高性能低能耗电机研究论文

浅谈关于钢铁企业节电措施的探讨论文

摘要：根据钢铁企业的供用电特点，结合节电技术，就企业如何节能节电进行分析探讨，提出从供电层和用电层、提高电气系统的功率因数和谐波处理、电能监测与管理层节电等方面采取的节电措施。

关键词：钢铁企业；节电措施；供电层；用电层

能源是人类赖以生存和活动的物质基础，它直接关系到国计民生问题。当前世界金融危机的全球性蔓延，部分行业经济效益出现大幅度的下滑，甚至亏损。所以，积极推进科学发展，全力做好节能减排工作是为企业生产获取利润的最有效途径。

1钢铁行业节能形势

我国钢铁企业在整合和优化的过程中，技术装配和自动化程度已有相当的水平。但是目前钢铁企业仍是生产链中的耗能大户，它是一个由冷到热，再由热到冷的工艺生产线企业，如何利用中间的热能变化，进行能源的再利用是一个企业可持续发展的长期规划。焦化干熄焦发电工程、烧结余热发电、煤气余热回收、锅炉蒸汽制冷等节能技术，逐渐在各钢铁企业得到广泛的应用。

但是，大项目新技术应用的节电技术，这只是实现节能目标的第一层次。而全面地对企业现有配电网及其设备采取整体节电措施，这是实现节能目标的第二层次。所以，钢铁企业目前在节电增效这一环节上，还有巨大的潜力可挖。本文结合实际和查阅相关资料，总结出几点钢铁企业节电思考，供共同分析探讨，为企业节能增效出一点微薄之力。

2钢铁企业部分节电措施

电气设备是以满足生产工艺为原则，新上设备工艺的自身节能是大的前提。作为电气设备来说，以电压电流的形式做功，将电能转换为生产需要的机械能、光能等形式。减少无谓的电能消耗，一是提高电气设备的效率节电，二是提高电气系统的功率因数和谐波处理节电，三是电能监测与管理层节电，四是绿色能源的利用。

提高电气设备的效率

提高电气设备的效率，主要是减少空载损耗、负载损耗和热损耗。可从供电层和用电层分别考虑。

供电设备层的节电措施

配电网重构技术，调整配电网结构。改变配电网络拓扑结构来提高可靠性，降低线损，均衡负荷和改善供电电压质量的技术称为配电网重构技术。配电网重构技术是降低配电网线损的重要途径，是优化配电系统技术、提高配电系统安全性和经济性的重要手段，投资少效益高。配电网重构包括正常运行时的网络重构和故障状态下的网络重构，具体如表1所示。

表1配电网重构

重构时的运行状态重构目标约束条件重构计算正常降低线损、平衡负荷、提高供电质量数学优化算法、最优流模式算法、支路交换法、人工智能算法故障隔离故障源，恢复非故障源区域供电潮流方程，支路电流和节电电压，网络拓扑(辐射状)，开关操作次数，继电保护可靠性故障诊断算法在配电网重构时，把线损最小作为目标函数，把负载均衡、提高供电质量、安全可靠运行等目标作为约束条件。通过降维处理，把多目标非线性混合优化问题简化为单一目标的非线性混合优化问题。可以采取以下措施：(1)合理调整配电线路的联络方式。配电线路应该采取最佳运行方式使其损耗达到最小，如通过互为备用线路、手接手线路、环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。

(2)环形供电网络，按经济功率的分布选择网络的断开点。对于环形的供电网络，正常需要运机电研究及设计制造《机电技术》2010年第4期67行断开，应根据两侧压降基本相等的原则，找到一个经济功率的断开点，使线路的电能损耗最小。

(3)推广带电作业，减少线路停电时间。对双回线路供电的网络，双回线路并列是最经济的，如因检修工作，其中一条线路停电，则由于负荷电流全部通过另一条运行的线路，会使线损大增加，因此要尽量利用带电作业，减少双回线的停电次数与时间。

(4)调整电网的运行电压。根据各工艺线不同的负荷特点，调整供电网的'运行电压，钢铁行业主要用电设备的静态特性参数及U/U0由降到时，P/P0和Q/Q0变化如下表2所示。

