變頻器應用技術論文

　　隨著經濟的快速騰飛,變頻器技術在工業(yè)企業(yè)的作用更是不容忽視的。這是學習啦小編為大家整理的變頻器應用技術論文，僅供參考!

　　變頻器應用技術論文篇一

　　淺議變頻調速技術的應用

　　摘要：調速和起制動性能、高效率、高功率因數的節(jié)電效果、適用范圍廣等優(yōu)點,而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經濟效益。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM(IntelligentPowerModule)等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用,使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。

　　關鍵詞：變頻器，控制技術，應用

　　電力電子技術誕生至今已近50年,他對人類的文明起了巨大的作用.近10年來,隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展,電氣傳動技術面臨著一場歷史革命,即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其有益的

　　調速和起制動性能、高效率、高功率因數的節(jié)電效果、適用范圍廣等優(yōu)點,而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。

　　1.變頻調速技術的現(xiàn)狀

　　電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置三部分組成。電氣傳動可分為調速和不調速兩大類,調速又分為交流調速和直流調速兩種方式。不調速電動機直接由電網供電。但是,隨著電力電子技術的發(fā)展,原本不調速的機械越來越多地改用調速傳動以節(jié)約電能,改善產品質量,提高產量。以我國為例,60%的發(fā)電量是通過電動機消耗的。因此,調速傳動有著巨大的節(jié)能潛力,變頻調速是交流調速的基礎和主干內容,變頻調速技術的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。近年來。變頻調速技術已成為交流調速中最活躍、發(fā)展最快的技術。

　　1.1國外現(xiàn)狀

　　采用變頻的方法,實現(xiàn)對電機轉速的控制,大約已有40年的歷史,但變頻調速技術的高速發(fā)展,則是近十年的事情,主要是由下面幾個因素決定:

　　1.1.1市場有大量需求

　　隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經濟效益。

　　1.1.2功率器件發(fā)展迅速

　　變頻調速技術是建立在電力電子技術基礎之上的。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM(Intelligent Power Module)等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用,使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。在大功率交—交變頻(循環(huán)交流器)調速技術方面,法國阿爾斯通已能提供單機容量達30000kW的電器傳動設備用于船舶推進系統(tǒng)。在大功率無換向器電機變頻調速技術方面,意大利ABB公司提供了單機容量為60000kW的設備用于抽水蓄能電站;在中功率變頻調速技術方面,德國西門子公司Simovert A電流型晶閘管變頻調速設備單機容量為10-2600kVA和Simovert PGTOPWM變頻調速設備單機容量為100-900kVA,其控制系統(tǒng)已實現(xiàn)全數字化,用于電機風車,風機,水泵傳動;在小功率變頻調速技術方面,日本富士BJT變頻器最大單機容量可達700kVA,IGBT變頻器已形成系列產品,其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數字化。

　　IPM投入應用比IGBT約晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅動和保護電路,有的甚至還把光耦也集成于一體,是一種更為適用的集成型功率器件。目前,在模塊額定電流10-600A范圍內,通用變頻器均有采用IPM的趨向。IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量采用之外,經濟型的IPM在近年內也開始在一些民用品,如家用空調變頻器,冰箱變頻器,洗衣機變頻器中得到應用。IPM也在向更高的水平發(fā)展,日本三菱電機最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦,通過內部自舉電路可單電源供電,并采用了低電感的封裝技術,在實現(xiàn)系統(tǒng)小型化、專用化、高性能、低成本方面又推近了一步。

　　1.1.3控制理論和微電子技術的支持

　　在現(xiàn)代自動化控制領域中,以現(xiàn)代控制論為基礎,融入模糊控制、專家控制、神經控制等新的控制理論,為高性能變頻調速提供了理論基礎;16位、32位高速微處理器以及信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術的快速發(fā)展,則為實現(xiàn)變頻調速的高精度、多功能提供了硬件手段。

