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2、功率因数补偿节能 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,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。3、软启动节能 电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,*值也不过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。4、据统计,我国变频器的潜在市场空间大约为1200亿~1800亿元,其中常压变频器约占市场份额的60%左右,中、高压变频器的需求数量相对比较少,但由于单台变频器功率大、售价高,也占市场的40%左右。目前国内带变动负载、具有节能潜力的电机至少有1.8亿千瓦,由此为变频器的应用提供了极为巨大的市场。资料显示,近年来,我国变频器市场一直保持着12%~15%的增长率,预计至少在今后5年内,变频器市场需求仍将保持10%以上的增长率。而在10年以后,变频器市场才能逐渐饱和。当然,随着用户需求的进步和多样化,变频器产品的功能在不断完善和增加,集成度和系统化程度也越来越高,并且已经出现某些领域节能变频器产品。变频器的节能原理为:变频器使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可按照生产工艺要求调整转速输出,降低了电机功耗,在节能减排领域有着巨大的优势,达到了系统高效运行的目的。从整体看,目前我国变频器行业的竞争日趋激烈。由于市场极具吸引力,不但市场已形成一定规模,而且潜在容量也十分可观,不断吸引着行业新参与者,变频器技术的发展,使变频器在电力、水泥、电梯、矿山、冶金、交通等现代化领域得到空前的推广和应用,相信变频器应用将会越来越广泛,市场前景看好。变频器企业应该借着“十二五”节能减排的东风,更好的树立节能的观念。将产品的节能性能更上一个台阶,这对于变频器企业未来的发展是十分有利的。
8.变频器控制方式之直接转矩控制(DTC)方式:变频器的DTC控制方式源于1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授,他首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已*地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。9.变频器控制方式之矩阵式交—交方式:变频器的矩阵式交-交方式省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是:——控制定子磁链引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式;——自动识别(ID)依靠的电机数学模型,对电机参数自动识别;——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制。矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150%~200%转矩。当然,看到这里并不是说变频器就可以完全弄明白了,更好地理解变频器工作原理还需要各位在理解上述知识的前提下去分解套用到现实中,再验证才能算是弄明白了变频器的工作原理(传说中的废话:实践出真知)。
变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
变频器的种类可分为,按直流电源性质分类A、电压型--储能元件为电容器,被控量为电压也就是相当于提供的是电压源,它动态响应较慢,制动时需在电源侧设置反并联逆变器才能实现能量回馈,可适应多电机拖动。其逆变输出的交流电压为矩形波或阶梯波,而电流的波形经过电动机负载滤波后接近于正弦波,但有较大的谐波分量。由于它是作为电压源向交流电动机提供交流电功率,所以主要优点是运行几乎不受负载的功率因素或换流的影响;缺点是当负载出现短路或在变频器运行状态下投入负载,都易出现过电流,必须在极短的时间内施加保护措施。B、电流型--储能元件为电抗器,直流内阻较大相当于提供的是电流源,动态响应快,可直接实现回馈制动,感应电动机电流型变频调速系统可以频繁、快速的实现四象限运行,更适宜一台逆变器对一台电机供电的单机运行方式。其优点是具有四象限运行能力,能很方便地实现电机的制动功能。缺点是需要对逆变桥进行强迫换流,装置结构复杂,调整较为困难。另外,由于电网侧采用可控硅移相整流,故输入电流谐波较大,容量大时对电网会有一定的影响。(2) 依据工作原理分类A、V/f控制--- V/f控制变频器就是保证输出电压跟频率成正比的控制这样可以使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生,多用于风机、泵类节能,用压控振荡器实现。异步电动机