变频调速技术在矿山中的应用

变频调速技术在矿山中的应用
变频调速技术在矿山中的应用

目录

1 概述

2 变频器在地下矿山中的应用

2.1变频调速技术在矿井提升机中的应用

2.2 变频调速技术在空压机中的应用

2.3 变频调速技术在矿井通风机中的应用

3 选择变频器应注意的事项

3.1 根据工艺要求选择变频器

3.2 主要应考虑的技术规格和技术参数4未来高压变频器调速技术的发展

5 结束语

变频调速控制在矿山中的应用

1概述

变频器是利用交流异步电动机同步转速随电源频率变化而变化的特性,实现电动机调速运行的装置。自变频器产生于20世纪60年代以来,变频器便以其可很好的实现异步电动机的无级调速;可方便的进行恒转矩调速和恒功率调速;调速范围广平滑性较好、机械特性较硬;可实现有效的节能等优点广泛的应用于工业领域的各个方面。在20世纪70年代,随着大功率晶体管(GTR)的问世,即场效应晶体管的出现和性能不断提高,使得变频器的性能有了极大的完善和发展。近年来,变频器向着更高性能、更大容量以及智能化方向发展。本人常年工作在煤矿生产运行的第一线,对变频器在矿业的生产中有一定程度的了解,在此就变频器在矿业中的重要作用做一个大致的介绍。

矿山按产品类型可分为煤矿、金属矿和非金属等;按采掘方式可分为露天开采矿山和地下开采矿山两大类。由于本人常年工作于煤矿生产第一线,本文讲主要介绍变频调速器在煤矿中的应用的现状和应用前景。

地下矿山的生产较露天矿山复杂。由于井下生产的空间窄小,使生产设备环境潮湿、阴暗,粉尘大、噪音大、振动大、并有塌方的危险,工作条件十分恶劣。因此,井下生产设备的体积受限,这些设备以小型化为主,体积小、重量轻,对电气传动的要求不高。但提升、排水、通风、压气等固定设备是地下矿山的要害部门,也是耗电大户,因此,这些设备的安全运行和节能就显得至关重要。

根据我们多年来从事矿山电气传动的经验及在矿山进行变频调速的应用实践,我认为,在矿山应用变频调速技术对于提高矿山生产设备的效率,节约电能都是至关重要的。但遗憾的是在矿山应用变频调速技术还很不普遍,除了因变频器的投资问题外,与人们对变频器的认识不夠有关,也与不能正确了解矿山设备对变频器的特殊要求、不能正确地应用变频器、因此所带来的负面影响有很大关系。

本文主要介绍目前矿山应用变频器的状况,矿山设备对电气传动的特殊要求,如何正确地选用变频器以及未来高压变频器的发展等。

2变频器在地下矿山中的应用

2.1 变频调速技术在矿井提升机中的应用

矿井提升机是地下矿山运输的主要设备。它是用一定的装备沿井筒运出矿石、废石、升降人员及材料、设备等运输环节。矿井提升设备按井筒倾角可分为竖井提升设备和斜井提升设备;按提升容器可分为罐笼提升机和箕斗提升机等;按提用途可分为主提升机(专们或主性提升矿石,一般称为主井提升机),副井提升机(提升废石、升降人员、运送材料和设备等,

一般称为副井提升机)和辅助提升机(如天井电梯、检修提升等)。

矿井提升是地下矿山生产的咽喉,所以,无论哪种提升机,对电气传动的要求都很高,因为电气传动系统性能的优劣,可靠性的高低,都直接关系到矿山生产的效率和矿山生产的正常进行。对矿井提升机电气传动系统的要求是:有良好的调速性能,调速精度高,四象限运行,能快速进行正、反转运行,动态响应速度快,有准确的制动和定位功能,可靠性要求高等。

目前,我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有:对于大型矿井提升机,主要采用直流传动系统,有采用直流电动机-直流发电机系统和晶闸管变流器-直流电动机系统;这两种系统都存在着直流电动机固有的缺点,如效率不高,维修工作量较大等。对于中、小型提升机,则多采用交流电气传动系统,如采用交流绕线式电动机,使用电机转子切换电阻调速,这种电气传动系统虽然设备简单,但它是有级调速,调速性能差,效率低,大量的电能消耗在电动机转子电阻上,而且可靠性也差。

将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。我国已有几台大型矿井提升机采用交-交变频调速系统,取得了很好的效果,但其缺点是功率因数不高,谐波大,需加谐波和功率因数补偿装置。随着变频调速技术的发展,交-直-交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机中应用。例如国外已有矿山将有源前端三电平变频器应用于矿井提升机上,据介绍,采用这种变频调速的交流提升机可以克服直流调速系统和交-交变频调速系统的缺点,是提升机电气传动的发展方向。对于小型交流提升机已有成功应用变频器的实例,如山东风光电子有限公司和东营市东萃科技有限公司合作开发的变频器,成功地应用于山东宁阳县华宁煤矿的380V,180kw 的交流提升机上。

2.2 变频调速技术在空压机中的应用

空气压缩机是地下矿山生产的重要设备之一,它生产压缩空气,用以带动风动凿岩机、风动装岩机等设备以及其它风动工具,其耗电量在矿山总耗电量中占有相当大的比重。深入分析空气压缩机的电能消耗情况,找出节能潜力,实现空气压缩机的节能运行,将会降低矿山生产成本,提高其经济效益。现以凡口铅锌矿为例说明:

凡口铅锌矿坑口空压机站共有6台空气压缩机,其中4台为日本日立空气压缩机。4台日立压缩机型号:BTD2,排气压力7kg/cm2,排气量103m3/min属两级压缩活塞式压缩机,其拖动电机型号EFOU,额定功率450kW,额定电压380V,额定电流892A,采用Y/Δ降压起动方式;2台国产空气压缩机(活塞式空气压缩机),其拖动电机为高压(6kV)同步电动机。6台空气压缩机采用并联运行方式。一般情况下,只运行2~3台(其中一台国产空气压缩机)其余的空气压缩机作为备用。空气压缩机站的容量是按最大排气量并考虑备用来确定的,然而在实际的使用过程中,用气设备的耗气量是经常变化的,当耗气量小于压缩空气站的排气量时,便需对空气压缩机进行控制,以减少排气量使之适应耗气量的变化,否则空气压缩机排气系统的压力会升至不能允许的数值,使空气压缩机和用气设备的零部件负载过大,并有发生爆炸的危险。凡口铅锌矿4台日本日立空压机采用的是多级压力节流进气控制

方式:即当压力低于6.2Mpa时,打开全部进气阀,压缩机组以100%负荷率状态运行;当压力达到6.2~6.5Mpa时关闭隙阀,压缩机组以75%负荷率运行;当压力达到6.8~7Mpa时,关闭一个进气阀,压缩机组以50%负荷率运行,当压力达到7Mpa时关闭所有进气阀,压缩机组进入空载运行状态.由于活塞式空气压缩机的起、停有着严格而复杂的规程,不允许频繁起停。为了满足井下用气量的变化,一般由调度人员根据井下用气量的时间变化特点,把一天分为几个时段,每一个时段需要开的空压机台数由该时段内最大用气量决定。在该时段内,空压机不允许增开或停开(特殊情况除外)。地下矿金属矿山的空压机站多采用这种方式,但这种控制方式很显然存在一些比较大的缺点:

(1) 据统计,压缩机组75%负荷运行率为41%,50%负荷运行率为14%。无论空气压缩机是处于75%、50%还是空载运转状态,管网压力较正常供气压力要高,井下用气量很显然要小于供气量,而这时各台空气压缩机仍然全速生产压缩空气,带来了不必要的电能浪费。

(2) 节精度低,在某一进风量工作状态下压力波动大,特别在生产用风量变化频繁时期内(用风量大且变化频繁),不能稳定风压;

