變頻器在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用

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1、變頻器在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用姓名許政單位電力廠工種電工申報(bào)級別高級技師時(shí)間2010年10月15日10變頻器在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用電力廠許政【摘要】：主要介紹了變頻器的工作原理、調(diào)速性能和節(jié)能作用，指出變頻器在工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用中取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。要根據(jù)現(xiàn)場情況做好變頻器的選型、安裝與日常維護(hù)工作?！娟P(guān)鍵詞】：變頻器；節(jié)能；工業(yè)企業(yè)；應(yīng)用概述由于變頻器應(yīng)用的廣泛性，決定了變頻器市場容量非常龐大據(jù)有關(guān)資料研究，2007年中國低壓變頻器規(guī)模達(dá)110億元，2008年中國高壓變頻器市場規(guī)模達(dá)39億元。廣東一省而言；低壓變頻器市場規(guī)模就達(dá)35億。此外

2、，作為節(jié)能的公認(rèn)產(chǎn)品，變頻器在目前舉國上下節(jié)能減排的大環(huán)境下，更將有更大的發(fā)展，國務(wù)院甚至將高壓變頻器作為全國電廠節(jié)能減排重要產(chǎn)品予以推薦。我廠在風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備上也廣泛應(yīng)用了變頻器。比如：東方銅業(yè)公司、精鋅冶煉廠、熱電廠等單位的風(fēng)機(jī)就應(yīng)用了羅彬康完美無諧波高壓變頻裝置；鉛鋅冶煉廠風(fēng)機(jī)采用了施耐德中壓變頻器。全集團(tuán)公司各個(gè)生產(chǎn)單位都廣泛應(yīng)用了低壓變頻器。1．變頻器技術(shù)的發(fā)展變頻器技術(shù)的發(fā)展，其中主要以變頻器控制方式的發(fā)展和電力電子器件的發(fā)展作為基礎(chǔ)的。很久以來，人們在交流電機(jī)調(diào)速方面進(jìn)行了大量的研究。由脈寬調(diào)制到變頻變壓VVVF技術(shù)，自20世紀(jì)80年代起，變頻器

3、進(jìn)行了商業(yè)化；后來，隨著磁場定向控制理論，異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方法等的出現(xiàn)，成為矢量控制型變頻器的理論基礎(chǔ)。1985年，德國迪普布羅克首先提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，1995年，ABB首先推出了直接轉(zhuǎn)矩控制通用變頻器，其動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)已達(dá)到小于2ms，不帶速度傳感器(PG卡)也可以達(dá)到±O．1％的速度控制精度。電子元器件的長足發(fā)展是變頻器技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，從第一代晶閘管(SCR)到門極關(guān)斷晶閘管(GT0)、雙極型電力晶體管(GTR)，再到半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)、MOS控制晶體管(MCT)及目前普遍廣泛應(yīng)用的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。另外，集成

4、功率模塊(ISPM)的開發(fā)應(yīng)用，將整流電路、逆變電路、控制回路、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、電源電路全部整合在一個(gè)模塊內(nèi)，使變頻器的體積大大縮小，成本大大降低。102．變頻器概況變頻器作為一種能源轉(zhuǎn)換的節(jié)能設(shè)備，隨著技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的自關(guān)斷化、模塊化、交流電路開關(guān)模式的高頻化和控制手段的全數(shù)字化等促進(jìn)了變頻裝置的小型化、多功能化，靈活性和適應(yīng)性不斷增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。2．1變頻調(diào)速的基本控制方式異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n=60f／P(1)n——同步轉(zhuǎn)速，r／min；f——供電電源頻率，Hz；p——電機(jī)磁極對數(shù)。由(1)式可知，改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻

5、率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，即可改變異步電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。2．2變頻器的基本構(gòu)成變頻器分為交一交和交一直一交兩種方式。工業(yè)中常用的通用變頻器為交一直一交形式，又稱為間接式變頻器，是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再把直流電變換成頻率可控制的交流電去驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。其基本構(gòu)成如圖（1）所示。圖（1）變頻器的基本構(gòu)成10變頻器由主電路(包括整流器、中間直接環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。整流器把三相交流電整流成直流電；逆變器是利用半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，通過有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出；中間直流

6、環(huán)節(jié)作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)與感性負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)交換無功功率，緩沖無功能量?？刂齐娐酚蛇\(yùn)算電路、檢測電路、控制信號和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對逆變器的開關(guān)控制和各項(xiàng)保護(hù)功能。2．3工作原理控制系統(tǒng)由變頻器主電路和外部二次控制電路組成。見變頻器的主工作電路圖(2)。變頻器經(jīng)接觸器串接于電源與被控三相異步電動(dòng)機(jī)之間，變頻器內(nèi)部由整流器(整流模塊)、濾波器(濾波電容)和逆變器(大功率晶體管模塊)三個(gè)主要部件和以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)構(gòu)成。主回路是先將工頻交流電通過整流器變成直流電，經(jīng)濾波后，再經(jīng)過逆變器通過給定輸入控制量，將直流電變成可控頻率、電壓的交流電，供給三相交流異步電

7、動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行。圖（2）變頻器主工作電路圖2．4變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)10變頻調(diào)速是調(diào)速性能最好且最具有發(fā)展前途的調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速產(chǎn)品是工業(yè)發(fā)達(dá)國家中用于三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要產(chǎn)品，占90％左右。其主要優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能效果好，可高達(dá)55％以上；調(diào)速范圍寬，調(diào)速比可達(dá)到20：1；啟動(dòng)及制動(dòng)性能好，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、自動(dòng)平滑加減速及快速制動(dòng)；保護(hù)功能完善，可實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓、過載、過流、瞬間停電、短路、失速等多種保護(hù)方式，且能實(shí)現(xiàn)故障判斷顯示；易于在電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。3．變頻器的應(yīng)用3．1變頻器在泵類負(fù)載中的應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)通過改變電動(dòng)機(jī)定子電源

8、頻率來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，相應(yīng)地改變機(jī)泵的