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了解变频器发展趋势及节能原理

作者:admin 发布日期:2019/7/31 关注次数: 二维码分享

变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的电气传动与运动控制系统包含多种学科的技术,总的发展趋势是:驱动的交流化,功率变换器的高频化,控制的数字化、网络化和智能化。国内外生产变频器的厂家有几百种品牌,图1-1展示了ABB、西门子、三菱、汇川四种变频器的外观。


多种品牌变频器外观图

图1-1多种品牌变频器外观图


变频器作为系统重要的功率变换部件,为系统提供可控的、高性能的交流电源。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展,变频器的性价比越来越高,体积越来越小,而且厂家仍然在不断地提高其可靠性,以进一步实现变频器的小型化、高性能化、多功能化以及无公害化。变频器性能的优劣,一要看所驱动电机的输出力矩,调整范围及精度,其输出交流电压的谐波对电机的影响,二要看对电网的谐波污染和输入功率因数,本身的能量损耗(即效率)如何,三要看用于不同行业设备应用功能及适应能力,以量大面广的交—直—交变频器为例,它的发展趋势如下:


(1)主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化,开关频率不断提高,开关损耗进一步降低。


(2)变频器主电路的拓扑结构方面:变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用全桥整流式脉冲变流器,而对中压大容量的装置采用多重化变流器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器,而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的变频器,可实现再生能量向电网回馈,网侧变流器应为可逆变流器,电能可双向流动的双PWM变频器;有的变频器,为提高功率因数,对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波,减少对电网的公害。目前,低压、中压变频器都有这类产品。


(3)脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制(SPWM)控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制(磁链跟踪控制)等。


随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展,电气传动技术正面临一场新的革命,其也朝着更加“绿色”的方向发展,在电气传动领域,变频调速系统因效率高、性能好而成为主流。自“十二五”规划出台以来,节能减排就是各行各业发展的关键,各种节能环保产品的应用更加广泛,前景更加明朗。受益于节能减排、绿色环保等战略的拉动,变频器作为变频调速领域内的重要设备,其未来的市场潜力非常巨大。在大规模的分布式可再生能源发电中,变频器在电力电子技术与信息通信技术方面都扮演着重要的角色。


变频器最初的用途是速度控制,随着技术发展和社会对能源运用效率要求的日益提高,其逐渐被用于节能领域;随着变频器驱动性能的提升,永磁同步电机应用的日益广泛,在一些行业已取代齿轮减速或皮带增速的传统驱动方式。据测算,使用变频器的电机系统节电率普遍达30%,某些场合可为40%~60%,节能效果显著。如今,变频器已是电机节能的发展方向。



据介绍,变频调速技术较早用于煤炭行业的是矿井提升机,目前发达国家已将变频器普遍用于带式输送机的调速或带式输送机启动控制、风机调速以及水泵的调速。在上述设备中采用变频器除了提高传动性能外,更主要的是可以节省能源。由于变频器可以在许多行业内高效地节约电能,提高工艺水平,因此,在某种程度上,大力推广变频器可以减轻电力行业发电量指标的压力,节约电能的同时减少排放量,降低能耗。另一方面,电力行业也是变频器产品重要的应用领域之一。内蒙古变频器从我国火电厂中与变频器相关的控制过程看,风、煤、水、渣和尾气系统的传动装置都适合中压、低压变频器的应用。

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