(3) 阀门动作值在一次整定后经常会变,有时会使整个压风系统工作压力偏高,增大了单位压风量的功耗;

(4) 当空压机运行在75%、50%进气量的工作状态下,进气流速增大,造成进气过程压风量的损失,降低了压风机的效率。

因此有必要对现有的调节方式进行改进,以节约电能,提高空压机的运行效率。我院和凡口铅锌矿合作,用变频调速对其空压机站进行技术改造。

空压机恒压自动控制变频调速系统结构如图1所示:

图1 空气压缩机恒压控制变频调速系统框图

图1 空气压缩机恒压控制变频调速系统框图

空压机恒压自动控制变频调速系统可实现对5#空压机和6#空压机的轮换控制。5#空压机和6#空压机均可由新老两套系统拖动,这样做有两个目的:伒5#空压机出现故障需要检修时,新系统可迅速切换到6#机,以提高恒压控制变频调速系统的利用率;当新系统出现故障需要停车检修时,能够很快地投入老系统运行,不致于影响正常生产;当管网压力超出恒压调节范围时,系统发出增开或者减开一台空压机。

系统于2003年4月2日在山东安阳矿业有限公司洪村煤矿通过了验收,正式移交生产使用,系统运行十分正常,满足了生产的需要,达到了预期的目的。本系统的目的是为了节能,根据山东节能服务站对本系统做的节能测试:采用本空气压缩机恒压控制变频调速系统平均每天节电量2226kWh。按照年工作日330天计,则采用恒压控制变频调速系统每年可节电734629kWh,按照山东矿业有限公司洪村煤矿现行电价0.52元/kWh计,每年可节约电费38.20万元。本系统总共投资70万元,两年内即可收回全部投资。本系统应用的成功为活塞式空气压缩机的节能运行提供了重要的新手段,对于企业节能降耗,提高企业经济效益有重要意义,有广阔的推广应用前景。

2.3 变频调速技术在矿井通风机中的应用

矿井通风机是地下矿山生产的主要用电设备之一,其节能运行在矿山节电中占有重要的地位。矿井通风机一般采用异步电机或同步电机拖动,恒速运转,一般容量大,电机供电电压高(6kV或10kV)。

矿山建设的特点是:巷道逐年加深,产量逐年增加,所需的通风量逐年上升。但矿井通风机在设计选型时,往往是按最大开采量时所需的风量为依据的,一般都留有余量,因此矿井在投产后几年甚至十几年内,矿井通风机都是处在低负载下运行。此外,通常矿山井下作业不均衡,一般夜班工作人员少,所需风量也小,在节假日时,可能只有泵房等固定的井下场所的值班人员工作。尽管井下人员少,但也得照常向井下送风,矿井通风机一般不调节风量,若要调节风量时,传统的方法是调节档板。这种办法虽然简单,但从节能的观点看,是很不经济的。图2所示为几种调节风量的方法节电比较。

图2 不同风量调节方法功率消耗曲线

图2中:1—挡板法;2—前导器法;3—液力耦合器;4—绕线电动机切换转子电阻调速法;5—变频调速法。

由图2可见,变频调速法在各种风量调节方法中是最理想、最有效、最节能的调节方法。有关变频调速技术在矿井通风机中的应用,仍以山东安阳矿业有限公司洪村煤矿为例说明。

该矿的矿井通风机都采用高压电机传动,有高压同步电机和高压异步电机两大类。由于矿井通风机是矿山的耗电大户,节电潜力很大,但它又是高压电机传动,实现变频调速有一定困难。为了实现更佳有效的节能变频,山东安阳矿业有限公司洪村煤矿引进了同步电机直接高压变频器,节能效果十分显著。新风井的矿井通风机采用6kv,880kw高压一步电机传动,高压变频器采用高压变频器采用SIEMENS公司的SIMOVERT MV型三电平高压变频器。于2004年9月投入运行,节电效果也是十分显著的。下面分别简要介绍这两种高压变频器。

(1) 同步电机直接高压变频器

同步电机高压变频器主要有两类,即他控式变频调速系统和自控式变频调速系统。他控式变频调速系统所用的变频装置是独立的,其输出频率直接由速度给定信号决定,属速度开环控制。自控式变频调速系统可以使同步电机不存在失步和振荡等问题,所以一般都采用自控式运行。

新引进的这种同步电机直接高压变频调速装置是采用交-直-交电流型变频调速系统,属自控式变频调速系统,它由变频器、同步电机、转子位置检测器以及控制系统组成。变频器主电

路采用晶闸管串联组成的高压阀串作为功率元件,它是利用同步电机的反电势来关断逆变器的晶闸管,它没有强迫换流电路,因而主电路结构简单。变频器的框图如图3所示。

图3 同步电机变频调速系统原理框图

图3中,硬件全套设备由高压开关切换柜(图中未表示出)、整流柜、逆变柜、励磁柜、控制柜、操作台及交流进线电抗器、直流平波电抗器、转子位置检测器、光电编码器等到部分组成。

根据山东安阳矿业有限公司洪村煤矿生产的情况需要,本高压变频器按周期性的固定频率运行,早班(7:00~16:00)变频装置运行在40Hz,中班(16:00~19:00)运行在35Hz,在19:00~2 0:00期间为放炮时间,变频器运行于40Hz,20:00~23:00运行在35Hz,23:00~24:00期间为放炮时间,变频器运行于40Hz,0:00~3:00井下作业人员很少运行于28Hz,3:00~4:00

期间为放炮时间,变频器运行于40Hz,4:00~7:00运行于28Hz。

经山东节能服务站的节能测试及能量平衡测试,以及山东安阳矿业有限公司洪村煤矿风井的实际记录,在正常生产期间,节电率达42%;节假日时变频器运行于28Hz,节电率达73%。年节电为192.3万kWh,在不到一年的时间内,就由节电费用收回到了高压变频器的全部投资,经济效益十分显著。

(2) 异步电机三电平高压变频器

在成功引进利用了南风井同步电机直接高压变频器的基础上,根据深部开采的需要,对洪村煤矿风井的矿井通风机进行改造,我院和有关单位合作,经过论证,最终决定采用引进WOODS轴流式风机和Siemens公司的SIMOVERT MV三电平高压变频器。该变频器的原理图如图4所示。

图4 三电平变频器主电路原理图

但SIEMENS公司实际提供的这种三电平高压变频器的系统如图5的框图所示。

由图5可见,6kV高压电源经三绕组降压变压器降压,2组二次侧绕组(接法△、Y),电压各为1.2kV,经各自的6脉冲整流桥整流成直流,直流电压为3240V(正负电压各为1620V)经三电平逆变器变频变压,可输出频率可变的0~2300V的三相交流电压;经滤波器滤波后,再经升压变压器升压至6kV,供给6kV高压电动机调速。

图5 新风井高压变频器系统框图

新风井高压变频器原订为直接高压变频器,但由图5可见,这实质上是一台高低高式高压变频器,因为它不仅有降压变压器,而且也有升压变压器。不过经我们对其进行了计算机仿真,其结果表明,尽管它是高-低-高式高压变频器,但并不影响它在生产中的应用。

根据洪村煤矿矿目前的生产情况,高压变频器的运行情况是:白班和中班,高压变频器运行于40Hz,在晚班,由于井作业人员很少,高压变频器则运行于30Hz,在节假日,则运行于更低的频率。据此,计算出节电效果,年平均节电为56%,年节电357.9万kWh,节电效果显著达到了原计划的节电目标。

