變頻器在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用匯總

1、變頻器在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用引言在工業(yè)鍋爐中由于鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電動機(jī)。由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時間里是不會滿負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，能耗浪費(fèi)非常嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)風(fēng)機(jī)、泵類電動機(jī)用電量占全國用電量的31%占工業(yè)用電的50%而風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的耗電功率又基本與轉(zhuǎn)速的三次方成正比.因此當(dāng)用戶需要的流量較小時可以應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)降低風(fēng)機(jī)或泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到節(jié)能的目的，節(jié)電率可達(dá)20%-60%工業(yè)鍋爐的燃燒自控制由給煤量、送風(fēng)量和爐膛負(fù)壓三個部分組成.在正常情況下當(dāng)鍋爐主蒸汽壓力偏離給定值時鍋爐微控系統(tǒng)主機(jī)按照規(guī)定的控制算法調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速。改變給煤

2、量時系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出控制信號給鼓風(fēng)機(jī)變頻器模擬量輸入通道改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速先按風(fēng)/煤比的規(guī)律粗調(diào)送風(fēng)量微控系統(tǒng)主機(jī)再按送風(fēng)量的大小發(fā)出控制信號給引風(fēng)機(jī)變頻器模擬量輸入通道改變電機(jī)轉(zhuǎn)速粗調(diào)引風(fēng)風(fēng)量然后分別以煙氣中的含氧量為指標(biāo)細(xì)調(diào)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定爐膛負(fù)壓為指標(biāo)細(xì)調(diào)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以滿足靜態(tài)控制精度的要求。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交一直一交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)，變頻器的控制包括主回路控制和控制回路控制

3、兩部分.主回路的控制由三極空氣開關(guān)SA接觸器KM來完成?？刂苹芈返目刂瓶煞譃槿齻€部分，即啟動控制電路負(fù)荷反饋控制電路和報(bào)警、復(fù)位控制電路；啟動控制電路由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、磁力線圈及按紐等組成.負(fù)荷反饋電路由信號調(diào)理器構(gòu)成。變頻器輸出的反映負(fù)荷變化的負(fù)荷反饋信號通過信號調(diào)理.輸出為通用儀表和計(jì)算機(jī)所能接受的電流信號010mA£420mA報(bào)警、復(fù)位控制電路主要完成變頻器出現(xiàn)故障時發(fā)出信號和系統(tǒng)強(qiáng)制停機(jī)等功能。此外變頻器還可以通過人工手動控制改變速度設(shè)定的模擬量信號輸入值來改變變頻器輸出交流電壓頻率、進(jìn)一步改變異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制生產(chǎn)過程的目的。變頻器也能與DDZR型儀表和DDZ一田型儀

4、表構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)與微機(jī)控制共同完成生產(chǎn)過程最完善的自動化控制經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能效果十分顯著。第一章鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.1鍋爐的基本構(gòu)造在各種工業(yè)企業(yè)的動力設(shè)備中，鍋爐是重要的組成部分，所以鍋爐的性能至關(guān)重要。要設(shè)計(jì)一套完整的、性能良好的工業(yè)燃燒鍋爐，首先就必須了解一般燃燒鍋爐的基本構(gòu)造和燃燒過程。鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱交換設(shè)備。它通過燃料的燃燒釋放大量熱能，并通過熱傳遞把能量傳遞給水，把水變成蒸汽或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)和生活中所需要的熱能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。下圖為簡單鍋爐的大體組成部分。汽包蒸汽出口»一1Tl汽水分界面煙囪口小爐

5、排鼓風(fēng)機(jī)空氣 預(yù)熱器鍋爐給水泵給水調(diào)節(jié)閥1i 1 <省煤器.鍋爐引風(fēng)機(jī)鍋爐簡圖鍋爐的主要設(shè)備包括氣鍋、爐子、爐膛、鍋筒、水冷壁、過熱器、省煤器、燃燒設(shè)備、引風(fēng)設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備、給水設(shè)備、空氣預(yù)熱器、水處理設(shè)備、燃料供給設(shè)備以及除灰除塵設(shè)備等。1）氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。2）爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。3）爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。4）鍋筒：使自然循環(huán)鍋爐各受熱面能適應(yīng)負(fù)荷變化的設(shè)備。5）水冷壁：主要是輻射受熱面，保護(hù)爐壁的作用。6）過熱

