我国变频调速技术
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四象限变频调速在工业生产中,电机系统的控制和调速是十分重要的。
传统的电机驱动系统往往采用电阻调压、变频调速等方式,而四象限变频调速技术正是一种效率更高、响应更快的电机调速方法。
一、什么是四象限变频调速四象限变频调速是一种电机调速控制方法,可以实现正转、反转、减速、加速等功能。
这种调速方法可以让电机在四个象限内任意运动,极大地提高了电机的控制精度和灵活性。
二、四象限变频调速的原理四象限变频调速通过改变电机的频率和电压来控制电机的转速和扭矩。
其原理是通过变频器改变输入电压和频率,调整电机的转速。
通过反馈控制系统实时监测电机的运行状态,使得电机可以在任意速度下平稳运行。
三、四象限变频调速的优势1.高效节能:通过提高电机效率和减小功耗,节能效果显著。
2.运行稳定:调速精度高,可以保证电机在各种工况下稳定运行。
3.响应迅速:电机可以快速响应控制指令,加速和减速迅速。
4.可实现自动化控制:结合PLC、仪表等控制器,可以实现电机的自动化控制。
5.减小电机损耗:通过降低电机运行过程中的损耗,延长电机寿命。
四、四象限变频调速的应用四象限变频调速技术在各个领域均有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1.工业生产:在食品加工、化工生产、机械加工等行业中,电机调速是必不可少的。
2.电梯和输送设备:电梯、输送机等场合中,四象限变频调速可以实现平稳运行、高效运输。
3.空调系统:通过变频调速技术可以实现空调系统的节能运行,提高空调系统的效率。
4.风电、水泵等领域:风电、水泵等需要根据外部条件调整转速的设备,也可以采用四象限变频调速实现。
五、结语四象限变频调速技术作为电机调速领域的一种创新技术,具有较高的应用价值和实用性。
通过合理的调速控制,可以提高电机的效率、稳定性和寿命,为工业生产和生活带来便利和效益。
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状【摘要】本文主要介绍了关于变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状。
在变频空调压缩机技术方面,随着技术的不断进步,压缩机的能效比、性能稳定性和运行可靠性都得到了显著提升,使得空调系统更加节能环保。
而在变频调速系统技术方面,通过精密的控制与监测,实现了空调系统的智能化和精确调节,提高了系统的运行效率和舒适性。
未来发展趋势则是将继续追求更高的能效与稳定性,推动空调行业朝着智能化、节能环保的方向发展。
变频空调压缩机及变频调速系统的发展将为人们提供更加舒适、节能、智能的空调使用体验。
【关键词】变频空调压缩机、变频调速系统、技术现状、发展趋势1. 引言1.1 变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状一直是空调行业领域的重要研究方向。
随着科技的不断发展,变频空调压缩机技术已经取得了显著的进步,不仅在能效方面有了显著提升,还在运行稳定性、节能效果和使用寿命等方面取得了巨大的突破。
变频调速系统的技术现状也日益成熟,能够更精准地控制空调系统的工作状态,实现能源的高效利用,提升空调系统的整体性能。
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状呈现出不断创新、稳步发展的趋势,为空调行业的未来发展奠定了坚实的基础。
2. 正文2.1 变频空调压缩机技术现状随着空调行业的发展,变频空调压缩机技术也日益成熟和普及。
传统空调系统采用固定频率压缩机,只能以固定的速度运行,而变频空调压缩机则可以根据需求实时调节转速,实现能效更高的运行。
变频空调压缩机采用变频调速技术,能够根据室内温度变化实时调节压缩机转速,达到更舒适的室内环境。
相比传统固定频率压缩机,变频空调压缩机具有更低的启动电流、更稳定的输出功率和更节能的特点。
目前,市面上已经出现了各种不同品牌和型号的变频空调压缩机,涵盖了家用、商用和工业用途。
一些高端产品甚至采用了多级变频调速系统,进一步提高了能效和舒适性。
随着能源危机日益严重和环保意识的提高,变频空调压缩机技术将会在未来得到更广泛的应用和发展。
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。
变频调速的主要优缺点一、变频调速的主要优点是:1.可实现平滑的无级调速,且调速精度高,转速(频率)分辩率高。
2.调速效率高。
变频调速的特点是在频率变化后,电动机仍在该频率的同步转速附近运行,基本上保持额定转差率,转差损失不增加。
变频调速时的损失,只是在变频装置中产生的变流损失,以及由于高次谐波的影响,使电动机的损耗有所增加,相应效率有所下降。
所以变频调速是一种高效调速方式。
3.调速范围宽,一般可达 10 ∶ 1 ( 50 ~ 5Hz )或 20 ∶ 1 ( 50 ~2.5Hz )。
并在整个调速范围内均具有较高的调速装置效率η V 。