表2钢铁行业主要用电设备的静态特性参数设备工业电机泵、风机和其他电机电弧炉中央空调室用空调炼炉鼓风机工业电视荧光灯PV ＝ ＝ ＝ ＝ 注：P有功功率，Q无功功率降低运行电压，有功功率变化较小，但无功变化较大。对于钢铁工业负荷平均来说，当供电电压大于额定电压时，电压降低5％，无功功率可减少8％左右，设备有功功率减小很少，降至额定功率，不会影响生产，但无功电流产生的线路损耗减少了，同时也减少了无功补偿设备的投入。

变压器改造，通过合理分配变压器负载，使变压器运行效率的提高带来节电效益。可以从根本上改善目前企业配电网经济运行的状况，减小用电协议容量，提高配电网的电磁兼容水平和供电质量。

(1)合理选择变压器容量和台数。选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。当负荷率低于30%时，应予调整或更换。当负荷率超过80%并通过计算不利于经济运行时，可放大一级容量选择变压器。对车间内停产后仍不能停电的负荷，宜设置专用变压器。大型厂房及非三班制车间宜设置照明专用变压器。

(2)选用节能型变压器，更换或改造高能耗变压器。新建或扩建工程应选用SL7、SLZ7、S9等节能变压器。与老产品比，SL7、SLZ7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失，10kV系列分别降低和；35kV系列降低和。S9系列与SL7系列比，其空载和短路损耗又分别降低和，平均每千伏安装SL7系列年节电9kW·h。企业为了节省投资，也可对原有SJ1、SL1高能耗变压器进行技术改造，但改造后应达到国家对配电变压器能耗标准的要求，即：空载损耗降低45%～65%，空载电流降低70%，短路损耗达到SL7标准，阻抗电压4%～。

(3)加强运行管理，实现变压器经济运行。在企业负荷变化情况下，如投运变压器台数和容量不变，其负荷率和运行效率都将发生变化，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载和空载运行。长期轻载(负荷率30%以下)变压器，必要时按实际负荷换小容量变压器。

用电设备层的节电措施

用电设备层的节电措施主要以提高电能转化效率为主要目的。电能转化为机械能的效率涉及四个环节：(1)电动机效率；(2)生产设备的效率；

(3)传动效率；(4)阀门或档风板开度。以下就这四个方面提出一些具体的节电措施。

电动机的节电措施

电动机的经济运行包括如下几个方面：(1)尽可能让电动机运行在经济运行区。电动机的经济运行区，一般为负荷率β在70%≤β≤100%范围内，在这一负荷率范围内运行，电动机《机电技术》2010年第4期机电研究及设计制造68综合运行效率最高，也最节电。β＜40%时，效率会大大下降(η＜60%)，功率因数＜。

(2)电动机轻重载采用Y－△自动切换。电动机在间歇、轻负载(如负荷小于额定功率的40%以下)运行时，为了提高功率因数和降低损耗，可以将其定子绕组接线由△改为Y接线运行。此时绕组上的电压降至1/3额定电压。这样做虽然电动机的功率仅为额定功率的1/3,但轻载时电动机能带得动。而这时电动机的负荷率提高了，铁损降低了2/3,其功率因数和定子电流都明显改善，节电效果显着。

(3)提高电动机与被拖动机械连接效率。采用正确的拖动(传送)机械，减少摩擦力和传动阻力，也是电动机节电的一种措施。

(4)改善环境条件，加强通风，降低电动机运行温度。电动机绕组的电阻是随温度升高而增大的，电动机运行温度越高，其有功功率损耗也越大。

泵与风机的节电措施

泵与风机的有效调节,选用高效设备并不等于就是节能，还要看实际运行工况是否处在设备性能曲线的最高效率点附近，主要决定于以下因素：(1)工作流量的变化规律。工作流量在额定流量的90%以上变化时，一般不采用变速调节；工作流量在额定流量的85%以上变化时,需采用高效变速调节，如变频或串级调速；最小工作流量在额定流量的50%～70%时，可采用较变频调速更加经济、可靠的高频斩波串级调速装置，考虑初期投资可采用“一拖多”的方式，如图1所示。