6、器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。過熱器一般都裝在爐膛出口。7）省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，節(jié)省了燃料。同時，由于提高了進(jìn)入氣包的給水溫度，減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長了汽包的使用壽命。變頻器在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用8）燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)、煙道和煙囪等幾部分。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。用它來供應(yīng)燃料所需的空氣。給水設(shè)備：由水泵和給水管組成。9）空氣預(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的

7、煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個換熱器。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。10）水處理設(shè)備：其作用是為消除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。11）燃料供給設(shè)備：由運(yùn)煤設(shè)備、原煤倉和儲煤斗等設(shè)備組成，保證鍋爐所需燃料供應(yīng)。1.2 鍋爐總控制系統(tǒng)原理鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過煤、油或燃?xì)獾热剂系娜紵尫懦龌瘜W(xué)能，并通過傳熱過程將能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝羝苯庸┙o工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動力機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)能，或通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。所?/p>

8、鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?。因此，近代鍋爐亦稱為蒸汽發(fā)生器。鍋爐的工作過程概括起來應(yīng)該包括三個同時進(jìn)行的過程：燃料的燃燒過程、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程總控制原理框圖1.3 水位控制系統(tǒng)給水泵將經(jīng)過除氧的水經(jīng)過省煤器打入鍋爐汽包，省煤器可以利用鍋爐燃燒排出的煙氣使鍋爐的給水預(yù)先加熱，以節(jié)省一定的能量，水在鍋筒中加熱變成蒸汽輸出，鍋簡中的水位需要保持恒定。在給水泵后加有電動執(zhí)行器，用于控制給水閥門，通過調(diào)節(jié)給水閥門調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)給水量的大小，從而調(diào)節(jié)鍋爐水位，以此來控制鍋爐的水位。在正常運(yùn)行時，給水調(diào)節(jié)閥由蒸汽流量、汽包水位和給水流量的三沖量控制，汽包水位信號經(jīng)

9、汽包壓力補(bǔ)償后作為主調(diào)的輸入，蒸汽流量信號經(jīng)溫度、壓力修正后與給水流量信號一起作為副調(diào)節(jié)的反饋輸入。啟動時只有汽包水位的單沖量控制。汽包水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離，飽和水蒸汽帶水過多，使過熱蒸汽溫度降低；水位過低，負(fù)荷增大時，水的汽化速度加快，汽包內(nèi)水量迅速減少，如不及時調(diào)整，會使汽包內(nèi)的水全部汽化，危及鍋爐安全。當(dāng)負(fù)荷非常不穩(wěn)定時，給水流量的擾動，使汽包水位有較大延遲，蒸汽流量變化，會出現(xiàn)虛假水位，使得三沖量難以運(yùn)行，因此先以單沖量投入運(yùn)行，使工況穩(wěn)定后再投入三沖量，也求單沖量和三沖量兩種控制方式能方便地進(jìn)行無擾切換。給水控制原理框圖鍋爐汽包水位自動控制的目標(biāo)就是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量

10、并維持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi)。汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，是一個非常重要的被控變量，維持汽包水位在一定的范圍內(nèi)保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件。這是因?yàn)椋核贿^低，則由于汽包內(nèi)水量較少，而負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又很快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如果不及時控制，就會使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞和爆炸。水位過高會影響汽包的汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液的現(xiàn)象，會使過熱器管壁結(jié)垢導(dǎo)致破壞，同時過熱蒸汽溫度急劇下降，該蒸汽作為汽輪機(jī)的動力，還會損壞汽輪機(jī)葉片，影響運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性。汽包水位過高或過低的后果極為嚴(yán)重，所以必須嚴(yán)格加以控制。本系統(tǒng)控制的汽包水位要求在20±10cm之間。1.