3选择变频器应注意的事项

变频器,特别是高压变频器价格昂贵,如选择不当,达不到节电和提高生产效率的目的,

以致造成浪费和不必要的麻烦和损失。在这里,提供一些选择变频器的意见,供参考。

3.1 根据工艺要求选择变频器

(1) 电机调速虽是风机、水泵节能的有效途径,但并非凡是风机、水泵都能采用调速节电。对于工艺参数基本稳定,不需要调速的风机、水泵可以采用高效节能电机和高效节能风机,以提高系统效率。对于已建成而配置不合理的风机可以通过采用更换电机,调节叶片角度等方法达到节电的目的。选择调速节能时应注意:风机、水泵的转速变化范围不宜太大,通常最低转速不少于额定转速的50%,一般调速范围在100%~70%之间为宜,因为当转速低于额定转速的40%~50%时,风机、水泵本身的效率明显下降,是不经济的;调速范围确定时,应注意避开机组的机械临界共振转速,否则调速至该谐振频率时,将可能损坏机组。

(2) 进行可行性分析

在选择要进行的变频调速的设备对象以后,应从提高效率或提高产品质量的需要情况,从节约电能的情况进行分析、计算,并与变频器的投资进行比较,计算出变频器的投资回收期。一般来说,如能从节约的电费或从提高产品质量、提高效率等方面所得的收益中,在两年内偿还变频器的投资,都应认为是可行的。同时还应分析外部条件是否满足变频器的使用要求。

(3) 变频器的可靠性

变频器的可靠性如何,直接决定了变频器能否成功地应用于生产。这是选择哪种变频器的首要条件。有的矿山所购买的变频器可靠性不高,加之自身的维修技术力量不强,变频器出了故障,只好仃下,甚至弃用。造成损失,同时也为变频器的继续推广应用带来负面影响。

(4) 根据生产厂家提供的技术规格和技术参数来选择变频器在按工艺要求、电源条件、场地及容量等选择了变频器方案后,再具体到选择哪个厂家的哪种高压变频器。在选择变频器时可以根据厂家提供的产品样本等技术资料及报价表来选择。

变频器的制造厂家和经销商都会向准备购买变频器的用户提供样本及报价。在样本中,厂家公开说明其产品种类、特性、技术指标和特点,用户在订货前通过对产品样本资料可以对其产品有大概了解。因此对产品样本的阅读和了解是比较各厂家变频器性能的重要依据。

3.2 主要应考虑的技术规格和技术参数

(1) 型号

各厂家生产的变频器的型号多是系列号和容量的组合,通过对型号和规格得了解,可以确认该厂家生产的品种,对用户来说,不一定会使用到全系列的变频器,但可以从型号、规格、所采用的功率元件、控制技术等方面判断厂家的实力和生产态势,甚至可以从一个方面判断其产品质量。产品品种齐全,容量覆盖范围大,功率元件及控制技术先进的厂家,一般来说其实力强,生产态势好,产品质量一般来说也会有较好的保障。

(2) 效率

变频器效率的高低,直接关系到变频器调速节能的多少,因为在变频器运行时,变

器本体也要消耗一部分电能。一般来说直接高压变频器的效率都可达到0.97~0.98,而高-低-高式高压变频器由于多一个变压器的损耗,使其系统效率有所降低。

(3) 功率因数

在整个调速范围内,功率因数的变化是一项重要指标。最好是在整个调速范围内功率因数都保持在0.95以上,以使其符合国家标准GB3485-83的标准,这只有电压型变频器和IGBT单相变频器串联的高压变频器能够满足此项规定。而电流型变频器较难满足这项要求。

(4) 谐波

国家对电网谐波有严格要求。限制用户非线性谐波设备注入电网的谐波电流,是限制电网电压正弦波畸变的关键。所用的高压变频器的谐波(即装置对电网产生的谐波)必须符合国标GB/T14549-93“电能质量、公用电网谐波”的规定,在国际上要符合IEEE-519标准的规定。对于电流型变频器如采用六脉冲整流,则5次、7次谐波都超过了这个标准,应采用12脉冲整流或附加谐波补偿措施。

(5) 输出容量和额定输出电流

变频器输出容量以kVA或kW表示,它代表可以供给电动机的输出功率。用kW表示时,一般以四极标准电机为基础考虑;用kVA表示,需进行核算。额定输出电流是在额定电压下变频器能够连续输出的电流值。在以输出容量为标准选择了变频器以后,还应对额定输出电流进行核算,以使电动机的额定电流不要超过变频器的额定输出电流。

(6) 率范围

由最低使用频率和最高频率定义调速范围。最低使用频率的意思与起动频率不同。起动频率很小时,并不一定能使电机从该频率起动。变频器要对最高频率设定,对风机、水泵的最高频率应设定(即箝位)在50Hz,所有的变频器都可满足这个要求,在选择变频器时可不作考虑,但使用中需注意此点。

(7) 电源容量和允许电压变化范围

供给变频器的电源容量应足够大,电源电压变化范围应在变频器允许的范围。用户在选择变频器时应根据自己电网容量及电网电压的变化情况,对变频器进行选择。曾有一个矿山因电压波动范围超过了变频器的允许范围,而使变频器不能正常应用。

(8) 保护功能

变频器样本中一般表明其保护功能,这是为了检测出变频器的异常情况和防止外部原因及内部异常对变频器造成损害,保护变频器正常运行和变频器安全可靠。因此保护种类是否齐全、完善,从一个方面反映变频器质量和运行的安全可靠性。

(9) 价格

变频器价格是用户最关心的问题之一,用户应了解厂家或经销商所报出的价格的具

体含义和具体内容,及服务内容,以及任选件价格等。还应与其它厂家的变频器进行综合比较。然后根据自己所能接受的报价选取最合适的变频器。

4 未来高压变频器调速技术的发展

变频器在交流变频调速技术是强弱电混合的形式,而且是机电一体的综合技术,从这方面就可以更好的来处理巨大的电能转换的形式,而且在这方面又要处理信息的收集情况,变换和传输是有一定的效果,因此它必定会分成功率和控制两大部分的形式,按照这样的比较的话,那么出现的效果也有了很大的转动的,从技术方面的问题来考虑这样的情况。

前者要解决与高压大电流有关的技术问题,后者要解决的软硬件控制问题。因此,未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展,其主要表现为:

1、高压变频器将朝着大功率,小型化,轻型化的方向发展。

2、高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加(器件串联和单元串联)两个方向发展。

3、更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。

4、现阶段,IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色,SCR、GTO将会退出变频器市场。

5、无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。

6、全数字化、自动化:参数自设定技术;过程自优化技术;故障自诊断技术。

7、应用32位MCU、DSP及ASIC等器件,实现变频器的高精度,多功能。

8、相关配套行业正朝着专业化,规模化发展,社会分工将更加明显。

随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的发展,电气传动技术正面临一场新革命。在电气传动领域,变频调速系统因效率高、性能好而成为主流。受益于节能减排、节能改造以及变频节能等绿色环保战略的拉动,作为变频调速的重要设备,变频器产业成为未来几年市场潜力非常巨大的产业之一。

信息技术的发展带动了变频技术的发展,变频调速因具有调速精度高、启动能耗低、占地少、工艺先进、功能丰富、操作简便、通用性强以及易形成闭环控制等特点,被认为是最理想的调速方案。

高压大功率变频器因其在电磁兼容、电磁辐射和串联技术等方面存在很大的技术开发难度,因此也成为世界各大电气公司竞争的热点。目前国内诸多变频器生产厂家都在高压变频器领域投入大量的人力与物力,力求在目前矢量变频器技术方面占领制高点。尽管如此,变频器的核心器件始终依赖进口,成为制约国产变频器发展的瓶颈。

为应对来自不同领域的挑战,矢量变频器也在不断更新换代,产品越来越多样化。总的来说,新一代的变频器具有以下特点:全数字化、功能齐全,能够补偿负载变化,特别是分布式的具有通信、联网功能并具有可编程功能。简单或行业专用的矢量变频器以及实现了机电一体化、小型化。网络化和系统化,通过网络连接减少生产成本,通过现场总线模块,将不同型号的变频器以同一种编程语言和通信协议进行组态。