　　1.2國內現(xiàn)狀

　　從整體上看我國電氣傳動系統(tǒng)制造技術水平較國際先進水平差距10-15年。在大功率交-交,無換向器電動機等變頻技術方面,國內只有少數科研單位有能力制造,但在數字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當差距。而這方面產品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷揚機方面有很大需求。在中小頻率技術方面,國內學者做了大量變頻理論的基礎研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理論,針對交流電機具有多變量、強耦合、非線性的特點,采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機變頻調速的控制策略。進入90年代,隨著高性能單片機和數字信號處理的使用,國內學者緊跟國外最新控制策略,針對交流電機感應特點,采用高次諧波注入SPWM和空間磁通矢量PWM等方法,控制算法采用模糊控制,神經網絡理論對感應電機轉子電阻、磁鏈和轉矩進行在線觀測,在實現(xiàn)無速度傳感器交流變頻調速系統(tǒng)的研究上作了有益的基礎研究。在新型電力電子器件應用方面,由于GTR,GTO,IGBT,IPM等全控制器件的使用,使得中小功率的變流主電路大大簡化,大功率SCR,GTO,IG-BT,IGCT等器件的并聯(lián)、串聯(lián)技術應用,使高電壓、大電流變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。在控制器件方面,實現(xiàn)了從16位單片機到32位DSP的應用。國內學者一直致力于變頻調速新型控制策略的研究,但由于半導體功率器件和DSP等器件依賴進口,使得變頻器的制造成本較高,無法形成產業(yè)化,與國外的知名品牌相抗衡。國內幾乎所有的產品都是普通的V/f控制,僅有少量的樣機采用矢量控制,品種與質量還不能滿足市場需要,每年需大量進口高性能的變頻器。

　　因此,國內交流變頻調速技術產業(yè)狀況表現(xiàn)如下:(1)變頻器控制策略的基礎研究與國外差距不大。(2)變頻器的整機技術落后,國內雖有很多單位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并沒形成一定的技術和生產規(guī)模。(3)變頻器產品所用半導體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(4)相關配套產業(yè)及行業(yè)落后。(5)產銷量少,可靠性及工藝水平不高。

　　2.變頻調速技術未來發(fā)展的方向

　　變頻調速技術主要向著兩個方向發(fā)展:一是實現(xiàn)高功率因數、高效率、無諧波干擾,研制具有良好電磁兼容性能的“綠色電器”;二是向變頻器應用的深度和廣度發(fā)展。隨著變流器應用領域深度和廣度的不斷開拓,變頻調速技術將越來越清楚地展示它在一個國家國民經濟中的重要性。可以預料,現(xiàn)代控制理論和人工智能技術在變頻調速技術的應用和推廣,將賦予它更強的生命力和更高的技術含量。其發(fā)展方向具有如下幾項:(1)實現(xiàn)高水平的控制;(2)開發(fā)清潔電能的變流器;(3)縮小裝置的尺寸;(4)高速度的數字控制;(5)模擬與計算機輔助設計(CAD)技術。論文檢測。

　　3變頻調速技術的應用

　　縱觀我國變頻調速技術的應用,總的說來走的是一個由試驗到實用,由零星到大范圍,由輔助系統(tǒng)到生產裝置,由單純考慮節(jié)能到全面改善工藝水平,由手動控制到自動控制,由低壓中小容量到高壓大容量,一句話,由低級到高級的過程。論文檢測。我國是一個能耗大國,60%的發(fā)電量被電動機消耗掉,據有關資料統(tǒng)計,我國大約有風機、水泵、空氣壓縮機4200萬臺,裝機容量約1.1億萬千瓦,然而實際工作效率只有40%-60%,損耗電能占總發(fā)電量的40%,已有經驗表明,應用變頻調速技術,節(jié)電率一般可達10%-30%,有的甚至高達40%,節(jié)能潛力巨大。

　　有關資料表明,我國火力發(fā)電廠有八種泵與風機配套電動機的總容量為12829MW,年總用電量為450。2億千瓦小時。還有總容量約為3913MW的泵與風機需要進行節(jié)能改造,完成改造后,估計年節(jié)電量可達25。論文檢測。69億千瓦小時;冶金企業(yè)也是我國的能耗大戶,單位產品能耗高出日本3倍,法國4。9倍,印度1。9倍,冶金企業(yè)使用的風機泵類非常多,實施變頻改造,不僅可以大幅度節(jié)約電能,還可改善產品質量。

　　參考文獻

　　[1]何慶華,陳道兵. 變頻器常見故障的處理及日常維護[J]. 變頻器世界, 2009, (04) .