11、4 過熱蒸汽汽溫控制鍋爐正常運(yùn)行時不僅要求主汽壓力穩(wěn)定，而且要求主汽溫度穩(wěn)定。主汽溫度是反映機(jī)組運(yùn)行情況的一個重要參數(shù)。如果主汽溫度偏高，過熱器及汽機(jī)將在更加惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，材料的使用壽命將會縮短。相反，如果主汽溫度偏低，則汽機(jī)達(dá)不到預(yù)定的運(yùn)行效率。因此，機(jī)組正常運(yùn)行時要求主汽溫度穩(wěn)定。主汽溫度測量值作為主調(diào)的反饋輸入值，與主汽溫度設(shè)定值進(jìn)行PID運(yùn)算后送入副調(diào)，在副調(diào)中與減溫器出口汽溫進(jìn)行控制運(yùn)算，其結(jié)果經(jīng)限幅后由手操器輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)噴水減溫的控制閥。由于主汽流量變化時，噴水量應(yīng)相應(yīng)地發(fā)生變化，故在主汽溫度控制方案中把主汽流量信號以前饋形式引入控制系統(tǒng)中。主汽流量FT101T給 +A

12、/D換算A/D* 小減溫器網(wǎng)主汽溫度變THQ13送 器蒸汽溫度控制系統(tǒng)框圖1.5 燃燒控制系統(tǒng)鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多變量耦合系統(tǒng)。輸入量有：給煤量、鼓風(fēng)量和引風(fēng)量；輸出量有：蒸汽壓力、煙氣含氧量（燃燒的經(jīng)濟(jì)性）、爐膛負(fù)壓。燃料是熱量的唯一來源，給煤量的變化直接影響鍋爐提供的蒸汽量，也影響汽包壓力的變化，是燃燒系統(tǒng)的主控量。鼓風(fēng)量的變化產(chǎn)生不同的風(fēng)煤比和相應(yīng)的燃燒狀況，表現(xiàn)出不同的爐膛溫度，并決定爐膛損失的大小，直接決定著鍋爐能否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在送風(fēng)量改變的同時也改變引風(fēng)量，使?fàn)t膛負(fù)壓保持穩(wěn)定，保證鍋爐安全運(yùn)行。這三個控制子回路組成了一個不可分割的整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，共同保證鍋爐運(yùn)行的

13、機(jī)動性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。爐膛負(fù)壓能低負(fù)荷運(yùn)P PID210燃燒控制系統(tǒng)框圖第二章三相異步電動機(jī)調(diào)速原理2.1 三相異步電機(jī)調(diào)速原理三相異步電動機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸組成，當(dāng)在定子繞組上加上三相交流電壓時，將會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場的速度由加在定子繞組上的三相交流電壓的頻率所決定。位于該磁場中的轉(zhuǎn)子繞組，將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場的磁通互相作用而產(chǎn)生電磁力，即轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸將沿著與旋轉(zhuǎn)磁場相同的方向旋轉(zhuǎn)。任意改變?nèi)喽ㄗ永@組的兩個電壓相位，即可使磁場旋轉(zhuǎn)的方向發(fā)生改變，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向也將隨之變化，即可逆控制。旋轉(zhuǎn)磁

14、場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速是根據(jù)電動機(jī)的極數(shù)和電源頻率來決定的。由于需要有轉(zhuǎn)矩輸出，電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速總是落后于同步轉(zhuǎn)速，它們之間的差值稱為轉(zhuǎn)差率。根據(jù)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速公式：n=60f(s-1)/pn:-轉(zhuǎn)速f:-頻率s:-轉(zhuǎn)差率p:-極對數(shù)2.2 三相異步電機(jī)調(diào)速方式由上式可知交流電機(jī)調(diào)速方法主要有三大類：其一是在電機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速1包定時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s,稱為變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；其二是調(diào)節(jié)供電電源頻率fi,稱為變頻調(diào)速；三是改變電機(jī)定子繞組的極對數(shù)，稱為變極調(diào)速。(1)變極調(diào)速：變極調(diào)速一般是通過改變定子繞組的接線方式來改變電動機(jī)的定子繞組極對數(shù)，從而達(dá)到調(diào)速的目的。它既不是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，也