此外,伴随新型高压电力电子器件的问世,高压和中压变频器也有长足的发展。在今后的几年内,矩阵式变频器、绿色变频器等新型变频器将会面世。

5结束语

中国大部分用户对于应用变频器首先是通过国外变频器来获得认识的,因此中国变频器产业的发展与生俱来便是处于与狼共舞的状态。据统计,我国仅待调速技能的风机就有4000万台,耗电约1500亿kwh,节能潜力达450kwh/年;我国电网总容量为3.5亿kw,电机年耗用量约为86724亿kwh,其中高压电机占50%~60%,这是一个庞大的市场。据统计我国1993年变频器总销售额为4亿元,1995年为7亿元,1999年为20亿元,可见调速变频器尤其是高压变频器市场还处于初期开发阶段,但其20%~30%的高速增长速度吸引了众多的厂家和资金注入,市场竞争加剧。以高压变频器应用市场为例,它具有广阔而光明的市场需求。变频器产业可能就像汽车产业一样成为主要产业,成为国家工业支柱及命脉。然而这个市场并不是现成的,需要人们去开发。目前,大多数人甚至还没有认识到通过变频器技术到底能实现些什么。因此,为了使变频器产业向着更加美好的未来发展,我们应该不断的开拓市场,并且不断的创新,只有这样,才能在机遇与风险并存的现代社会竞争中立于不败之地。

《中华人民共和国节约能源法》第39条,已将变频调速技术列为通用节能技术加以推广。在矿山推广应用变频器节能是重要目的之一,如风机、水泵;同时也有提高生产效率、降低维修工作量、提高产品质量等目的,如电铲、牙轮钻机、矿井提升机等。在矿山应用变频器和其它工业部门有相同之处,也有不同之处,如电铲、牙轮钻机、矿井提升机等设备应用变频器有一豺特殊要求,所用的变频器还有一些技术开发工作要做。建议有关科研院所、变频器生产厂家和矿山用户共同合作,开发我国矿山设备使用的变频器。

参考文献

[1] 采矿手册[M]. 冶金工业出版社,1991,(6).

[2] 张永惠. 高压变频器的选择[J]. 变频器世界,1999,(6).

[3] 李虹.变频调速在矿山节能中的应用[J].变频器世界,2003,(8).

交流变频调速技术发展的现状及趋势

交流变频调速技术发展的现状及趋势 概述 交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术,其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展,将先进技术推广到生产实践中去,交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。 变频调速技术概述,常用电力电子器件原理及选择,变频调速原理,变频器的选择,变频调速拖动系统的构建,变频技术应用概述,变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。 在理论上以必需、够用为原则;精心选材,努力贯彻少而精、启发式的教学思想; 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家知道,从大范围来分,电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现,性能好,因此,过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是,由于采用直流电源,它的滑环和碳刷要经常拆换,故费时费工,成本高,给人们带来不少的麻烦。因此人们希望,让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式;由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代,由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展,才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式,乃至直流电动机调速系统,而成为电气传动的中枢。 要学习交流电动机的变频调速技术,必须有电力拖动系统的知识。因此,先温习电力拖动系统的基础知识。电力拖动系统由电动机、负载和传动装置三部分组成。描写电力拖动系统的物理量主要是转速,n和转矩T(有时也用电流,因转矩和电动机的电枢电流成正比)。两者之间的关系式称为机械特性。 交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置,用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法,起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统,直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。 变频调速是通过变频器来实现的,对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验,比较简便的方法有三 种 对于可调速的电力拖动系统,工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 20世纪70年代后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中,变频调速具有绝对优

变频技术的发展趋势及其应用

变频技术的发展趋势及 其应用 公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

变频技术的发展趋势及其应用 0引言 在工业生产及国计民生中电机的使用十分广泛,电机的传动方式一般分为直流电机传动及交流电机传动。过去由于交流电机实现调速较困难或某些调速方式低效不够理想,因而长期以来在调速领域大多采用直流电机,而交流电动机的优点在调速领域中未能得到发挥。交流电动机的调速方式一般有以下三种。 1)变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式以改变电机极数实现调速,这种调速方法是有级调速,不能平滑调速,而且只适用于鼠笼电动机。 2)改变电机转差率调速其中有通过改变电机转子回路的电阻进行调速,此种调速方式效率不高,且不经济。其次是采用滑差调速电机进行调速,调速范围宽且能平滑调速,但这种调速装置结构复杂(一般由异步电机、滑差离合器和控制装置三部分组成),滑差调速电机是在主电机转速恒定不变的情况下调节励磁实现调速的,即便输出转速很低,而主电机仍运行在额定转速,因此耗电较多,另外励磁和滑差部分也有效率问题和消耗问题。较好的转差率调速方式是串级调速。3)变频调速通过改变电机定子的供电频率,以改变电机的同步转速达到调速的目的,其调速性能优越,调速范围宽,能实现无级调速。 目前我国生产现场所使用的交流电动机大多为非调速型,其耗能十分惊人。如采用变频调速,则可节约大量能源。这对提高经济效益具有十分重要的意义。 1变频调速技术的发展 上世纪50年代末,由于晶闸管(SCR)的研究成功,电力电子器件开始运用于工业生产,可控整流直流调速便成了调速系统中的主力军。但由于直流电机结构复

《变频器技术应用》试题库

《变频器技术应用》试题库 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是()。 A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于()调速。 A:恒功率B:恒转矩 C:恒磁通D:恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统()。 A:直流制动B:回馈制动 C:反接制动D:能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用()的转速上升方式。 A:直线型B:S型C:正半S型D:反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码()设定。 A:F009 B:F010 C:F011 D:F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是()V。 A:200 B:220 C:400 D:440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与()有关系。 A:磁极数B:磁极对数C:磁感应强度D:磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是()。 A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT 9、IGBT属于()控制型元件。 A:电流B:电压C:电阻D:频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制()进行的。 A:载波B:调制波C:输入电压D:输入电流 11、为了适应多台电动机的比例运行控制要求,变频器设置了()功能。 A:频率增益 B:转矩补偿 C:矢量控制 D:回避频率 12、为了提高电动机的转速控制精度,变频器具有()功能。 A:转矩补偿 B:转差补偿 C:频率增益 D:段速控制 13、变频器安装场所周围振动加速度应小于()g 。 A: 1 B:0.5 C:0.6 D:0.8 14、变频器种类很多,其中按滤波方式可分为电压型和()型。 A:电流B:电阻C:电感D:电容 15、N2系列台安变频器操作面板上的SEQ指示灯在()发光。 A:F10=0 B:F10=1 C:F11=0 D:F11=1

交流及变频调速技术试卷及答案

交流及变频调速技术 一、选择题;(20分) 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是(A )。 A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于( A)调速。 A:恒功率 B:恒转矩 C:恒磁通 D:恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统( C)。 A:直流制动 B:回馈制动 C:反接制动 D:能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用( A)的转速上升方式。 A:直线型 B:S型 C:正半S型 D:反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码(C )设定。 A:F009 B:F010 C:F011 D:F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是( A)V。 A: 200 B:220 C:400 D:440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与(B )有关系。 A:磁极数 B:磁极对数 C:磁感应强度 D:磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是(D )。 A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT 9、IGBT属于(B )控制型元件。 A:电流 B:电压 C:电阻 D:频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制( B)进行的。 A:载波 B:调制波 C:输入电压 D:输入电流 二:填空题(每空2分,20分) 1.目前变频器中常采用 IGBT 作为主开关器件。 2.三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时,为了保证过载能力和主磁通不变,则U1应 随f1 U1\F1=常数按规律调节。 3.矢量控制的规律是 3/2变换、矢量旋转变换、坐标变换。 4.变频调速系统的抗干扰措施有: 合理布线,消弱干扰源,隔离干扰,准确接地 三:判断题(10分) ( 对 )1. 变频器的主电路不论是交-直-交变频还是交-交变频形式,都是采用电力电子器。( 错 )2.电流型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。 ( 对 )3. 变频器调速主要用于三相异步电动机。