图1“一拖多”电原理图

在电机起动和停止时将变频器逐台投入，完成后变频器切出采用工频运行。在调速过程中可以根据工况选择电机的投入和切出。

(2)管路性能曲线的静扬程(静压)占全扬程(全压)的比例。当静扬程所占比例很大时，即使泵系统的工作流量变化很大，但由于变速装置的转速变化范围并不大，节能效果也不大。

(3)泵或风机容量(轴功率)的大小。大功率的泵与风机由于每年节约电费数量大，适宜采用初投资很高的高效调速装置。

提高电气系统的功率因数和谐波处理(1)在电动机及其控制方面，积极推广变频器、软启动开关等新型节能产品。大力推广应用以三电平为代表的各种完美正弦波大容量高压变频器。高压电动机采用变频调速控制技术既解决了电机软启动和实现无级调速、满足生产工艺需要的问题，又可以大幅节约能源，降低生产成本。

(2)在各种交流低压电机的调速系统中变频调速系统是性能较好、效率较高的，是目前一些机械调速方式难以达到的。一台变频器可以驱动多台电机同时调速运行。“交-直-交”通用变频器由于前级整流和滤波的隔离作用，电机的感性无功电流不会传递到电网中，因而间接起到了无功补偿的作用，改善了功率因数，但其自身整流器和逆变器产生的谐波，也不可忽视。

(3)由于感性负载产生的无功，采取无功补偿和谐波滤波装置。对于老的电机设备推广应用电动机无功末端就地补偿器，补偿后，电流可以下降10%～20%、无功减少40%～80%、功率因数提高到92%～97%，平均节电在20%左右。该方式投资少见效快，综合效益较多。

电能监测与管理层节电

建立配电网调度中心建立配电网调度中心，在统一的支撑平台上在线组态，根据用户的实际需求，可以灵活实现调度自动化、馈线自动化、电能量计费、电网分析软件、调度管理功能、地理信息系统、配网管理功能等众多应用功能，具有良好的系统应用软件和硬件的扩充性，能够很好满足电力系统和大型工矿企业的调度需求。

节电考核管理

(1)把国内外同行业、同规模、同类型企业的最低电耗指标作为参照体系。

(2)以细化分解能耗考核指标为基础，就每一项细化指标，制订出相应的保证措施，对各项措施进展情况分条建帐进行动态的跟踪考核。

(3)实现全流程损失调查，发现问题，找到潜在的漏洞，从而更加准确细致地掌握了全过程的电损耗情况。

(4)针对存在的突出问题，提出了一系列整改措施，以项目承包的形式落实到各单位，明确了整改责任和整改时限，并将这些项目列入效能监察范围，加大了实施力度。

绿色能源的利用

光伏技术的应用，可以在厂区的景观照明等地方优先使用，在发展中进一步广泛应用。

3结束语

我国是发展中国家，与发达国家相比，技术和专业管理仍相对落后，就能源利用上来说，节能节电潜力还很大，为了企业的生存和发展，钢铁企业必需把节能工作放在优先地位，为建立资源节约型、环境友好型社会而贡献一份力量。

参考文献：

[1]耿毅.工业企业供电[M].北京：冶金工业出版社，1999.

顾绳谷.电力拖动基础[M].北京：中国机械出版社，2004.

苏震.钢铁企业节电途径探析[J].河南冶金，2009,17(2)：22-24.