所以变频调速方式适用于调速范围宽,且经常处于低转速状态下运行的负载。
4.功率因数高,可以降低变压器和输电线路的容量,减少线损,节省投资。
或在同样的电源容量下,可以多装风机或水泵负载。
5.变频装置故障时可以退出运行,改由电网直接供电(工频旁路)。
这对于泵或风机的安全经济运行是很有利的。
如万一变频装置发生故障,就退出运行,不影响泵与风机的继续运行;又如在接近额定频率( 50Hz )范围工作时,由变频装置调速的经济性并不高,变频装置可退出运行,由电网直接供电,改用节流等常规的调节方式。
6.变频装置可以兼作软起动设备,通过变频器可将电动机从零速起动连续平滑加速直致全速运行。
变频软起动是目前最好的软起动方式,变频器是目前最好的软起动设备。
二、变频调速的主要缺点是:1.目前,变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要问题有两个:一个是我国发电厂辅机电动机供电电压高( 3 ~10KV ),而功率开关器件耐压水平不够,造成电压匹配上的问题;二是高压大功率变频调速装置技术含量高、难度大,因而投入也高,而一般风机水泵节能改造都要求低投入,高回报,从而造成经济效益上的问题。
这两个问题是它应用于风机水泵调速节能的主要障碍。
2.因电流型变频器输出电流的波形和电压型变频器输出电压的波形均为非正弦波形而产生的高次谐波,对电动机和供电电源会产生种种不良影响。
1kv 及以下通用变频调速设备符合执行标准范围及技术要求《1kv 及以下通用变频调速设备符合执行标准范围及技术要求》一、引言在工业生产和设备运行过程中,变频调速设备起着至关重要的作用。
而对于1kv 及以下通用变频调速设备,其执行标准范围及技术要求更是至关重要。
本文将从深度和广度两个方面对该主题进行探讨,帮助读者全面理解和认识这一重要的技术要求。
二、了解1kv 及以下通用变频调速设备1.1 什么是1kv 及以下通用变频调速设备?1kv 及以下通用变频调速设备是指额定电压在1kv及以下的交流电机调速设备,其作用是控制电机的转速,从而实现对设备的精准控制。
这些设备通常被广泛应用于制造业、矿山、化工、建筑等领域,是现代工业生产中不可或缺的部分。
1.2 执行标准范围及技术要求根据国家有关规定,1kv 及以下通用变频调速设备必须符合一定的执行标准范围及技术要求。
这些标准和要求旨在确保设备的安全性、稳定性和高效性,为工业生产提供可靠的保障。
三、深度探讨1kv 及以下通用变频调速设备的执行标准范围3.1 国家标准目前,我国对于1kv 及以下通用变频调速设备制定了一系列的国家标准,包括GB/T 12668.1-2002《低压变频调速电源设备第1部分:通用要求》、GB/T 12668.2-2002《低压变频调速电源设备第2部分:EMC要求和试验》等。
这些标准细化了设备的技术要求,明确了其在不同方面的执行范围。
3.2 行业标准除了国家标准外,不同行业也会根据自身的特点和需求,针对1kv 及以下通用变频调速设备制定相应的行业标准。
比如在煤矿行业、水泵行业、风机行业等领域,都有针对性的标准要求,以确保设备能够适应特定的工作环境和工作要求。
3.3 企业标准一些生产1kv 及以下通用变频调速设备的企业也会按照自身的技术水平和产品特点,建立起相应的企业标准。
这些标准一方面是对国家标准和行业标准的补充和细化,另一方面也是企业对产品质量和性能的内部要求。
变频器变频调速方法步骤措施1.引言1.1 概述在文章的引言部分,我们将对变频器变频调速方法的概念进行概述。
变频器,也称为变频调速器,是一种能够通过调节电机输入电压和频率实现电机转速控制的设备。
它通过改变电机供电电压的频率和幅值,来调整电机的转速和输出功率。
变频调速方法指的是利用变频器来实现电机调速的具体步骤和措施。
通过调节变频器的参数和设置,可以实现电机在不同负载条件下的稳定运行,提高电机的效率和控制性能。
变频调速方法主要包括以下几个步骤:首先,确定所需的电机转速范围和工作负载要求;然后,选择适合的变频器型号和额定功率,并进行正确的安装和接线;接下来,根据实际需求,设置变频器的参数,例如输入/输出电压和频率范围、加速度和减速度时间、过载保护等;完成参数设置后,进行电机的启动和调试,并进行负载测试和调整;最后,根据实际情况对参数进行优化调整,以达到最佳的调速效果。
在变频器变频调速方法的措施方面,需要注意以下几点:首先,合理选择变频器的型号和规格,以满足电机的运行要求;其次,进行适当的参数设置和调整,以保证电机的稳定运行和可靠性;同时,注意安全使用变频器,避免过载和短路等故障;最后,定期检查和维护变频器设备,以确保其正常工作和寿命。
总之,变频器变频调速方法是一种有效的电机调速控制手段,可以提高电机的控制性能和节能效果。
通过正确选择变频器型号、合理设置参数和注意安全使用,可以实现电机在不同负载条件下的稳定运行和调速控制。
1.2文章结构文章结构是指整篇文章的组织结构和内容安排。
通过合理的文章结构,可以使文章内容更加清晰和连贯,读者能够更好地理解和吸收文章的信息。
本文将按照以下几个部分的结构进行组织和阐述。
