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了解變頻器發展趨勢及節能原理

作者:admin 發布日期:2019/7/31 關注次數: 二維碼分享

變頻器是運動控制系統中的功率變換器。當今的電氣傳動與運動控制系統包含多種學科的技術,總的發展趨勢是:驅動的交流化,功率變換器的高頻化,控制的數字化、網絡化和智能化。國內外生產變頻器的廠家有幾百種品牌,圖1-1展示了ABB、西門子、三菱、匯川四種變頻器的外觀。


多種品牌變頻器外觀圖

圖1-1多種品牌變頻器外觀圖


變頻器作為系統重要的功率變換部件,為系統提供可控的、高性能的交流電源。隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用以及控制技術的發展,變頻器的性價比越來越高,體積越來越小,而且廠家仍然在不斷地提高其可靠性,以進一步實現變頻器的小型化、高性能化、多功能化以及無公害化。變頻器性能的優劣,一要看所驅動電機的輸出力矩,調整范圍及精度,其輸出交流電壓的諧波對電機的影響,二要看對電網的諧波污染和輸入功率因數,本身的能量損耗(即效率)如何,三要看用于不同行業設備應用功能及適應能力,以量大面廣的交—直—交變頻器為例,它的發展趨勢如下:


(1)主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高,開關損耗進一步降低。


(2)變頻器主電路的拓撲結構方面:變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用全橋整流式脈沖變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化變流器。負載側變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器,而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的變頻器,可實現再生能量向電網回饋,網側變流器應為可逆變流器,電能可雙向流動的雙PWM變頻器;有的變頻器,為提高功率因數,對網側變流器加以適當控制可使輸入電流接近正弦波,減少對電網的公害。目前,低壓、中壓變頻器都有這類產品。


(3)脈寬調制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調制(SPWM)控制、消除指定次數諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制(磁鏈跟蹤控制)等。


隨著電力電子技術、計算機技術以及自動控制技術的迅速發展,電氣傳動技術正面臨一場新的革命,其也朝著更加“綠色”的方向發展,在電氣傳動領域,變頻調速系統因效率高、性能好而成為主流。自“十二五”規劃出臺以來,節能減排就是各行各業發展的關鍵,各種節能環保產品的應用更加廣泛,前景更加明朗。受益于節能減排、綠色環保等戰略的拉動,變頻器作為變頻調速領域內的重要設備,其未來的市場潛力非常巨大。在大規模的分布式可再生能源發電中,變頻器在電力電子技術與信息通信技術方面都扮演著重要的角色。


變頻器最初的用途是速度控制,隨著技術發展和社會對能源運用效率要求的日益提高,其逐漸被用于節能領域;隨著變頻器驅動性能的提升,永磁同步電機應用的日益廣泛,在一些行業已取代齒輪減速或皮帶增速的傳統驅動方式。據測算,使用變頻器的電機系統節電率普遍達30%,某些場合可為40%~60%,節能效果顯著。如今,變頻器已是電機節能的發展方向。



據介紹,變頻調速技術較早用于煤炭行業的是礦井提升機,目前發達國家已將變頻器普遍用于帶式輸送機的調速或帶式輸送機啟動控制、風機調速以及水泵的調速。在上述設備中采用變頻器除了提高傳動性能外,更主要的是可以節省能源。由于變頻器可以在許多行業內高效地節約電能,提高工藝水平,因此,在某種程度上,大力推廣變頻器可以減輕電力行業發電量指標的壓力,節約電能的同時減少排放量,降低能耗。另一方面,電力行業也是變頻器產品重要的應用領域之一。內蒙古變頻器從我國火電廠中與變頻器相關的控制過程看,風、煤、水、渣和尾氣系統的傳動裝置都適合中壓、低壓變頻器的應用。

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