随着我国电力技术和科技的快速发展，电力变频器广泛的应用于工业生产以及人类日常生活中。这是我为大家整理的变频器应用技术论文参考 范文 ，仅供参考! 变频器应用技术论文参考范文篇一：《变频器节能技术应用与研究》 【摘 要】本文根据水泵、风机轴功率与转速的平方成正比的特点，阐述变频调速节能原理，提出泵与风机应采用变频技术，已降低成本，延长设备使用寿命，提高经济效益。 【关键词】变频器;节能;水泵;风机 0 引言 锅炉是比较常见的用于集中供热设备，通常情况下，由于气温和负荷的变化，需对锅炉燃烧情况进行调节，传统的调节方式其原理是依靠增加系统的阻力，水泵采用调节阀门来控制流量，风机采用调节风门挡板开度的大小来控制风量。但在运行中调节阀门、挡板的方式，不论供热需求大小，水泵、风机都要满负荷运转，拖动水泵、风机的电动机的轴功率并不会改变，电动机消耗的能量也并没有减少，而实际生产所需要的流量一般都比设计的最大流量小很多，因而普遍存在着“大马拉小车”现象。锅炉这样的运行方式不仅损失了能量，而且增大了设备损耗，导致设备使用寿命缩短，维护、维修费用高。把变频调速技术应用于水泵(或风机)的控制，代替阀门(或挡板)控制就能在控制过程中不增加管路阻力，提高系统的效率。变频调速能够根据负荷的变化使电动机自动、平滑地增速或减速，实现电动机无级变速。变频调速范围宽、精度高，是电动机最理想的调速方式。如果将水泵、风机的非调速电动机改造为变频调速电动机，其耗电量就能随负荷变化，从而节约大量电能。 1 变频器应用在水泵、风机的节能原理 图1为水泵(风机)的H-Q关系曲线。图1中，曲线R2为水泵(风机)在给定转速下满负荷时，阀门(挡板)全开运行时阻力特征曲线;曲线 R1为部分负荷时，阀门(挡板)部分开启时的阻力特性曲线;曲线H(n1)和H(n2)表示不同转速时的Q=f(H)曲线。采用阀门(挡板)控制时，流(风)量从Q2减小到Q1，阻力曲线从R2移到R1，扬程(风压)从HA移到HB。采用调速控制时，H(n2)移到H(n1)，流(风)量从Q2减小到Q1，扬程(风压)从HA移到HC。 图1 水泵(风机)的H-Q关系曲线 图2为水泵(风机)的P-Q的关系曲线。由图2可以看出，流(风)量Q1时，采用阀门(挡板)控制的功率为PB。采用变频调速控制的功率为 PC。ΔP=PB-PC就是节省的功率。 图2 为水泵(风机)的P-Q的关系曲线 如果不计风机的效率η，则采用阀门(挡板)时的功率消耗在图中由面积OHBBQ1所代表，而采用调速控制时的功率消耗由面积OHCCQ1所代表，后者较前者面积相差为HCHBBC，即采用调速控制流(风)量比采用阀门(挡板)控制可节约能量。 2 水泵、风机的节能计算和分析 通常转速n与频率f成正比，若将电动机的运行频率由原来的50Hz降至40Hz时，其实际转速则降为额定转速的80%，即实际转速nsn和额定转速nn：nsn=(■)nn=。设K为电机过载系数，则电动机额定功率Pn=Kn■■。因此电动机运行在40Hz时，实际功率为： Psn=Kn■■=K()3=■■= 节能率 =■=■=■= 表1 电动机节能率 供热公司胜利锅炉房将电动机改为变频调速，其中： 表2 补水泵电动机在定速和变速不同情况下测出的数据 根据表2的数据，一个采暖期按190天计算，工业电费单价为元/kWh。加装变频器后补水泵电动机节约电费： ()×24×190×元 表3 鼓风机电动机在定速和变速不同情况下测出的数据 根据表3的数据，胜利车间有5台鼓风机电动机。一个采暖期按190天计算，工业电费单价为元/kWh。加装变频器后鼓风机电动机节约电费： ()×24×190××5=元 表4 引风机电动机在定速和变速不同情况下测出的数据 根据表4的数据，胜利车间有5台鼓风机电动机。一个采暖期按190天计算，工业电费单价为元/kWh。加装变频器后引风机电动机节约电费： ()×24×190××5=元 综上所述，胜利车间安装变频后，一个保温期合计节约电费： 元 节能效果明显。 通过上述分析和实际应用，锅炉水泵、风机采用变频调速后具有以下优点。 (1)水泵、风机的电动机工作电流下降，温升明显下降，同时减少了机械磨损，维修工作量大大减少。 (2)保护功能可靠，消除了电动机因过载或单相运行而烧坏的现象，延长了使用寿命，能长期稳定运行。 (3)电动机实现软起动，实现平滑地无级调速，精度高，调速范围宽(0-100%)。频率变化范围大(O-50Hz)。效率可高达(90%-95%)以上。减小了对电网的冲击。 (4)安装容易，调试方便，操作简便，维护量小。 (5)节能省电，燃煤效率提高。 (6)变频器可采用软件与计算机可编程控制器联机控制的功能，容易实现生产过程的自动控制。 3 结束语 引进变频器可以实现能源的有效利用，避免过多的能源消耗。使用变频器节能主要是通过改变电动机的转速实现流量和压力的控制，来降低管道阻力，减少了阀门半开的能源损失。其次变频状态下的水泵(风机)运行转速明显低于工频电源之下，这样能尽量减少由于摩擦带来的电力损耗。最后变频技术是一种先进的现代自动化技术，自动化的运行能增加电力运行的可靠性，节省人力投入，从而实现了成本的节约。 【参考文献】 [1]赵斌，莫桂强.变频调速器在锅炉风机节能改造中的应用[J].广西电力. [2]吴民强.泵与风机节能技术问答[M].北京：中国电力出版社，1998. [3]梁学造，蔡泽发.异步电动机的降损节能 方法 [Z].湖南省电力工业局. 