1. 引言部分:在引言部分,我们将简要介绍本文的主题——变频器变频调速方法步骤措施,以及文章的概述、结构和目的。
首先,我们将简要介绍变频器的基本原理,然后详细说明变频调速方法的步骤和相关措施。
最后,我们将总结本文并展望变频调速方法的未来发展趋势。
变频调速技术一、变频调速技术概述变频调速技术是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术,变频调速具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级变速等优点,因而被广泛使用,是国家电机能效提升计划非常重要的技术。
二、变频调速技术原理变频调速是通过改变供给电动机的供电频率,来改变电机的转速,从而改变负载的转速。
电机的转速:n=50f(1-S)/P其中f为供电频率,P为电机的极对数,S为滑差。
因此,改变f就可以改变电机的转速。
三、变频调速技术特点1、节能,一般可以节能10%~50%根据国家电机能效提升计划,从电机自身情况看,我国电机效率平均水平低于国外3-5个百分点,要提高电机效率就必须提高节能手段。
2、提高网侧功率因数无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重。
使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,功率因数很高,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。
3、软启软停功能电机一般为直接启动或Y/D启动,启动电流等于4~7倍额定电流,这不但要求电网容量高,而且启动时会对设备和电网造成严重的冲击,影响使用寿命。
使用变频装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备的使用寿命。
四、变频调速技术节能原理1、风机水泵的节电原理以风机和水泵流体机械来说明转速与节能的关系,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:上述式子中Q1、H1、P1分别代表转速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。
由此可见,当通过降低转速以减少流量来达到节流目的时,所消耗的功率将降低很多。
例如:当转速降派到80%时,流量减少到80%,而轴功率却下降到额定功率的(80%)3≈51%:若流量需减少到40%,则转速相应减少到40%,此时轴功率下降到额定功率的(40%)3≈6.4%。
变频调速技术的特点及其应用案例一、交流变频调速的特点1、减少功耗降低成本纺织厂离不开空调设备。
当空调电机使用变频调速器控制后,降低了功耗,大大节省了用电支出。
《据某公司提供的数据,全年 12台空调机可节电24余万元,空调用电单耗平均下降了6、7个百分点。
》2、简化了机构提高了性能通过PLC可编程序控制器或工控机的控制,再经变频调速器实现多电机的同步协调运转。
根据生产工艺曲线控制各机构的运动,进而简化了机构。
比如粗纱机利用交流变频调速,去掉了锥轮变速机构,从而克服了锥轮变速皮带打滑变速不准的问题。
而对于细纱机来说,由于利用变频调速器去掉了成形机构中的成形凸轮,进而克服了由于成形凸轮所造成的桃底有停顿、桃顶有冲击的现象,使得细纱卷形状良好。
以便于下一道工序的高速退绕。
同时利用变频调速器控制主电机的变速来控制锭子的转数,使得细纱在大中小纱时转速在变化,以减少纱的断头率。
二、交流变频技术的应用变频器控制的纺织机械所用的交流电机主要分为两类。
1、交流异步电机。
这种电机主要应用于调速精度要求不高、调速范围不大的纺机上。
2、交流变频调速专用异步电机。
主要用于调速精度要求高、调速范围大的机器上。
2.1、用变频器开环控制异步电机调速称为V/F形式( 如四方的E350系列变频器 )。
这种方式电路简单、可靠。
但调速范围在10:1范围以内,调速精度较低2% ~ 5%,并且低速性能不理想。
因此多用于针织机或要求不高的纺织机械上。
2.2、采用无速度传感器矢量控制变频器( 如四方的C320系列变频器 )。
其有优良的低速特性。
电路结构简单,可靠性高。
同时还具有较好的加减速特性、转矩特性以及电流限制特性等。
调速精度可达 0.1%。
调速范围在20:1范围以内。
较适合印染机械的调速等。
2.3、采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机,闭环变频调速,又称交流伺服电机。
调速范围可达100:1。
为了提高变频器开关频率,应用功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)取代一般的大功率管(GTR)。
变频调速技术及应用电子与电气工程是现代科技的重要领域之一,涵盖了广泛的技术和应用。
其中,变频调速技术作为电气工程的重要分支,对于提高能源利用效率和实现自动化控制具有重要意义。
本文将对变频调速技术及其应用进行探讨。