变频调速技术与应用试卷A卷

湖北交通职业技术学院2011-2012学年第二学期 变频调速技术与应用 试题(A 卷) 一、 1、 正弦波脉冲宽度调制英文缩写是(A )。 A :PWM B :PAM C :SPWM D :SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于( A )调速。 A :恒功率 B :恒转矩 C :恒磁通 D :恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统( C )。 A :直流制动 B :回馈制动 C :反接制动 D :能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用( A )的转速上升方式。 A :直线型 B :S 型 C :正半S 型 D :反半S 型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码(C )设定。 A :F009 B :F010 C :F011 D :F012 6、型号为N2-201-M 的台安变频器电源电压是( A )V 。 A : 200 B :220 C :400 D :440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与(B )有关系。 A :磁极数 B :磁极对数 C :磁感应强度 D :磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是(D )。 A :SCR B :GTO C :MOSFET D :IGBT 9、IGBT 属于(B )控制型元件。 A :电流 B :电压 C :电阻 D :频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制( B )进行的。 A :载波 B :调制波 C :输入电压 D :输入电流 二:填空题(每空2分,20分) 1. 目前变频器中常采用 IGBT 作为主开关器件。 2. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时,为了保证过载能力和主磁通不变,则U1应随f1 U1\F1=常数 按规律调节。 3. 矢量控制的规律是 3/2变换 、 矢量旋转变换 、 坐标变换 。 4. 变频调速系统的抗干扰措施有: 合理布线,消弱干扰源,隔离干扰 ,准确接地 三:判断题(10分) ( 1 )1. 变频器的主电路不论是交-直-交变频还是交-交变频形式,都是采用电力电子 器。 ( 0 )2.电流型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。 ( 0 )3. 变频器调速主要用于三相异步电动机。 ( 1 )的智能化表现为可以实现控制、保护、接口3大功能,构成混合式功率集成电路。 ( 1 )5.转差率是指三相异步电动机同步转速与转子转速的差值比上同步转速 ( 1 )6. 通过通讯接口可以实现变频器与变频器之间进行联网控制。 ( 1 )7.电磁转矩的基本公式为9550M P T n = ( 1 )8.电动机的反电动势E1=1114.44f k N m N Φ ( 1 )9.交-交变频由于输出的频率低和功率因数低,其应用受到限制。 ( 0 )脉宽调制型变频,是靠改变脉冲频率来控制输出电压。

变频调速技术与应用复习资料

变频调速技术与应用复习 注明:第五章不考 第一章 1、变频器主要是由主电路、控制电路组成。什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置 2、变频就是改变供电频率,通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术 3、变频技术的核心是变频器,它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节,把50Hz的固定电网频改为30—130 Hz的变化频率。同时,还使电源电压适应范围达到142—270V,解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。 4、变频器通常包含2个组成部分:整流器(rectifier)和逆变器(Inverter)。其中,整流器将输入的交流电转换为直流电,逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。 5、变频技术主要类型有以下几种: (1)交—直变频技术(即整流技术) (2)直—直变频技术(即斩波技术) (3)直—交变频技术 (4)交—交变频技术(即移相技术) 6、变频器类别 A)按变换环节分类交--交、交---直----交 B)按电压调制方式分类PAM、PWM C)按直流环节的储能方式分类电压型、电流型 7、1)PAM(脉冲幅度调制)2)PWM (脉冲宽度调制))3)SPWM(正弦脉宽调制) 8、变频技术的发展方向是 ①交流变频向直流变频方向转化控制技术由PWM(脉宽调制)向PAM(脉幅调制) 方向发展功率器件向高集成智能功率模块发展 9、变频的控制技术1、标量控制2、矢量控制3、DTC控制 第二章 10、各种电力电子器件均具有导通和阻断二种工作特性 11、晶闸管正常工作时的特性总结如下: 承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。 承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。 12、晶闸管的基本特性 (1)正向特性 I G=0时,器件两端施加正向电压,只有很小的正向漏电流,为正向阻断状态。 正向电压超过正向转折电压U bo,则漏电流急剧增大,器件开通。 随着门极电流幅值的增大,正向转折电压降低。 晶闸管本身的压降很小,在1V左右。 反向特性 反向特性类似二极管的反向特性。 反向阻断状态时,只有极小的反相漏电流流过。 当反向电压达到反向击穿电压后,可能导致晶闸管发热损坏。 13、通常取晶闸管的U DRM(断态重复峰值电压)和U RRM(反向重复峰值电压)中较小的标值作为该器件的额定电压。

变频调速技术及应用复习提纲概要

复习提纲 1、根据公式,说明交流异步电动机和同步电动机调速的方法各有哪些? 交流电机同步转速 交流感应电机转速 交流异步电动机调速的方法:(1)变频调速(2)变极调速(3)变转差率调速 第一:改变感应电机的极对数p ,从而改变电动机的转速。这种方法只能一级一级地调速,不能平滑调节,而且电机体积较大,接线复杂,电机运行性能较差; 第二:改变感应电机转差率s 。绕线式感应电动机通过在转子中外加调速电阻,实现改变转差率,使得转速改变。缺点是调速电阻需要消耗一定能量,绕线式电动机结构较复杂,适用于中小容量电动机; 第三:改变电源频率f1。通过改变电源频率来改变交流电动机转速。是当前应用最广泛的交流调速技术。既适用于同步电机,也适用于感应电机。 交流同步电机转速 只有变频调速 根据交流异步电机的转速公式 n=n1(1-s)=60f1/p(1-s) 可知:交流异步电动机有以下三种基本调速方法: (1)改变定子极对数p 调速。 (2)改变电源频率f1调速。 (3)改变转差率s 调速。 ()()116011=-=-f n n s s p 1160=f n p 1160=f n p

2、按电动机能量类型可将异步电机调速分为几种类型? (1)转差功率消耗型调速系统 (2)转差功率馈送型调速系统 (3)转差功率不变型调速系统 3、现代交流调速系统由哪些部分组成? 现代交流调速系统的组成 4、目前应用最多、最广泛的交流调速方法是哪种?主要应用于哪些场合? 变频调速:改变电源频率f1。通过改变电源频率来改变交流电动机转速。是当前应用最广泛的交流调速技术。既适用于同步电机,也适用于感应电机。5、叙述异步电动机工作原理、铭牌的意义、旋转方向等 工作原理: 三相交流异步电动机工作原理:(1)当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。(3)根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速,从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率,ns为磁场转速,n为转子转速。 三相异步电动机的转速永远低于旋转磁场的同步转速,使转子和旋转磁场间有相对运动,从而保证转子的闭合导体切割磁力线,感生电流,产生转矩。转速的差异是异步电机运转的必要条件。在额定情况下,转子转速一般比同步转速低2-5%。

交流变频调速技术的优势与应用

交流变频调速技术的优势与应用 交流变频调速的方法是异步电机最有发展前途的调速方法。随着电力电子技术的不断发展,性能可靠、匹配完善、价格便宜的变频器会不断出现,这一技术会得到更为广泛、普遍的应用。 对于可调速的电力拖动系统,工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 20世纪70年代后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,而且易于实现过程自动化,深受工业行业的青睐。 1. 交流变频调速的优异特性 (1) 调速时平滑性好,效率高。低速时,特性静关率较高,相对稳定性好。 (2) 调速范围较大,精度高。 (3) 起动电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显。 (4) 变频器体积小,便于安装、调试、维修简便。 (5) 易于实现过程自动化。 (6) 必须有专用的变频电源,目前造价较高。 (7) 在恒转矩调速时,低速段电动机的过载能力大为降低。 2. 与其它调速方法的比较 交流电动机的调速方法有三种:变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中,变频调速最具优势。这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。 在直流调速系统中,由于直流电动机具有电刷和整流子,因而必须对其进行检查,电机安装环境受到限制。例如:不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外,也