变频器应用技术论文参考范文篇二：《变频器技术改造实践与应用》 【摘要】介绍了锅炉风机电机以及补水泵、循环泵电机等设备变频器技术改造实例及应用，并对变频器调速改造中应注意的一些技术问题进行了论述。 【关键词】自动化控制;变频器;技术改造 1 锅炉风机电机应用变频器调速控制 以Ⅱ热水锅炉为例，每台锅炉配置引风机和鼓风机各六台，各电机主要技术参数如下： 型号 容量(KW) 电压(V) 额定电流(A) 引风机 Y280S4 75 380 鼓风机 Y200L4 30 380 57 在进行变频器改造以前，各风机在正常情况下的运行数据统计如下： 平均电流 最大电流 最小电流 引风机 142 145 139 鼓风机 59 63 57 首先选择在1#5#炉的鼓、引风机上进行改造尝试，并考虑到风机电机功率设计时配置，选择相匹配功率的变频器来控制电机，变频器的型号为ABB ACS51001157A4(引风机)、ZXBP30(鼓风机)，电压等级为380V，通过一段时间的运行测试，引风机工频电流由原来的平均140(A)下降到现在的平均95―110(A)，鼓风机工频电流由原来的平均57(A)下降到现在的平均30(A)节能效果相当显著，并且变频器技术性能完全满足锅炉运行工艺的要求(主要是风压、风量、加减风的速率等)，电机在启动、运行调节、控制操作等方面都得到极大的改善。变频调速由安装在锅炉操作台上的启动、停机、转速调整开关进行远程控制，并可同DCS系统接口，通过DCS实现变频器的调速控制，变频调速装置还提供报警指示、故障指示、待机状态、运行状态、连锁保护等保护信息以及转速给定值和风机实际转速值等必要指示，以便操作人员进行操作控制。 2 补水泵、循环泵电机应用变频器进行调节控制 以2台补水泵、4台循环泵实际应用为例，其电动机的技术参数分别为： 序号 型号 功率 额定电流 流量 补水泵 1#泵 Y180M4 25 2#泵 Y180M4 25 循环泵 1#泵 Y315M14 132 237 630 2#泵 Y315M14 132 237 630 3#泵 Y315M14 132 237 630 4#泵 Y2315M4 132 630 正常补水时泵出力太大，紧急补水时一台泵又不能满足耗水需要，同时启动时出力又太大，连续供水补水效率高，效果也好。补水泵改用变频器调节补水，不仅仅在于考虑它对电机的节能效益，更重要的是从生产设备运行安全角度考虑，变频器选用富士FRN132P11S―4CX，电压等级为380V。 为充分利用变频器，采用1台变频器来实现两台电机的调速控制;2台补水泵均可实现变速、定速两种方式运行，变频器在同一时间只能作一台电机的变频电源，所以每台电机启动、停止必须相互闭锁，用逻辑电路控制，保证可靠切换，出口采用双投闸刀切换;2台补水泵工作时，其中一台由工频供电作定速运行，另一台由变频器供电作变速运行，同一台电机的变速、定速运行由交流接触器相互闭锁，即在变速运行时，定速合不上，如下图中，1C1与1C2及2C1与2C2不允许同时合上;为确保工艺控制安全、可靠，变频器及两台电机的控制、保护、测量单元全部集中在就地控制柜内，控制调节通过屏蔽信号电缆引接到控制室; 图1 补水泵电机变频器接线，虚框内为改造增加部分3 变频器调速改造中应注意的一些技术问题 锅炉的安全运行是全队动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的，但一旦出现问题，必须确保锅炉安全供热，所以，必须实现工频――变频运行的切换系统(旁路系统)，在生产过程中，采用手工切换如能满足设备运行工艺要求，建议尽量不要选用自动旁路，对一般的小功率电机，采用双投闸刀方式作为手动、自动切换手段也是比较理想的方法。 对于大惯量负荷的电机(如锅炉引风机)，在变频改造后，要注意风机可能存在扭曲共振现象，运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电机。所以，必须计算或测量风机――电机连接轴系扭振临界转速以及采取相应的技术 措施 (如设置频率跳跃功能避开共振点、软连接及机座加震动吸收橡胶等)。 采用变频调速控制后，如果变频器长时间运行在1/2工频以下，随着电机转速的下降，电机散热能力也下降，同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的，仍旧能够正常运行而不至温度过高。 变频器不能由输出口反向送电，在电气回路设计中必须注意，如在补水泵和循环泵变频器改造接线图中，要求1C1与1C2及2C1与2C2不允许同时合上，不仅要求在电气二次回路中实现电气的连锁，同时要求在机械上实现机构互锁，以确保变频器的运行安全。 低压变频器，由于体积较小，在改造中的安装地点选择比较容易些。选择变频器室位置，既要考虑离电机设备不能太远，又要考虑周围环境对变频器运行可能造成的影响。变频器的安装和运行环境要求较高，为了使变频器能长期稳定和可靠运行，对安装变频器室的室内环境温度要求最好控制在0-40℃之间，如果温度超过允许值，应考虑配备相应的空调设备。同时，室内不应有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等。 要保证变频器柜体和厂房大地的可靠连接，保证人员和设备安全。为防止信号干扰，控制系统最好埋设独立的接地系统，对接地电阻的要求不大于4Ω。