一、变频调速技术的原理变频调速技术是通过改变电机的供电频率来实现对电机转速的调节。
其基本原理是通过将交流电转换为直流电,再经过逆变器将直流电转换为可调频的交流电,从而实现对电机转速的控制。
变频器作为变频调速技术的核心设备,能够根据实际需求调整输出频率和电压,从而实现电机的高效运行。
二、变频调速技术的优势1. 节能高效:传统的电机调速方式往往通过改变电机的电压来实现,效率较低。
而变频调速技术通过调整电机的供电频率,使电机在不同负载下都能以最佳运行效率工作,从而实现能源的节约和提高电机的效率。
2. 精确控制:变频调速技术可以实现对电机转速的精确控制,能够满足不同工况下的要求,使得电机在不同负载下都能保持稳定的运行速度。
3. 起动平稳:传统的启动方式往往会对电机产生冲击,容易造成机械设备的损坏。
而变频调速技术可以实现电机的平稳启动,避免了冲击对设备的损坏。
三、变频调速技术的应用领域1. 工业制造:在工业制造领域,变频调速技术广泛应用于各种机械设备,如风机、水泵、压缩机等。
通过变频调速技术,可以实现对设备的精确控制,提高生产效率和产品质量。
2. 交通运输:在交通运输领域,变频调速技术被广泛应用于电动车辆、电动机车等交通工具。
通过变频调速技术,可以实现对电动车辆的高效控制,提高能源利用效率和行驶稳定性。
3. 新能源领域:随着新能源的发展,变频调速技术在风力发电、太阳能发电等领域也得到了广泛应用。
通过变频调速技术,可以实现对新能源发电设备的高效控制,提高能源转换效率。
总结:变频调速技术作为电气工程的重要分支,在工业制造、交通运输、新能源等领域都有着广泛的应用。
其通过改变电机的供电频率,实现对电机转速的调节,具有节能高效、精确控制、起动平稳等优势。
变频调速技术的发展和应用近10年来,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的讯速发展,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。
电机交流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不断恶化环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节电效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
我国变频调速技术的发展概况电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。
电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态(位置、速度、加速度等)实现电能-机械能的转换,达到优质、高产、低耗的目的。
电气传动分成不调速和调速两大类,调速又分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,但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械,越来越多的改用调速传动以节约电能(节约15-20%或更多),改善产品质量,提高产量。
在我国60%的发电量是通过电动机消耗掉的,因此它是一个重要行业,一直得到国家重视,目前已有一定规模。
近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。
变频调速是交流调速的基础和主干内容,上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易,从而造就了一个庞大的电力行业。
长期以来,交流电的频率一直是固定的,变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。
我国电气传动产业建于1954年,当时第一批该专业的学生从各大专院校毕业,同时在机械工业部属下建立了我国第一个电气传动成套公司,这就是后来的天津电气传动设计研究所的前身。
我国电气传动与变频调速技术的发展简史见附表。
现在我国已有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作。
我国是一个发展中国家,许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。
至今自行开发生产的变频调速产品大体只相当于国际80年代水平。
交流电机变频调速的控制技术近20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,交流电机变频调速已得到了越来越广泛的应用,并已开始逐步替代直流调速,因其许多优点而被公认为最有发展前途的调速方式。
同时,变频调速的控制技术也在不断进步和完善。
在变频调速系统出现的初期,其控制技术是采用电压频率协调控制(即V/F比为常数)。
此种控制技术有开环和闭环两种形式。
采用开环时用于一般生产机械,但静态和动态性能都不太理想,采用闭环则可改善系统性能。
后来,一些研究人员提出了转差频率控制方法。