变频器技术应用题库与部分答案

变频器技术应用题库与部分答案 《变频器技术应用》试题库 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是(C)。 A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于(A)调速。 A:恒功率B:恒转矩 C:恒磁通D:恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统(C)。 A:直流制动B:回馈制动 C:反接制动D:能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用(D)的转速上升方式。 A:直线型B:S型C:正半S型D:反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码(B)设定。 A:F009B:F010C:F011D:F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是(B)V。 A:200B:220C:400D:440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与(B)有关系。 A:磁极数B:磁极对数C:磁感应强度D:磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是(D)。A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT

9、IGBT属于(B)控制型元件。 A:电流B:电压C:电阻D:频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制(B)进行的。 A:载波B:调制波C:输入电压D:输入电流 11、为了适应多台电动机的比例运行控制要求,变频器设置了(A)功能。 A:频率增益B:转矩补偿C:矢量控制D:回避频率 12、为了提高电动机的转速控制精度,变频器具有(B)功能。A:转矩补偿B:转差补偿C:频率增益D:段速控制 13、变频器安装场所周围振动加速度应小于(C)g。 A:1B:C:D: 14、变频器种类很多,其中按滤波方式可分为电压型和(A)型。A:电流B:电阻C:电感D:电容 15、N2系列台安变频器操作面板上的SEQ指示灯在()发光。A:F10=0B:F10=1C:F11=0D:F11=1 16、N2系列台安变频器操作面板上的显示屏幕可显示(b)位数字或字母。 A:2B:3C:4D:5 17、在U/f控制方式下,当输出频率比较低时,会出现输出转矩不足的情况,要求变频器具有(C)功能。 A:频率偏置B:转差补偿C:转矩补偿D:段速控制 18、变频器常用的转矩补偿方法有:线性补偿、分段补偿和(B)

变频调速系统技术原理及应用

变频调速系统技术原理及应用 0 引言 随着工业自动化技术的飞速发展,人们对自动化监控系统的要求越来越高,如要求界面简单明了,易于操作,实时性好,开发周期短,便于修改、扩充、升级。这些要求促使工控组态软件应运而生,组态是指通过专用的软件定义系统的过程,工控组态软件是利用系统软件提供的工具,通过简单形象的组态工作,构成系统所需的软件。国外软件商推出了各种工业控制软件包,如美国Wonderware 公司的In-Touch,美国Intellution 公司的iFIX,德国西门子公司的WinCC;国产工控组态软件则以北京亚控科技发展有限公司出品的“Kingview (组态王)”组态软件为代表[1]。 PLC 作为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)之一,编程、操作简易方便,程序修改灵活,功能强大。被广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域,加速了机电一体化的进程。科威公司生产的EASY系列嵌入式PLC 是将PLC 内核构建于控制器内,运用PLC 语言开发用户所需产品,能提高开发速度,降低开发费用,提高控制器的稳定性[2]。嵌入式PLC 又称客制式PLC,即根据用户的控制需要定制硬件,以PLC 的应用方式解决对象控制问题的专用PLC。EASY嵌入式PLC软件平台具有开发通用、专用PLC 的基本功能,支持CAN bus现场总线、支持通用HMI、组态软件包。 变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础上。与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制,可以实现大范围内的高效连续精确调速控制。其完善的保护功能既能保护变频器,又能保护电机及相关用电设备[3]。富士系列变频器是高性能和多功能的理想结合,动态转矩矢量控制能在各种运行条件下实现对电动机的最佳控制。强大的功能和鲜明的特点使其广泛应用于工业场合。 1 Kingview组态软件 Kingview(组态王)完全基于网络概念,支持客户机- 服务器模式和Internet/Intranet 浏览器技术,并且是一种可伸缩的柔性结构,根据网络规模大小,可以将不同站点设计成I/O 服务器、报警服务器、数据服务器、登录服务器、校时服务器、客户机等,在系统扩展和变化时,有着极大的灵活性。组态王设计成全冗余结构,在五个层面上提供了冗余:I/O通道冗余、双设备冗余、双网冗余、双机冗余及双系统冗余。组态王被设计成一个完全意义上的软件平台,允许用户进行功能扩展和发挥,它也是一个ActiveX容器,无须编程即可将第三方控件直接连入组态王中[4]。

变频调速及其控制技术的现状与发展趋势

变频调速及其控制技术的现状与发展趋势 摘要:变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各个领域得到广泛的应用,为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了重要手段。本文首先回顾了变频调速技术的发展历史和现状,然后总结了变频调速中的关键控制技术,并介绍了智能控制理论在变频调速系统中的应用情况,最后指出了变频调速技术的发展趋势。 关键字:变频调速技术矢量控制异步电动机PWM技术智能控制 1变频调速技术的发展历史及现状 变频调速技术涉及到电力、电子、电工、信息与控制等多个学科领域。随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展,以变频调速为代表的近代交流调速技术有了飞速的发展。交流变频调速传动克服了直流电机的缺点,发挥了交流电机本身固有的优点(结构简单、坚固耐用、经济可靠、动态响应好等),并且很好地解决了交流电机调速性能先天不足的问题。交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在*****领域的广泛适用性,而被公认为是一种最有前途的交流调速方式,代表了电气传动发展的主流方向。交流调速技术为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了至关重要的手段。变频调速理论已形成较为完整的科学体系,成为一门相对独立的学科。变频装置有交-直-交系统和交-交系统两大类。

交-直-交系统又分为电压型和电流型,其中,电压型变频器在工业中应用最为广泛。本文所涉及的就是此类变频调速理论和技术。 20世纪是电力电子变频技术由诞生到发展的一个全盛时代。最初的交流变频调速理论诞生于20世纪20年代,直到60年代,由于电力电子器件的发展,才促进了变频调速技术向实用方向发展。70年代席卷工业发达国家的石油危机,促使他们投入大量的人力、物力、财力、去研究高效率的变频器,使变频调速技术有了很大的发展并得到推广应用。80年代,变频调速已产品化,性能也不断提高,发挥了交流调速的优越性,广泛地应用于工业各部门,并且部分取代了直流调速。进入90年代,由于新型电力电子器件如IGBT(绝缘栅双极晶体管Insolated Gate Bipolar Transistor),IGCT(集成门极换向型晶闸管Integrated Gate Commutated Thyristor)等的发展及性能的提高、计算机技术的发展,如由16位机发展到32位机以及DSP(数字信号处理器Digital signal processor)的诞生和发展等以及先进控制理论和技术的完善和发展(如磁场定向矢量控制、直接转矩控制)等原因,极大地提高了变频调速的技术性能,促进了变频调速技术的发展,使变频器在调速范围、驱动能力、调速精度、动态响应、输出性能、功率因数、运行效率及使用的方便性等方面大大超过了其它常规交流调速方式,其性能指标也超过了直流调速系统,达到取代直流调速系统的地步。目前,交流变频调速以其优越的性能而深受各行业的普遍欢迎,在电力、轧钢、造纸、化工、水泥、煤炭、纺织、铁路、食品、船舶、机床等传统工业的改造中和航天航空等新技术的发展应用中无不看