到变频器的信号线，必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的一端要求可靠接地。 随着电力电子技术的发展，变频器的各项技术性能也得到拓宽和提高，在热电行业中，风机水泵类负荷较多，充分应用变频器进行节能改造已经逐渐被大家所接受。对于目前低压变频器，投资较低、效益高，一年左右就可以收回投资而被广泛应用。随着目前国产变频器的迅速发展，使得变频器的性能价格比大大提高，为利用变频器进行节能技术改造提供了更加广阔的前景。 参考文献： [1]王占奎.变频调速应用百例.北京：科学出版社出版， [2]吴忠智，吴加林.变频器应用手册.北京：机械工业出版社， 变频器应用技术论文参考范文篇三：《浅议变频调速技术的应用》 摘要：调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。 关键词：变频器，控制技术，应用 电力电子技术诞生至今已近50年,他对人类的文明起了巨大的作用.近10年来,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,电气传动技术面临着一场历史革命,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其有益的 调速和起制动性能、高效率、高功率因数的节电效果、适用范围广等优点,而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 1.变频调速技术的现状 电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类,调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是,随着电力电子技术的发展,原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能,改善产品质量,提高产量。以我国为例,60%的发电量是通过电动机消耗的。因此,调速传动有着巨大的节能潜力,变频调速是交流调速的基础和主干内容,变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来。变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。 国外现状 采用变频的方法,实现对电机转速的控制,大约已有40年的历史,但变频调速技术的高速发展,则是近十年的事情,主要是由下面几个因素决定: 市场有大量需求 随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得了显著的经济效益。 功率器件发展迅速 变频调速技术是建立在电力电子技术基础之上的。近年来高电压、大电流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模块IPM(Intelligent Power Module)等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。在大功率交—交变频(循环交流器)调速技术方面,法国阿尔斯通已能提供单机容量达30000kW的电器传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面,意大利ABB公司提供了单机容量为60000kW的设备用于抽水蓄能电站;在中功率变频调速技术方面,德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600kVA和Simovert PGTOPWM变频调速设备单机容量为100-900kVA,其控制系统已实现全数字化,用于电机风车,风机,水泵传动;在小功率变频调速技术方面,日本富士BJT变频器最大单机容量可达700kVA,IGBT变频器已形成系列产品,其控制系统也已实现全数字化。 IPM投入应用比IGBT约晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外围的驱动和保护电路,有的甚至还把光耦也集成于一体,是一种更为适用的集成型功率器件。目前,在模块额定电流10-600A范围内,通用变频器均有采用IPM的趋向。IPM除了在工业变频器中被大量采用之外,经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品,如家用空调变频器,冰箱变频器,洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展,日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光耦,通过内部自举电路可单电源供电,并采用了低电感的封装技术,在实现系统小型化、专用化、高性能、低成本方面又推近了一步。 控制理论和微电子技术的支持 在现代自动化控制领域中,以现代控制论为基础,融入模糊控制、专家控制、神经控制等新的控制理论,为高性能变频调速提供了理论基础;16位、32位高速微处理器以及信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展,则为实现变频调速的高精度、多功能提供了硬件手段。 