采用这种控制技术使得变频调速系统在一定的程度上改善了静态和动态性能,使之接近于直流双闭环调速系统,但是,还是不能满足高性能调速系统的要求。
改善调速系统动态性能的关键在于如何实现转矩控制。
70年代初德国的 F.BLASCHKE提出的矢量控制理论解决了交流电机矢转矩控制问题。
这种理论的核心是将一台交流电机等效为直流电机来控制,因而获得了与直流调速系统同样优良的动态性能。
经过各国科技工作者努力,矢量变换控制的变频调速方法已广泛地应用于电气传动系统中。
80年代的中期,德国的DEPENBROCK又提出了直接转矩控制的理论,其思路是把交流电机与逆变器看作一个整体对待。
采用空间电压矢量分析方法进行计算,直接控制转矩,免去了矢量变换的复杂计算。
控制系统结构简单,便于实现全数字化,已有实际产品用于实际中。
近10多年来,各国学者和研究部门致力于无速度传感器控制系统的研究,利用检测定子电压、电流等容易测量的物理量进行速度估算,以取代速度传感器,提高控制系统的可靠性,降低成本,目前已研究出无速度传感器矢量控制系统的实用产品。
近几年来,人工智能技术——如专家系统、模糊逻辑和人工神经网络等,正在显示出其实现变频调速的智能化自适应控制的巨大希望所在,有研究结果表明,智能控制技术有效利用,可使变频调速系统做到高效、自适应、自诊断、自保护、动态性能优良。
变频调速的原理及应用变频调速是一种通过改变电机的输入电压和频率来实现电机转速调节的技术。
它利用可调变频器将电源的交流电通过整流、滤波、逆变等电路转换为直流电,然后经过可调变频器进行变频调节,最后再通过逆变器将调节后的直流电转换为交流电供给电机。
变频调速的原理主要包括四个部分:电源模块、整流滤波模块、逆变模块和控制模块。
电源模块将电网交流电转换为直流电供给整流滤波模块,整流滤波模块将直流电转换为稳定的直流电,逆变模块将直流电转换为交流电,并根据控制信号进行频率和电压的调节,控制模块对逆变模块进行控制,通过处理控制信号和反馈信号实现电机转速的控制。
变频调速技术具有以下几个主要的应用:1.工业生产控制:变频调速技术广泛应用于各种工业生产设备中,如风机、水泵、压缩机等。
通过改变电机的输入电压和频率,实现电机的转速调节,可以满足不同工况下的生产需求,提高生产效率和能源利用率。
2.交通运输领域:变频调速技术在交通运输领域的应用主要体现在电动车辆中。
通过调节电机的转速,实现电动车辆的加速、减速和定速巡航等功能,提高电动车辆的驾驶性能和行驶里程。
3.制冷空调领域:变频调速技术在制冷空调领域的应用主要体现在压缩机的调速上。
通过调节压缩机的转速,实现制冷系统的容量调节,可以根据室内温度和负荷变化进行动态调节,提高能源利用率和舒适度。
4.机器人和自动化设备:变频调速技术在机器人和自动化设备中的应用越来越广泛。
通过调节电机的转速和扭矩,实现机器人和自动化设备的精确操作和运动控制,提高生产效率和产品质量。
总之,变频调速技术通过改变电机的输入电压和频率,实现电机转速的调节,广泛应用于工业生产控制、交通运输、制冷空调、机器人和自动化设备等领域,提高设备性能和能源利用效率,促进工业和社会的可持续发展。
电气自动化控制中变频调速技术的运用分析摘要:在社会快速发展背景下,我国变频调速技术得到改革与创新。
因为变频调速技术自身拥有众多优势,所以,被广泛应用在电气自动化控制当中。
本文就工业电气自动化控制中变频调速技术的应用展开讨论。
关键词:变频调速技术;电气自动化控制;应用1变频调速技术的概述变频调速技术的工作原理是通过调整电源的输出频率,从而改变电机的转速,达到自动变频调速的目的。
这项技术是由20 世纪末的一位外国学者提出的,解决了电机的耦合问题。
而随着科技的不断发展,这项变频调速技术应用到更多的领域,它造价低廉、却能产生极高的工作效率。
2电气自动化控制中变频调速技术运用的重要作用2.1保障设备有效运行在工业生产当中,电动机等各项设备的安全稳定运行是保证工业生产各项工作顺利展开、保证工作质量与工作效率的关键因素。
所以,为更好进行工业生产工作,使电气自动化控制设备等能够充分发挥作用,需要将变频调速技术应用在其中。
变频调速技术的应用,能够将电气自动化控制在有效范围内,保证各项设备安全稳定运行。
与此同时,能够根据电动机等设备实际运行情况,能够对变频调速技术进行相应调整,使设备运行得到有效保障,促使各项工作顺利展开。
2.2保证自动化技术水平将变频调速技术应用在电气自动化控制当中,能够使电气自动化技术水平得到有效保障。
随着科学技术的不断发展,我国变频调速技术也在不断更新与改革当中。
所以,变频调速技术在很大程度上,推动我国工业的更快发展。
从某种意义上讲,变频调速技术的应用,能够拉动我国经济的快速增长。
在提升电气自动化技术水平的同时,能够实现社会的可持续发展。
达到降低能耗,节能减排的目的,从而为我国环保事业提供更多帮助。
3 变频调速技术的应用分析3.1 V-F控制技术V-F 控制技术是指保证输出电压与控制频率成正比,使电机的磁通量保持一定,避免出现弱磁场和磁饱和现象。
V-F 控制模式主要应用于风机水泵类负载节能变频器,由压控振荡器实现。