交流变频调速技术的优势与应用

文章编号:1002-3704(1999)05-0042-02 文献标识码:B 中图分类号:TM 921.51 于京燕 北京同仁堂制药二厂 交流变频调速技术的优势与应用 对于可调速的电力拖动系统,工程上往往根据电动机电流制型式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同处主要在于交流电力拖动免除了直流电机电流流 向变化的机械换向器 整流子。在二十世纪70年代以后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。 在交流调速技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,而且易于实现过程自动化。 在各个工业领域中,交流调速比重已逐渐增大,世界各国的设计研究工作已把重点转向交流调速技术,它在工业自动化领域中的地位日趋重要。 一、交流变频调速的优异特性 1.调速时平滑性好,效率高。低速时,特性静差率较高,相对稳定往好。 2.调速范围较大,精度高。 3.起动电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显。 4.变频器体积小,便于安装、调试、维修简便。 5.易于实现过程自动化。 6.必须有专用的变频电源,目前造价较高。 7.在恒转矩调速时,低速段电动机的过载能力大为降低。二、交流变频调速与其它调速方法的比较 交流电动机的调速方法有三种:变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中,变频调速最具优势。这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。 在直流调速系统中,由于直流电动机具有电刷与整流子,因而必须对其进行维修检查,电机安装环境受到限制。例如:不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外,也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题,主要表现为以下几点: 第一,直流电机的单机容量一般为12至14兆瓦,还常制成双电枢形式,而交流电机单机容量却可以数倍于它。第二,直流电机由于受换向限制,其电枢电压最高只能做到一千多伏,而交流电机可做到6至10千伏。第三,直流电机受换向器部分机械强度的约束,其额定转速随电机额定功率而减小,一般仅为每分钟数百转到一千多转,而交流电机可达到每分钟数千转。第四,直流电机的体积、重量、价格比同等容量的交流电机要大。最后,特别要指出的是交流调速系统在节约能源方面有着很大的优势。一方面,交流拖动的负荷在总用电量中占一半或一半以上的比重,这类负荷实现节能,可以获得十分可现的节电效益。另一方面,交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流 行业交流

变频调速技术在水泵控制系统中的应用

编订:__________________ 审核:__________________ 单位:__________________ 变频调速技术在水泵控制系统中的应用 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号:KG-AO-8521-58 变频调速技术在水泵控制系统中的 应用 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 变频调速(VariableVelocityVariableFrequency节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自80年代世界各国将其投入工业应用以来,它显示出了强劲的竞争力,其应用领域也在迅速扩展。现在凡是可变转速的拖动电机,只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。国家科委十分重视这一技术的推广工作,已在1995年将其列入国家级重点推广的科技成果项目。 随着我国工业生产的迅速发展,电力工业虽然有了长足进步,但能源的浪费却是相当惊人的。据有关资料报导,我国风机、水泵、空气压缩机总量约4200万台,装机容量约1.1亿千瓦。但系统实际运

变频器技术应用试题库

《变频器技术应用》试题库 . 5. 6. 7.a. . 9. B. . 13. A. 14. A .15. 16. . 18. B. A . 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是( C )。 A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于( A )调速。 A:恒功率B:恒转矩 C:恒磁通D:恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统( C )。 A:直流制动B:回馈制动 ) C:反接制动D:能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用( D )的转速上升方式。 A:直线型B:S型C:正半S型D:反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码()设定。 A:F009 B:F010 C:F011 D:F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是()V。 A:200 B:220 C:400 D:440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与( A )有关系。 A:磁极数B:磁极对数C:磁感应强度D:磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是( D )。 ) A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT 9、IGBT属于( B )控制型元件。 A:电流B:电压C:电阻D:频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制( B )进行的。 A:载波B:调制波C:输入电压D:输入电流 11、为了适应多台电动机的比例运行控制要求,变频器设置了( A )功能。 A:频率增益B:转矩补偿C:矢量控制D:回避频率 12、为了提高电动机的转速控制精度,变频器具有( B )功能。 A:转矩补偿B:转差补偿C:频率增益D:段速控制 13、变频器安装场所周围振动加速度应小于( A )g 。 * A: 1 B:0.5 C:D:

变频调速技术与应用试卷A卷

变频调速技术与应用试卷 A卷 Last revision on 21 December 2020

湖北交通职业技术学院2011-2012学年第二学期 变频调速技术与应用试题(A卷)班级: 100371 班姓名:_______________ 学号:________________ 一、选择题;(20分) 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是(A )。 A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于( A)调速。 A:恒功率 B:恒转矩 C:恒磁通 D:恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统( C)。 A:直流制动 B:回馈制动 C:反接制动 D:能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用( A)的转速上升方式。 A:直线型 B:S型 C:正半S型 D:反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码(C )设定。 A:F009 B:F010 C:F011 D:F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是( A)V。 A: 200 B:220 C:400 D:440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与(B )有关系。A:磁极数 B:磁极对数 C:磁感应强度 D:磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是(D )。 A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT 9、IGBT属于(B )控制型元件。

A :电流 B :电压 C :电阻 D :频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制( B )进行的。 A :载波 B :调制波 C :输入电压 D :输入电流 二:填空题(每空2分,20分) 1. 目前变频器中常采用 IGBT 作为主开关器件。 2. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时,为了保证过载能力和主磁通不 变,则U1应随f1 U1\F1=常数 按规律调节。 3. 矢量控制的规律是 3/2变换 、 矢量旋转变换 、 坐标变换 。 4. 变频调速系统的抗干扰措施有: 合理布线,消弱干扰源,隔离干扰 ,准确接地 三:判断题(10分) ( 1 )1. 变频器的主电路不论是交-直-交变频还是交-交变频形式,都是采用电力电子 器。 ( 0 )2.电流型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。 ( 0 )3. 变频器调速主要用于三相异步电动机。 ( 1 )的智能化表现为可以实现控制、保护、接口3大功能,构成混合式功率集成电路。 ( 1 )5.转差率是指三相异步电动机同步转速与转子转速的差值比上同步转速 ( 1 )6. 通过通讯接口可以实现变频器与变频器之间进行联网控制。 ( 1 )7.电磁转矩的基本公式为9550M P T n = ( 1 )8.电动机的反电动势E1=1114.44f k N m N Φ ( 1 )9.交-交变频由于输出的频率低和功率因数低,其应用受到限制。

高压变频调速技术应用现状与发展趋势 -管理资料_75789.

高压变频调速技术应用现状与发展趋势-管理资料 2019-01-01 1前言 通常,我们把用来驱动1kV以上交流电动机的中、大容量变频器称为高压变频器, 。按照国际惯例和我国国家标准,当供电电压大于或等于10kV时称高压,小于10kV时称中压。因此,相应额定电压1~10kV的变频器应分别称为中压变频器和高压变频器。但考虑到在这一电压范围内的变频器有着共同的特征,且我们习惯上也把额定电压为3kV或6kV的电动机称为“高压电机”,因此,为简化叙述起见,本文也称之为“高压变频器”。 截止2006年底,我国发电装机总容量已突破5亿kW,为5.08亿kW。其中火电装机约占80%,为4亿kW左右。全国年发电量已突破2万亿kWh。而我国的能源利用率却平均比发达国家低20%左右! 全国电动机装机总容量已达4亿多kW,年耗电量达12000亿kWh,占全国总用电量的60%,占工业用电量的80%;其中风机、水泵、压缩机的装机总容量已超过2亿kW,年耗电量达8000亿kWh,占全国总用电量的40%左右。70%以上的风机、水泵、压缩机应调速运行,而至今仅有约5%左右调速运行。 若按风机、水泵和压缩机总装机容量的50%进行调速节能改造,则可改造容量达1亿kW,其中40%为中高压电机,容量占60%。若按电机平均出力为60%,年运行4000小时,平均节电率为20~30%(平均25%)计算,则年节电潜力为600亿kWh!整个电机系统的节电潜力约为1000亿 kWh,改造和更新预计需投入2000~3000亿元人民币。 根据国家节能,我国每年应节约和少用能源7000万吨标准煤,通过基本建设项目及技术改造措施,每年可形成约3000万吨标准煤的节能能力,而每形成一吨标准煤的节能能力需投资2000元(约为开发等量能源费用的三分之一),则每年需节能投资600亿元,“十五”期间共需3000亿元人民币,“十一五”期间将更多。 由于我国的高速发展,发电装机仍以高速发展。但电力运行的一些主要指标和装备指标与发达国家相比仍有很大差距:我国火电机组的平均煤耗为400g/kWh,比发达国家高出约70~100g/kWh;发达国家发电厂的厂用电率为 3.7%~6%,而我国的厂用电率为 4.7%~10.5%,加之线损,我国送到用户的电能要比发达国家多耗电9.5%,相当于22000MW装机容量,即22个百万大厂的年发电量。因此,我国的节能形势十分严峻!

