整流成直流电。2) 逆变器。它的作用可以通过逆变得到任意频率的三相交流电输出。3) 中间直流环节。由于逆变器的负载为异步电动机, 属于感性负载。其功率因数总不为1。因此, 在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间环节的储能元件 (电容器或电抗器) 来缓冲所以又常称中间直流环节为中间储能环节

2.2 变频器控制电路

异步电动机供电 (电压、频率可调) 的主电路提供控制信号的回路, 称为控制电路, 控制给电路由以下电路组成:频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路, 以及逆变器和电动机的保护电路。

无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路, 即增加速度指令, 可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。

1) 运算电路将外部的速度。转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算, 决定逆变器的输出电压、频率。2) 电压、电流检测电路。与主回路电位隔离检测电压、电流等。3) 驱动电路。为驱动主电路器件的电路, 它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。4) I/0输入输出电路。为了变频器更好人机交互, 变频器具有多种输入信号, 还有各种内部参数的输出“比如电流、频率等) 信号。5) 速度检测电路。以装在异步电动轴机上的速度检测器 (G、PLG等) 的信号为速度信号, 送入运算回路, 根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。6) 保护电路。检测主电路的电压、电流等, 当发生过载或过电压等异常时, 为了防止逆变器和异步电动机损坏, 使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

3 常见故障分析

3.1 过载

1) 机械负荷过重, 主要特征是电动机发热, 并可从显示屏上读取运行电流来发现。2) 三相电压不平衡, 某相的运行电流过大, 导致过载跳闸, 其特点是电动机发热不均衡, 从显示屏上读取运行电流时不一定能发现 (因显示屏只显示一相电流) 。3) 误动作, 变频器内部的电流检测部分发生故障, 检测出的电流信号偏大, 导致跳闸。

检查方法:1) 检查电动机是否发热, 如果电动机的温升不高, 则首先应检查变频器的电子热保护功能预置得是否合理, 如变频器尚有余量, 则应放宽电子热保护功能的预置值。如果电动机的温升过高, 而所出现的过载又属于正常过载, 则说明是电动机的负荷过重。这时, 首先应能否适当加大传动比, 以减轻电动机轴上的负荷。如能够加大, 则加大传动比。如果传动比无法加大, 则应加大电动机的容量。2) 检查电动机侧三相电压是否平衡, 如果三相电压不平衡, 则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡, 如也不平衡, 则问题在变频器内部。如变频器输出端的电压平衡, 则问题在从变频器到电动机之间的线路上, 应检查所有接线端的螺钉是否都已拧紧, 如果在变频器和电动机之间有接触器或其他电器, 则还应检查有关电器的接线端是否都已拧紧, 以及触点的接触状况是否良好。

3.2 过流

外部原因:

1) 电机负载突变, 引起的冲击过大造成过流。2) 电机和电机电缆相间或每相对地的绝缘破坏, 造成匝间或相间对地短路, 因而导致过流。3) 过流故障与电机的漏抗, 电机电缆的耦合电抗有关, 所以选择电机电缆一定按照要求去选。4) 在变频器输出侧有功率因数矫正电容或浪涌吸收装置。5) 当装有测速编码器时, 速度反馈信号丢失或非正常时, 也会引起过流, 检查编码器和其电缆。

3.3 变频器本身的原因

3.3.1 参数设定问题

例如加速时间太短, PID调节器的比例P、积分时间I参数不合理, 超调过大, 造成变频器输出电流振荡。

3.3.2 变频器硬件问题

1) 电流互感器损坏, 其现象表现为, 变频器主回路送电, 当变频器未起动时, 有电流显示且电流在变化, 这样可判断互感器已损坏。

2) 主电路接口板电流、电压检测通道被损坏, 也会出现过流。

4 变频器的日常维护

1) 应定期进行清灰除尘。由于变频器内部器件紧凑, 内部积灰很难用风机或吸尘器清除干净, 这就需要对变频器解体, 进行吹灰除尘。对控制板上的积灰, 要用毛刷重点处理, 以利于部分元器件的散热。另外, 由于个别类型变频器整流部分的集成二极管之间绝缘距离较小, 积灰过多容易使整流块损坏, 对此更要增加吹灰除尘的次数。

2) 应定期更换零部件。变频器中不同种类的零部件使用寿命不同, 并随其安装的环境和使用的条件而改变。日常维护时应加强设备的点检。巡检随时注意观察变频器运行状态、发现异常及时更换。

采用变频器作为异步电动机驱动器, 尽管采用先进工艺和器件制造出来的可靠性非常高, 但如果使用不当或偶然事件也会造成变频器的损坏。要想在生产过程中, 使用好变频器, 熟悉变频器的结构原理, 对技术人员尤为重要。

参考文献

[1]陈伯时.交流调速系统 (第2版) [M], 机械工业出版社.