　　[2]龍卓珉,羅雪蓮. 矩陣式變頻調速系統(tǒng)抗干擾設計[J]. 變頻器世界, 2009, (04) .

　　變頻器應用技術論文篇二

　　變頻調速技術應用問題研究

　　摘要：隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經濟效益。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用,使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。

　　關鍵詞：變頻器，控制技術，應用

　　1.變頻調速技術的現(xiàn)狀

　　電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置三部分組成。電氣傳動可分為調速和不調速兩大類,調速又分為交流調速和直流調速兩種方式。。不調速電動機直接由電網供電。但是,隨著電力電子技術的發(fā)展,原本不調速的機械越來越多地改用調速傳動以節(jié)約電能,改善產品質量,提高產量。以我國為例,60%的發(fā)電量是通過電動機消耗的。因此,調速傳動有著巨大的節(jié)能潛力,變頻調速是交流調速的基礎和主干內容,變頻調速技術的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。近年來。變頻調速技術已成為交流調速中最活躍、發(fā)展最快的技術。

　　1.1國外現(xiàn)狀

　　采用變頻的方法,實現(xiàn)對電機轉速的控制,大約已有40年的歷史,但變頻調速技術的高速發(fā)展,則是近十年的事情,主要是由下面幾個因素決定:

　　1.1.1市場有大量需求

　　隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經濟效益。

　　1.1.2功率器件發(fā)展迅速

　　變頻調速技術是建立在電力電子技術基礎之上的。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM等器件的生產以及并聯(lián)、串聯(lián)技術的發(fā)展應用,使高電壓、大功率變頻器產品的生產及應用成為現(xiàn)實。在大功率交—交變頻(循環(huán)交流器)調速技術方面,法國阿爾斯通已能提供單機容量達30000kW的電器傳動設備用于船舶推進系統(tǒng)。

　　IPM投入應用比IGBT約晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅動和保護電路,有的甚至還把光耦也集成于一體,是一種更為適用的集成型功率器件。目前,在模塊額定電流10-600A范圍內,通用變頻器均有采用IPM的趨向。IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量采用之外,經濟型的IPM在近年內也開始在一些民用品,如家用空調變頻器,冰箱變頻器,洗衣機變頻器中得到應用。IPM也在向更高的水平發(fā)展,日本三菱電機最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦,通過內部自舉電路可單電源供電,并采用了低電感的封裝技術,在實現(xiàn)系統(tǒng)小型化、專用化、高性能、低成本方面又推近了一步。

　　1.1.3控制理論和微電子技術的支持

　　在現(xiàn)代自動化控制領域中,以現(xiàn)代控制論為基礎,融入模糊控制、專家控制、神經控制等新的控制理論,為高性能變頻調速提供了理論基礎;16位、32位高速微處理器以及信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術的快速發(fā)展,則為實現(xiàn)變頻調速的高精度、多功能提供了硬件手段。

　　1.2國內現(xiàn)狀

　　從整體上看我國電氣傳動系統(tǒng)制造技術水平較國際先進水平差距10-15年。。在大功率交-交,無換向器電動機等變頻技術方面,國內只有少數科研單位有能力制造,但在數字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當差距。而這方面產品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷揚機方面有很大需求。。在中小頻率技術方面,國內學者做了大量變頻理論的基礎研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理論,針對交流電機具有多變量、強耦合、非線性的特點,采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機變頻調速的控制策略。國內學者一直致力于變頻調速新型控制策略的研究,但由于半導體功率器件和DSP等器件依賴進口,使得變頻器的制造成本較高,無法形成產業(yè)化,與國外的知名品牌相抗衡。國內幾乎所有的產品都是普通的V/f控制,僅有少量的樣機采用矢量控制,品種與質量還不能滿足市場需要,每年需大量進口高性能的變頻器。

　　因此,國內交流變頻調速技術產業(yè)狀況表現(xiàn)如下:(1)變頻器控制策略的基礎研究與國外差距不大。(2)變頻器的整機技術落后,國內雖有很多單位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并沒形成一定的技術和生產規(guī)模。(3)變頻器產品所用半導體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(4)相關配套產業(yè)及行業(yè)落后。(5)產銷量少,可靠性及工藝水平不高。