变频调速异步电动机的原理_变频调速技术的原理应用及节能分析1.变频器的工作原理:变频器是一种能够改变交流电的频率和电压的电气设备。
它由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
其工作原理如下:-整流器:将输入的交流电转换为直流电,去除电源中的谐波成分;-滤波器:使输出的直流电平滑,减少电压的波动;-逆变器:将直流电转换为可调变的交流电,并通过PWM技术控制输出电压和频率,实现对电动机的调速控制;-控制电路:根据输入的控制信号,通过对逆变器的控制,调整输出的频率和电压,从而实现对电动机的调速控制。
2.异步电动机的工作原理:异步电动机是一种最常用的电动机类型,其工作原理基于电机的磁场相对运动。
其工作过程可分为两个部分:启动过程和运行过程。
-启动过程:当电机通电时,定子产生旋转磁场,同时转子也会受到这个磁场的作用,使转子产生感应电动势。
由于转子电流的存在,产生了磁场,与定子的旋转磁场相互作用,产生转矩,启动电机的运转。
-运行过程:当电机达到额定转速后,转子的相对运动速度几乎等于零,转矩逐渐减小,电机进入稳定运行状态。
变频调速技术的原理应用及节能分析:变频调速技术是目前应用最广泛的电动机调速技术之一,其原理是通过调整电动机的频率和电压,实现对电动机的调速控制。
变频调速技术的应用和节能分析如下:1.应用:变频调速技术广泛应用于各个行业的电动机调速系统中,如机械制造、石油、化工、电力、冶金、电梯等。
它可以实现对电动机的平稳启动、精确控制和高效能的调速,提高了设备的运行效率和负载能力,降低了机械系统的噪声和振动。
2.节能分析:变频调速技术与传统的机械调速和调压调频方式相比,具有以下节能优势:-调速范围宽:变频器可以根据实际需要,调整电动机的转速范围,满足不同的工况需求,避免了传统调速方式中频繁启停和机械调速的问题,提高了能源利用效率。
-调速精度高:变频器可以通过数字控制,对电动机进行精确的调速控制,使得设备能够在要求的精度范围内工作,减少能源的浪费。
我国变频调速技术近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。
电机交流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。
变频调速以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节间效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
我国变频调速技术的发展概况电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。
电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态(位置、速度、加速度等),实现电能-机械能的转换,达到优质、高产、低耗的目的。
电气传动分成不调速和调速两大类,调速又分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,但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能(节约15%~20%或更多),改善产品质量,提高产量。
在我国60%的发电量是通过电动机消耗的,因此调速春传动是一个重要行业,一直得到国家重视,目前已有一定规模。
近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。
变频调速是交流调速的基础和主干内容。
上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易,从而造就了一个庞大的电力行业。
长期以来,交流电的频率一直是固定的,变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。
我国电气传动产业始建于1954年当时第一批该专业范围内的学生从各大专院校毕业,同时在机械工业部属下建立了我国第一个电气传动成套公司,这就是后来天津电气传动设计研究所的前身。
我国电气传动与变频调速技术的发展简使见表1。
现在我国已有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作。
我国是一个发展中国家,许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。
至今自行开发生产的变频调速产品大体只相当于国际上80年代水平。
随着改革开放,经济高速发展,形成了一个巨大的市场,它既对国内企业,也对外国公司敞开。
很多最先进的产品从发达国家进口,在我国运行良好,满足了我国生产和生活需要。
国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品,国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备,自己开发应用软件,能为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统。