变频调速技术实验研究及其应用分析_secret

变频调速技术实验研究及其应用分析 摘要:从变频调速的基本原理开始,讨论了电动机调速与节能的关系,根据实验数据,结合生产实践中大量使用的风机、水泵进行分析,指出变频调速有利于节能及其它优势,并结合相关实例说明了使用变频技术带来的经济效益。 关键字:变频调速节能流量频率功率 1.概述 我国的能源供应还很紧张,最大限度的利用能源是一种客观要求。而八十年代初发展起来的变频调速技术,正是顺应了工业生产自动化发展的要求,开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式,使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出,从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。近年来变频技术被广泛的应用在生产、生活的各个方面,就是由于使用了变频技术可以大幅度提高能源的利用率。 2 变频调速 2.1 变频调速的基本原理 在变频调速中使用最多的变频调速器是电压型变频调速器,由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时首先将三相交流电经桥式整流装置整为直流电,脉动的直流电压经平滑滤波后在微处理器的调控下,用逆变器将直流电再逆变为电压和频率可调的三相交流电源,输出到需要调速的电动机上。由电工原理可知电机的转速与电源频率成正比, 通过变频器可任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速,实现平滑的无级调速。 2.2 电动机调速与节能的关系 风机和水泵都是流体机械,流体机械的转速变化与其流量、压力和功率之间的变化有如下的关系: Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 P1/P2=(n1/n2)3 上述式子中Q1、H1、P1分别代表转运n1时的流量、压力、功率。Q2、H2、P2、分别代表转速n2时的流量、压力、功率。即流量与转速的一次方成正比:压力与转速的平方成正比;功率与转速的三次方成正比。

变频器技术应用试题库

《变频器技术应用》试题库 (1.c 2.a 3.c. 4.d 5. 6. 7.a. 8.D. 9. B. 10.B 11.A. 12.B 13. A. 14. A .15. 16. 17.C. 18. B. 19.B.20. A 21.A. 22.A) 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是( C )。 A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于( A )调速。 A:恒功率B:恒转矩 C:恒磁通D:恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统( C )。 A:直流制动B:回馈制动 C:反接制动D:能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用( D )的转速上升方式。 A:直线型B:S型C:正半S型D:反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码()设定。 A:F009 B:F010 C:F011 D:F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是()V。 A:200 B:220 C:400 D:440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与( A )有关系。 A:磁极数B:磁极对数C:磁感应强度D:磁场强度 8、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是( D )。 A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT 9、IGBT属于( B )控制型元件。 A:电流B:电压C:电阻D:频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制( B )进行的。 A:载波B:调制波C:输入电压D:输入电流 11、为了适应多台电动机的比例运行控制要求,变频器设置了( A )功能。 A:频率增益 B:转矩补偿 C:矢量控制 D:回避频率 12、为了提高电动机的转速控制精度,变频器具有( B )功能。 A:转矩补偿 B:转差补偿 C:频率增益 D:段速控制 13、变频器安装场所周围振动加速度应小于( A )g 。 A: 1 B:0.5 C:0.6 D:0.8 14、变频器种类很多,其中按滤波方式可分为电压型和( A )型。 A:电流B:电阻C:电感D:电容

《变频调速技术与应用》复习资料(16级复习资料)

《变频技术及应用》复习大纲 1、变频器主要是由主电路、控制电路组成,或由整流回路、中间回路、逆变回路。 2、什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断作用将电源频率变换为另一电源频率的控制装置。 3、变频就是改变供电频率,通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。 4、变频器通常包含2个组成部分:整流器(rectifier)和逆变器(Inverter)。其中,整流器将输入的交流电转换为直流电,逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。 5、恒转矩负载指那些负载转矩的大小,仅仅取决于负载的轻重,而和转速大小无关的负载。恒功率负载指负载转矩的大小与转速成反比,而其功率基本维持不变的负载。 6、变频器类别 A)按变换环节分类交--交、交---直----交 B)按电压调制方式分类PAM、PWM C)按直流环节的储能方式分类电压型、电流型 7、按输出波形分:1)PAM(脉冲幅度调制 )2)PWM (脉冲宽度调制 ))3)SPWM(正弦脉宽调制 ) 9、变频的控制技术1、标量控制2、VC矢量控制3、DTC控制 10、各种电力电子器件均具有导通和阻断二种工作特性。 注:电力电子技术起步于晶闸管,普及于GTR,提高于IGBT。 14、当晶闸管的额定电压小于实际要求时,可以采用两个或两个以上同型号器件相串联。 15、为什么要进行晶闸管过电流保护?造成晶闸管过电流的重要原因是:电网电压波动太大、电动机轴上拖动的负载超过允许值、电路中管子误导通以及管子击穿短路等。 16、晶闸管的过电流常见的保护有以下几种:1)快速熔断器保护2)过电流继

电器保护3)限流与脉冲移相保护4)利用反馈控制作过电流保护5)直流快速开关电流保护 为什么要进行晶闸管的过电压保护? 晶闸管从导通到阻断和开关电路一样,因为有电感释放能量,所以会产生过电压。这可能会导致管子的反向击穿,所以必须采取保护措施。 常用的保护方法是在晶闸管两端并接RC吸收元件。 20、门极关断晶闸管GTO(gate turn off thyristor)。它与普通晶闸管相比,属“全控型器件”或“自关断器件”,既可控制器件的开通,又可控制器件的关断。 22、大功率晶体管GTR(Giant Transistor),是一种具有发射极(e)、基极(b)、集电极(c)区的三层器件,有NPN和PNP两种结构,故又称双结型晶体管BJT(Bi Junction Tansistor)。它既有晶体管的固有特性,又扩大了功率容量。在大功率电力变换电路中,10kHz以下的应用较多。GTR的缺点是耐冲击能力差,易受二次击穿而损坏,所以使用时必须考虑以下参数:击穿电压、电流增益、耗散功率和开关速度,这四个参数是相互制约的。 23、MOSFET的栅源电压一般不允许超过20V,在栅源两端反接一个稳压二极管(稳压值为15V),即可实现栅源过压保护。 24、功率MOSFET都有一个最大的峰值电流额定值。为保证能长期可靠地工作,功率MOSFET工作时不能超过这个额定值。解决这个问题的办法是选用快恢复型二极管,或降低功率MOSFET的开关速度,以限制续流二极管的峰值反向恢复电流。 25、功率MOSFET过热保护。解决过热保护的办法之一是安装一个足够大的散热器,使它的散热能力足以在总功耗一定的情况下,使结温限制在150℃之内。办法二是检测结温,如果结温高于某个值(如100℃),就应该采取关断措施。 27、将MOSFET与晶闸管复合而得到的器件,简称MCT,具有功率大、频率高的特点。 28、GTR和GTO的特点——双极型,电流驱动,通流能力很强,开关速度较低,所需驱动功率大,驱动电路复杂。 MOSFET的特点——单极型,电压驱动,开关速度快,输入阻抗高,

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