高压电机节能控制技术资料

、高压电机节能控制系统

1、风机水泵优化节能控制方案

1．1、据20 世纪90年代初的粗略统计，我国风机、水泵的总耗电量约占国家总发电量的30％；据21 世纪初的一项统计，我国电动机驱动用电约占总发电量的2／3，其中约一半用于风机、水泵和压缩机（其中压缩机用量较小）的驱动。这2 个数据比较接近，都说明了风机及水泵使用量大、面广的基本情况。风机的本体效率大致为80％（国际先进水平为80％一85％）。所谓本体效率是指风机本身单独运行时可能达到的效率，或风机在风机生产厂家试车台上的效率。2003 年原机械工业部节能中心提出，对于机号大于10（即风机叶轮直径大于1 m）、中等压力系数的大部分风机，其出厂效率应达到78%〜83%。而实际系统运行效

率或在线效率仅为30％一40％。

1．2、可实现的控制方案

恒压强控制恒流量控制一拖多控制多级联控制多回路控制

1 ．3、控制系统组成

采用工业控制总线及工业以太网选用国际品牌控制器及先进控制算法选

用国际品牌传感器及变送器可实现本地及远程监控

2、空压机优化节能控制方案空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。在各种行业中它担负着为工厂中所有气动元件，各种气动阀门提供气源的职责。空压机的能源消耗很大，它占到总消耗的77%，其次是维护费用，占到总消耗的18%，而设备投资只占到总成本的5%。空压机的电耗是十分惊人的。因此找到空压机耗能的原因，有针对性的解决，才能进行能效的提高。为了保持压缩机经济运行，充分发挥压缩机组的潜能，需要对其优化调节。

2．1 电气联锁控制技术

避免电动机的频繁启停。由于空压机的空载启动电流大约是额定电流的5〜7 倍，对电网及其它用电设备冲击较大，电能消耗较大，同时，空压机的电机使用寿命也会缩短。针对具体应用可优化自动加卸载控制技术，

2．2 恒压变频控制技术空压机的恒压变频调节控制即通过采集供气管网压力信号的变化，调节变频器输出电源的频率以改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出气量，从而达到调节总管管网压力的目的。

2．3 空压站机群优化控制

为了应对压缩空气系统中用气量、用气压力的变化引起管网的流量、压力不

断变化，压缩机运行工况不断调节，以满足用户用气的要求同时保持压缩机经济运行，空压站联网将成为一种发展趋势，空压站机群运行时间的优化控制应运而生。空压站机群运行时间的优化控制系统可以根据系统的压力和流量等参数的变化，运行合适数量和容量的空压机，使尽可能少的空压机处于部分负荷状态，同时使平均每台空压机的运行时间降低，减少空压机的运行和维护费用。

2．4 预测调压控制针对区域用户为不同负荷要求不同用气压力而以整条管路用气的最高等级压力设定进行恒压控制造成能源浪费，预测调压控制将是一种很好的解决方案。‘预测调压控制技术是采用基于预测控制器作为前级控制平衡调节空压机出口压力的智能控制应用技术预测控制器算法是基于预测控制理论的模型算法，预测控制由4个基本模块组成。主要包括内部模型、反馈校正、滚动优化计算和参考输入轨迹等几部分。它采用基于脉冲响应的非参数模型作为内部模型，用过去和未来

的压力输人输出信息，根据内部模型，预测系统未来的压力输出状态，经过用模型输出误差进行反馈校正以后，再与参考输入轨迹进行比较，应用二次型性能指标进行滚动优化，然后再计算当前时刻应加于系统的控制动作，完成整个控制循环。采用预测调压方法获得空压机运行状态与压缩空气压力设定值，达到空压站管网压力平衡调节，同时有效避免空压机卸载操作和管路放空操作，达到节能的控制目的。

2．5 优化调度控制方法优化调度策略的实施建立在厂区管网信息化的基础上，针对管网负荷的变化，实时调整并保证产气与供气的平衡，通过自动化的手段，既保证用户用气需求，又避免人为操作过程中的过剩浪费。对于压缩空气系统多目标优化调度的遗传算法的核心技术是控制系统根据遗传算法每代产生大量可行解和隐含的并行性这一特点设计一种决策优化方法，基于排序的表现矩阵测度可行解，对所有目标总体表现好坏的向量进行比较。另外引入个体适应度定标保持种群的多样性，采用自适应变化的方式确定交叉和变异概率。该算法通过一次计算即可得到问题的非劣解集，简化了多目标问题的优化求解步骤。优化算法的主要步骤有适应度计算、交叉和变异概率计算和最优解保存策略。最终的结果为各系统的用电量与产气量的非劣解关系，用于指导全系统或子系统的空压机运行管理，达到经济合理的节能目的。

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二、高压变频器

1、高压变频器简介

1.1产品特点

一体化设计

一体化设计，结构紧凑，功率单元采用独创的功率模块与电容模块分离技术，

并将功率模块与电容模块前后布置，为同类产品中体积最小的功率模块， 其重量 只

有26kg ，极大提高了空间利用率。

高功率密度

高功率密度，紧凑型设计，更加有效地提高了功率单元内部空间的利用率和 散

热效率。

模块化设计

模块化设计，拆装方便，接口采用快速连接设计，即装即用，易维护。在更 换

功率单元时只需拔除光纤，即可抽屉式插拔进行作业。

控制简单

触摸屏操作，良好的人机交互界面。

高功率因数和几近完美的正弦波输入电流

在高压变频器中，具有相同标号的副边绕组相位一致， 标号不同的副边绕组

之间具有一定的相位差，可以消除电网侧的谐波电流，并且能保持接近1的输入 功率

因数，极大地改善了电网侧电源的质量。下图为实测高压变频器输入电压波

电流形 几近完美的正弦波输出电压

采用SPW 调制控制技术，输出近似完美的正弦波，输出波形符合中国国家 标准

CB/T 14549-93及IEEE19-1992电能质量标准的要求。如图1-3所示。

（1） 无需使用任何形式的谐波滤波器或功率补偿装置，消除电机运行的谐波问

题。

（2） 无电机共模电压引起的绝缘应力，输入移相整流变压器有效地消除变频器 共

模电压对电机的影响。

（3） 独有的SPW 控制，确保较小的dv/dt ，对电缆长度无严格限制。

功率单元相互串接成星型接法输出给电机供电，通过对每个单元的 SPW 波

形进行重组，可得到阶梯PW 波形。这种波形正弦度好，dv/dt 小,可减少对电

图1-1高压变频器输入电压波形

形和输入电流波形

图1-2高压变频器输入