虽然取得很大成绩,但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱,对国外公司的依赖性严重。
目前国内主要的产品状况如下:(1) 晶闸管交流器和开关断器件(DJT、IGBT、VDMOS)斩波器供电的直流调速设备。
这类设备的市场很大,随着交流调速的发展,该时常虽在缩减,但由于我国旧设备改造任务多,以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速低得多,所以在短期内市场不会缩减很多。
国产设备能满足需要,部分出口。
自行开发的控制器多为模拟控制,近年来主要采用进口数字控制器配国产功率装置。
(2) IGBT或BJT PWM逆变器供电的交流变频调速设备。
这类设备的市场很大,总容量占的比例不大,但台数多,增长快,应用范围从单机扩展到全生产线,从简单的V/f控制到高性能的矢量控制。
约有50家工厂和公司生产,其中合资企业占很大比重。
(3) 负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设备。
这类产品在抽水蓄水能电站的机组起动,大容量风机、泵、压缩机和轧机传动方面有很大需求。
国内只有少数科研单位有能力制造,目前容量最大做到12MW。
功率装置国内配套,自行开发的控制装置只有模拟式的,数字装置需进口,自己开发应用软件。
(4) 交-交变频器供电的交流变频调速设备。
这类产品在轧机和矿井卷扬传动方面有很大需求,台数不多,功率大。
主要靠进口,国内只有少数科研单位有能力制造。
目前最大容量做到7000~8000kW。
功率部分国产,数字控制装置进口,包括开发应用软件。
变频调速技术在国民经济和日常生活中的重要地位是由以下因素决定的。
•应用面广,是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术;•是节约能源的高新技术;•是国际上技术更新换代最快的领域;•是高科技领域的综合性技术;•是替代进口,节约投资的最大领域之一。
国内外技术现状对比国外现状在大功率交-交变频(循环变流器)调速技术方面,法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万kW的电气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6万kW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 ~ 2600 kVA和Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100 ~ 900 kVA,其控制系统已实现全数字化,用于电力机车、风机、水泵传动。
在小功率交流变频调速技术反面,日本富士BJT变频器最大单机容量可达700 kVA,IGBT变频器已形成系列产品,其控制系统也已实现全数字化。
国外交流变频调速技术高速发展有以下特点。
(1) 市场的大量需求。
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机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业以及风机、水泵等的节能场合,应取得显著的经济效益。
(2) 功率器件的发展。
近年来高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高抵押、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。
(3) 控制理论和微电子技术的发展。
矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础;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,为实现变频器高精度、多功能提供了硬件手段。
(4) 基础工业和各种制造业的高速发展,变频器相关配套件社会化、专业化生产。
国内现状从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10 ~ 15年。
在大功率-交、无换向器电机等变频技术方面,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起动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷场方面有很大需求。
在中小功率变频技术方面,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,每年大量进口。
国内交流变频调速技术产业状况表现如下:(1) 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,并没有形成一定的技术和生产规模。
