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变频器讲义综述
变频器原理及应用
电力工业本身节电在整个节能工作中占有十分重要的地位,变频调速是一种先进的节能技术。
对于平方类减小的负载,如火电厂的风机、水泵等设备。
其特点就是负载转矩与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比因此若是运用变频调速控制,节能效果将非常显著。
本文就是以风机设备为例来说明说明变频调速器用于风机传动时的节能效果。
在企业生产中电动机是应用最广、数量最多的电气设备之一,电动机的运动及控制与企业的产品质量和效益密切相关。
过去电机调速多采用直流调速系统,其优点是调速易于实现,性能好,缺点是电刷打火、维护困难、使用环境受限制。
由于交流电机能克服直流电机的固有缺点,所以人们一直想以交流调速代替直流调速。
30年代就有人提出了有关理论;60年代,电力电子技术的发展,促进了交流调速技术的发展;进入80年代,交流变频调速装置的产品化,不仅发挥了交流调速的优点,而且很好地解决了交流电机调速性能不好的缺点,使交流电机调速不断完善,大有逐步取代直流电机调速的可能。
就异步电动机调速而言,有多种调速方法,如:
变极调速、电液偶合调速、调压调速、电磁调速、串级调速、转子串电阻调速、变频调速等,从理论上讲均可改变输出转矩,其中,变频调节优点尤为突出,而且发展也很快,从几千瓦到几千千瓦的无级调速功率能匹配各种电动机的变频调速。
变频调速在自动控制中与其它调速方法相比具有许多优点,在频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、输出性能、功率因数、工作效率、节电降耗、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的。
实践证明,交流变频调速装置是企业技术改造和节能降低的理想设备,也是一种先进的节能现代高技术。
在火电厂自动控制中,变频调速控制应用前途较广,而且从目前的调频技术水平来看,对火电厂的拖动电机进行调频控制是可行的,特别是风机、泵等平方特性类负载。
在其它行业,如:
冶金、化工等已经有很成熟的应用经验。
为此,这里就变频调速技术在电厂的应用问题作些探讨。
变频调速系统它主要由变频器和控制器两大部分组成。
变频调速的基本原理是根据电动机转速与输入频率成比例的关系,通过改变供给电动机三相电源的频率值来达到改变电动机转速的目的。
电动机转子调速的理论依据为:
N=60f2/p=60(1-S)f1/p
式中N——电动机转子转速
f1——电动机输入电源频率
P——电动机极对数
S——转差率(0—1)
在公式中能改变N的因素可有两个,一是改变电动机输入电源频率(f1),其次是改变电动机极对数(P)。
当改变f1时,由于存在X=2πf1L,所以能使电动机出现功率损耗。
而改变电动机极对数(P),因无额外损耗.故从理沦上讲改变电动机极对数(P)进行调速其效率是最高的,只是因为改变极对数使电动机构造复杂及对制造工艺要求很高,成本也高,且为有级调速,应用上受到限制。
两者相比,虽然改变f1时会出现损耗,但就目前的变频器产品来看,由于技术提高,使其效率水平均在95%以上,最高能达到99%。
由于转速与频率之间是线性关系,其转速的全程调节性能均较好,另一个重要优势是可做到无级调速能更方便的控制电动机的转速。
变频调速器在火力发电厂中最典型的应用实例,是各种机械以节能为目的采用变频调速装置进行的调速控制。
这种应用领域广阔,其中以风机、泵类机械的转速控制为中心,通常这类机械实际运行效率仅为30-40%,消耗电量约占厂用电量的10%左右。
风机/水泵一个大的特点就是负载转矩与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。
因此,将从前的电机以定速运转,用挡板或阀门调节风量的方法,改用根据所需要的风量调节转速就可获得最佳节电效果。
电机以定速运转,调节风机风量的典型方法是采用挡板控制。
根据挡板在风道中的安装位置可分为出口挡板控制和入口档板控制。
对于出口挡板控制,当挡板关小时则风阻增加,不能在广范围调节风量。
另外,在低风量区域轴功率减少不多,从节能的观点来看不适合于风量控制。
入口挡板控制比出口挡板控制的风量控制范围广,关小入口挡板时轴功率大体与风量成比例下降。
与挡板控制相比,转速控制的节电效果大。
下图中曲线n1为一次风机开始调速前的风压—风量(H-Q)特性曲线,曲线R1为管网风阻特性(挡板开度全开)。
假设风机设计工作在A点效率最高,输出风量Q1为100%,对应的轴功率P1与风量Q1和风压H1的乘积面积AH1OQ1成正比。
如果生产工艺要求风量从Q1减小到Q2时,若采用挡板调节,相当于增加管网阻力,使管网阻力特性变化到R2,系统工况点也由A点变到B点,从图中可以看出,风量虽然减小了,风压反而增加了,代表轴功率的面积BH2OQ2比调节前减少不多。
若采用变频调速运行,随着转速的下降,风压-风量特性变为曲线n2,系统工况也由A点变到C点,代表轴功率的面积CH3OQ2比采用挡板调节时显著减少,两者之差即是节省的轴功率。
电力工业本身节电在整个节能工作中占有十分重要的地位。
据调查,在全国消耗掉的一次能源中,电力工业自身的消耗所占比重约为30%左右。
这就意味着火电厂生产出的电能已有1/3为自己所消耗,如火力发电厂的磨煤机、送风机、引风机、给水泵、循环水泵等大型旋转机机械要消耗大量的电能。
目前,通用变频调速器中有都采用了节能控制技术,即变频器根据速度和负载的大小,调节电动机的供电电压,使电机总是在最高效率点下运转,从而达到节电目的。
变频调速装置具有使用周期长,自保护功能全,适应性强,操作简单,可实现闭环控制,安全可靠等优点,对于电厂节能降耗,提高机组安全运行及自动控制水平具有广阔之应用前景。
给煤机变频器改造
一、变频器操作面板的功能键说明
二、变频器接线图
三、控制端子
1、控制端子说明:
2、方框图:
四、调试过程
1、首先恢复出厂设置:
2、快速调试
3、参数设置
快速调试中的参数设置:
参数
P0100
P0205
P0300
P0304
P0305
P0307
P0308
P0310
P0311
P0335
数值
0
0
1
380
9.6
4kw
0.82
50
1490
0
P0640
P0700
P1000
P1080
P1082
P1120
P1121
P1135
P1300
P1500
P1910
150
2
2
2.5
49
15.0
10.5
5
0
0
1
其他参数的设定:
参数号
设定值
参数说明
P0756
2
ADC的类型:
定义模拟输入的类型并使能模拟输入的监控功能
0单极性电压输入(0至+10V)
1带监控的单极性电压输入(0至10V)
2单极性电流输入(0至20mA)
4双极性电压输入(-10至+10V)
P0757
4毫安
P0758
0
P0759
20
P0760
100
P0701
1
数字输入1的功能端子5正转
P0702
2
数字输入2的功能端子6反转
P0703
9
数字输入3的功能端子7故障确认
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