　　2.變頻調速技術未來發(fā)展的方向

　　變頻調速技術主要向著兩個方向發(fā)展:一是實現(xiàn)高功率因數、高效率、無諧波干擾,研制具有良好電磁兼容性能的“綠色電器”;二是向變頻器應用的深度和廣度發(fā)展。隨著變頻器應用領域深度和廣度的不斷開拓,變頻調速技術將越來越清楚地展示它在一個國家國民經濟中的重要性。可以預料,現(xiàn)代控制理論和人工智能技術在變頻調速技術的應用和推廣,將賦予它更強的生命力和更高的技術含量。其發(fā)展方向具有如下幾項:(1)實現(xiàn)高水平的控制;(2)開發(fā)清潔電能的變頻器;(3)縮小裝置的尺寸;(4)高速度的數字控制;(5)模擬與計算機輔助設計(CAD)技術。

　　3.變頻調速技術的應用

　　縱觀我國變頻調速技術的應用,總的說來走的是一個由試驗到實用,由零星到大范圍,由輔助系統(tǒng)到生產裝置,由單純考慮節(jié)能到全面改善工藝水平,由手動控制到自動控制,由低壓中小容量到高壓大容量,一句話,由低級到高級的過程。我國是一個能耗大國,60%的發(fā)電量被電動機消耗掉,據有關資料統(tǒng)計,我國大約有風機、水泵、空氣壓縮機4200萬臺,裝機容量約1.1億萬千瓦,然而實際工作效率只有40%-60%,損耗電能占總發(fā)電量的40%,已有經驗表明,應用變頻調速技術,節(jié)電率一般可達10%-30%,有的甚至高達40%,節(jié)能潛力巨大。

　　有關資料表明,我國火力發(fā)電廠有八種泵與風機配套電動機的總容量為12829MW,年總用電量為450.2億千瓦小時。還有總容量約為3913MW的泵與風機需要進行節(jié)能改造,完成改造后,估計年節(jié)電量可達25.69億千瓦小時;冶金企業(yè)也是我國的能耗大戶,單位產品能耗高出日本3倍,法國4.9倍,印度1.9倍,冶金企業(yè)使用的風機泵類非常多,實施變頻改造,不僅可以大幅度節(jié)約電能,還可改善產品質量。

　　我國變頻調速技術的應用已取得顯著成績,主要表現(xiàn)在下面二個方面:

　　3.1變頻調速技術的應用范圍已發(fā)展到新階段,以石油、石化、冶金、機械等行業(yè)為例,都經過了單系統(tǒng)試用、大量使用和整套裝置系統(tǒng)使用3個發(fā)展階段。如廣東茂名石化公司和九江石油化工廠現(xiàn)已發(fā)展到引用常減壓和催裂化變頻裝置,取得了節(jié)能、增產的顯著效果。

　　3.2變頻調速技術已成為節(jié)約能源及提高產品質量的有效措施,很多用戶實踐結果證明,節(jié)電率一般在10%-30%,有的高達40%,更重要的是生產中一些技術難點也得到解決。例如包鋼1150軋機采用變頻裝置后,年平均事故時間達到工作時間的0.1%以下,大幅度提高了產品質量和產量,且年節(jié)約電費約50萬元。

　　4.結束語

　　變頻調速技術作為高新技術、基礎技術、節(jié)能技術,已經滲透經濟領域的所有技術部門中。今后我國在變頻調速技術方面應積極作好如下工作。

　　4.1應用變頻調速技術來改造傳統(tǒng)產業(yè),節(jié)約能源及提高產品質量,獲得較好的經濟效益和社會效益。

　　4.2大力發(fā)展變頻調速技術,必須把我國變頻調速技術提高到一個新水平,縮小與世界先進水平的差距,提高自主開發(fā)能力,滿足重點工程建設和市場的需求。

　　4.3規(guī)范我國變頻調速技術方面的標準,提高產品可靠性工藝水平,實現(xiàn)規(guī)?；藴驶a。