国内现状 从整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交-交,无换向器电动机等变频技术方面,国内只有少数科研单位有能力制造,但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。在中小频率技术方面,国内学者做了大量变频理论的基础研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理论,针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点,采用了线性解耦和非线性解耦的方法,探讨交流电机变频调速的控制策略。 进入90年代,随着高性能单片机和数字信号处理的使用,国内学者紧跟国外最新控制策略,针对交流电机感应特点,采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法,控制算法采用模糊控制,神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测,在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了有益的基础研究。在新型电力电子器件应用方面,由于GTR,GTO,IGBT,IPM等全控制器件的使用,使得中小功率的变流主电路大大简化,大功率SCR,GTO,IG-BT,IGCT等器件的并联、串联技术应用,使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面,实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究,但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口,使得变频器的制造成本较高,无法形成产业化,与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的V/f控制,仅有少量的样机采用矢量控制,品种与质量还不能满足市场需要,每年需大量进口高性能的变频器。 因此,国内交流变频调速技术产业状况表现如下:(1)变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。(2)变频器的整机技术落后,国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并没形成一定的技术和生产规模。(3)变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。(4)相关配套产业及行业落后。(5)产销量少,可靠性及工艺水平不高。 2.变频调速技术未来发展的方向 变频调速技术主要向着两个方向发展:一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰,研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”;二是向变频器应用的深度和广度发展。随着变流器应用领域深度和广度的不断开拓,变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。可以预料,现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广,将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项:(1)实现高水平的控制;(2)开发清洁电能的变流器;(3)缩小装置的尺寸;(4)高速度的数字控制;(5)模拟与计算机辅助设计(CAD)技术。论文检测。 3变频调速技术的应用 纵观我国变频调速技术的应用,总的说来走的是一个由试验到实用,由零星到大范围,由辅助系统到生产装置,由单纯考虑节能到全面改善工艺水平,由手动控制到自动控制,由低压中小容量到高压大容量,一句话,由低级到高级的过程。论文检测。我国是一个能耗大国,60%的发电量被电动机消耗掉,据有关资料统计,我国大约有风机、水泵、空气压缩机4200万台,装机容量约亿万千瓦,然而实际工作效率只有40%-60%,损耗电能占总发电量的40%,已有 经验 表明,应用变频调速技术,节电率一般可达10%-30%,有的甚至高达40%,节能潜力巨大。 有关资料表明,我国火力发电厂有八种泵与风机配套电动机的总容量为12829MW,年总用电量为450。2亿千瓦小时。还有总容量约为3913MW的泵与风机需要进行节能改造,完成改造后,估计年节电量可达25。论文检测。69亿千瓦小时;冶金企业也是我国的能耗大户,单位产品能耗高出日本3倍,法国4。9倍,印度1。9倍,冶金企业使用的风机泵类非常多,实施变频改造,不仅可以大幅度节约电能,还可改善产品质量。 参考文献 [1]何庆华,陈道兵. 变频器常见故障的处理及日常维护[J]. 变频器世界, 2009, (04) . [2]龙卓珉,罗雪莲. 矩阵式变频调速系统抗干扰设计[J]. 变频器世界, 2009, (04) . 猜你喜欢： 1. 电气类科技论文 2. 电子应用技术论文 3. 电气控制与plc应用技术论文 4. 变频器应用技术论文 5. 变电运行技术论文 6. 光伏应用技术论文