(2) 变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。
(3) 相关配套产业及行业落后。
(4) 产销量少,可靠性及工艺水平不高。
未来的发展方向交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术,既要处理巨大电能的转换(整流、逆变),又要处理信息的收集、变换和传输,因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。
前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题,后者要解决(基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略)的硬、软件开发问题(在目前状况下主要全数字控制技术)。
其主要发展方向有如下几项:(1) 实现高水平的控制。
基于电动机和机械模型的控制策略,有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等;基于现代理论的控制策略,有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器,在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等;基于智能控制思想的控制策略,有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。
(2) 开发清洁电能的变流器。
所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1,网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量,以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。
对中小容量变流器,提高开关频率的PWM控制是有效的。
对大容量变流器,在常规的开关频率下,可改变电路结构和控制方式,实现清洁电能的变换。
(3) 缩小装置的尺寸。
紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度,其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源,以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。
功率器件冷却方式的改变(如水冷、蒸发冷却和热管)对缩小装置的尺寸也很有效。
(4) 高速度的数字控制。
以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法,Windows操作系统的引入使得可自由设计,图形编程的控制技术也有很大的发展。
(5) 模拟与计算机辅助设计(CAD)技术。
电机模拟器、负载模拟器以及各种CAD软件的引入对变频器的设计和测试提供了强有力的支持。
主要的研究开发项目有如下各项:(1) 数字控制的大功率交-交变频器供电的传动设备。
(2) 大功率负载换流电流型逆变器供电的传动设备在抽水蓄能电站、大型风机和泵上的推广应用。
(3) 电压型GTO逆变器在铁路机车上的推广应用。
(4) 电压型IGBT、IGCT逆变器供电的传动设备扩大功能,改善性能。
如4象限运行,带有电极参数自测量与自设定和电机参数变化的自动补偿以及无传感器的矢量控制、直接转矩控制等。
(5) 风机和泵用高压电动机的节能调速研究。
众所周知,风机和泵改用调速传动后节约大量电力。
特别是电压电动机,容量大,节能效果更显著。
研究经济合理的高压电动机调速方法是当今重大课题。
主要的研究内容及关键技术有如下各项:(1) 高压、大电流技术:动态、静态均压技术(6kV、10kV回路中3英寸晶闸管串联,静动态均压系数大于0.9);均流技术,大功率晶闸管并联的均流技术,均流系数大于0.85);浪涌吸收技术(10 kV、6kV回路中);光控及电磁触发技术(电/光,光/电变换技术);导热与散热技术(主要解决导热及散热性好、电流出力大的技术,如热管散热技术);高压、大电流系统保护技术(抗大电流电磁力结构、绝缘设计);等效负载模拟技术。
(2) 新型电力电子器件的应用技术:可关断驱动技术;双PWM逆变技术;循环变流 / 电流型交-直-交(CC / CSI0)变流技术(12脉波变频技术);同步机交流励磁变速运行技术;软开关PWM变流技术。
(3) 全数字自动化控制技术:参数自设定技术;过程自优化技术;故障自诊断技术;对象自辨识技术。
(4) 现代控制技术:多变量解耦控制技术;矢量控制和直接力矩控制技术;自适应技术。
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民改善工艺水平,由手动控制到自动控制,由于低压中小容量到高压大容量,一句话,由低级到高级的过程。
据有关资料表明,我国变频调速技术已经取得了如下成绩。