我們(men) 日常生產(chan) 和生活所使用的電源,是固定頻率(50Hz)的交流電。變頻技術,就是通過技術手段,來改變用電設備的供電頻率,進而達到控製設備輸出功率的目的。變頻技術隨著微電子學、電力電子、計算機和自動控製理論等的發展,已經進入了一個(ge) 嶄新的時代,完全成熟的技術,也使其應用進入了一個(ge) 新的高潮。它是通過變頻調速改變軸輸出功率,達到減少輸入功率節省電能的目的。是感應式異步電動機節能的重要技術手段之一。
自1956年世界上第一個(ge) 晶閘管誕生到現在曆時近半個(ge) 世紀,隨著電子技術的飛速發展,變頻控製器從(cong) 控製模塊、功率輸出和控製軟件都已完全成熟,在提高性能的同時,功能上也有較大的擴展,很多專(zhuan) 用變頻設備附帶簡易PLC功能,再加上產(chan) 品價(jia) 格的降低,為(wei) 變頻器的應用打開了廣闊的市場。
對於(yu) 異步電動機通過調速達到節能目的方法很多,如:調壓調速,又稱為(wei) 滑差調速;變極對數調速和品閘管串極調速等等,根據不同的負載性質,有針對性的選擇。在各種調速節能中,利用變頻調速,是異步電動機調速效果最好、最成熟、最有發展前途的節能技術。
一、常用的變頻器分為(wei) 低、中、高壓變頻器。
1 、低壓變頻器是指400V工控變頻器。電子技術中將交流變成直流稱順變,也稱整流。交流變直流的變頻器通常稱整流器。將直流變為(wei) 頻率可調的交流電流就稱逆變。把工頻電源(50Hz)交流變成任意頻率、任意電壓的逆變裝置稱為(wei) 變頻器。從(cong) 其電路的結構上分為(wei) 交—直—交和交—交變頻器。交—直—交變頻器按照交流電機電源電壓的控製方法的不同,分為(wei) 電壓型和電流型兩(liang) 種。
改變變頻器的輸出電壓或輸出電流有二種不同的方法,即PAM脈衝(chong) 幅值調製控製和PWM脈衝(chong) 寬度調製控。
PAM因為(wei) 受晶閘管換流時間的限製不能工作在高頻下,PWM輸出脈衝(chong) 的幅值恒定,通過控製逆變器輸出電壓的導通脈衝(chong) 頻率和寬度來同時改變輸出頻率和電壓,運用晶體(ti) 管、可關(guan) 斷晶閘管具有高速開關(guan) 特性和自關(guan) 斷特性,來做逆變器開關(guan) 元件,采用PWM方式變得更容易實現,為(wei) 此大多數逆變器都采用PWM控製方式。
2、中、高壓變頻器:所謂中高壓變頻器,指應用在600V以上的至10KV運轉調速設備上的變頻控製器。中壓有600V、1000V。3000V、6000V和10KV等屬於(yu) 中高壓變頻器。因為(wei) 其輸入輸出電壓等級較高,在結構上必需有整套高壓投入切換設備,采用功率單元串聯疊加的高壓輸出方式,借助計算機控製,經高壓母線、斷路器移相變壓器、功率單元、控製器等組成完整的高壓變頻控製係統。
交流變頻調速控製器是集電力電子、自動控製、微電子學、電機學等各種技術於(yu) 一身的高新技術,變頻的調速技術是現代IT產(chan) 業(ye) 尖端技術,涉及到光纖通訊、計算機、數據並行處理等是多種高新技術的結合,與(yu) 傳(chuan) 統行業(ye) 耗能大、應用最廣泛的電力拖動、風機、水泵等多種行業(ye) 應用異步電動機的設備,進行節能改造實現完美結合。
二、變頻器控製對像
變頻器應用,可分為(wei) 兩(liang) 大類:一種是用於(yu) 傳(chuan) 動調速,另一種是各種靜止電源(靜止電源暫且不講)。變頻傳(chuan) 動調速,其應用目的就是通過對電機調速來達到節約能源。控製對象就是在動力設備上實現電—機轉換的電動機。這是由感應式異步電動機的性能和特征決(jue) 定,其次是由於(yu) 所帶的負載對電機調速的負荷適應性所決(jue) 定。由電機轉速的數學公式我們(men) 知道,電機的實際轉速,主要取決(jue) 於(yu) 電機定子的旋轉磁場( n1=t*f/p) 。
對一個(ge) 繞製好的電機,其旋轉磁場轉速完全取決(jue) 供電頻率,t 為(wei) 時間常數,P為(wei) 電機的極對數,n1正比電源頻率f,從(cong) 電機的結構上我們(men) 看到定、轉子之間沒有任何電的連接,基於(yu) 磁場感應和機械慣性,轉子的轉速和定子旋轉磁場的轉速總是不同步,差一個(ge) 轉差數(一般為(wei) n1的1%——1.8%,)稱為(wei) 轉差率S,由此可見電機的轉速也正比於(yu) 電源的頻率。n2=t*f(1-s)/p從(cong) 異步電動機變頻時機械特性曲線中,我們(men) 不難看出轉速的變化對電機的轉矩影響較小,對於(yu) 傳(chuan) 動機械功率要求完全可以滿足。變頻調速控製是在降低輸出頻率的同時輸出電壓也相應降低,轉矩正比輸出電壓。轉矩也會(hui) 有些減少。這種純電氣調速係統是人為(wei) 地改變電動機的機械特性來獲得不同的轉速,直接與(yu) 拖動機械相連接不需原機械設備做任何調整,這對於(yu) 節能改造成本,保持原有機械性能都大有好處。變頻傳(chuan) 動調速的特點是:
1 、不用改動原有設備包括電機本身;
2、可實現無級調速,滿足傳(chuan) 動機械要求;
3、變頻器軟啟、軟停功能,可以避免啟動電流衝(chong) 擊對電網的不良影響,減少電源容量的同時還可以減少機械慣動量,減少機械損耗;
4、不受電源頻率的影響,可以開環、閉環手動/自動控製;
5、低速時,定轉矩輸出、低速過載能力較好;
6、電機的功率因數隨轉速增高功率增大而提高。使用效果較好。
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