15、不是包功率調(diào)速方式?？梢酝ㄟ^改變電機(jī)的極對數(shù)和電源頻率來達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的交流電機(jī)調(diào)速方法主要有三大類：其一是在電機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速防恒定時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s,稱為變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；其二是調(diào)節(jié)供電電源頻率fi,稱為變頻調(diào)速；三是改變電機(jī)定子繞組的極對數(shù)，稱為變極調(diào)速。優(yōu)點(diǎn)：a)具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性良好。b)無轉(zhuǎn)差損耗，效率高。c)接線簡單、控制方便，易維修、價格低。缺點(diǎn)：有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速，且由于受到電動機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝的限本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。通常只能實(shí)現(xiàn)3種極對數(shù)的有級調(diào)速，調(diào)速范圍相當(dāng)有限。(2)變轉(zhuǎn)

16、差率調(diào)速：變轉(zhuǎn)差率調(diào)速實(shí)現(xiàn)方法眾多，例如調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子用電阻調(diào)速、用極調(diào)速和滑差離合器調(diào)速等方法。交流電動機(jī)的輸出功率Pz的表達(dá)式為：%=M=M(1-s)=P-sFM.其中M電磁轉(zhuǎn)矩，一一電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的速度，cos旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度，s轉(zhuǎn)差率。式中sPM稱為交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)差功率，這一部分功率主要消耗在轉(zhuǎn)子阻抗上。因此，當(dāng)s增大時，電動機(jī)的損耗也將會增大。由此可以看出，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)差率s調(diào)速是一種耗能的調(diào)速方法，是低效率的調(diào)速方式。(3)變頻調(diào)速：變頻調(diào)速是通過改變電動機(jī)定子電源的頻率，來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法，即調(diào)節(jié)cos來調(diào)速。轉(zhuǎn)矩恒定時，s基本不變，交流電動機(jī)的輸出功率Pz=Mk=MLs(1-s)與

17、輸入電磁功率Pm=M6s成比例變化，損耗基本沒有增加，是一種高效的調(diào)方法。優(yōu)點(diǎn)：(1)變頻調(diào)速設(shè)備(簡稱變頻器)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，容量有限。但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器向著簡單可靠、性能優(yōu)異、價格便宜、操作方便等趨勢發(fā)展。(2)變頻器具有機(jī)械特性較硬，靜差率小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍廣(可達(dá)10:1),平滑性高等特點(diǎn)；可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，這是與變極調(diào)速的最大區(qū)別.(3)變頻調(diào)速時，轉(zhuǎn)差率s較小，則轉(zhuǎn)差功率損耗較小，效率較高。(4)可以證明：變頻調(diào)速時，基頻下的調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；基頻調(diào)速以上時，近似為恒功率調(diào)速方式。(5)變頻調(diào)速器已廣泛用于生產(chǎn)機(jī)械等很多領(lǐng)域內(nèi)。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，造價高，維

18、護(hù)檢修困難。從上述比較可以看出，與變極調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速相比，變頻調(diào)速可在寬廣的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，并可獲得很好的起動和運(yùn)行特性，是一種效率比較高的調(diào)速方法。2.3變頻器與電機(jī)連接ECSRSTRTV-I-FHC Fxxx變頻器與電機(jī)連接圖在主回路連接中，RS、T為電源接線端子，U、V、W為電機(jī)接線端子。P1,P(十)外接DC電抗器以提高功率因數(shù)。P(+)、DB外接制動電阻。GK為工頻、變頻切換開關(guān)?？紤]到接觸器KM極易受到雷害或系統(tǒng)短路造成系統(tǒng)“晃電”而跳閘，KM選擇為機(jī)械鎖扣接觸器，QS為隔離開關(guān)，QF為空氣開關(guān)。第三章變頻器定義及應(yīng)用3.1 變頻器的定義變頻器（Variable-frequ

19、encyDrive,VFD是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。把工頻交流電（或直流電）變換為電壓和頻率可變的交流電的電氣設(shè)備稱為變頻器。變頻器的主要用途是用于交流電動機(jī)的調(diào)速控制.變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。3.2 變頻器的分類

20、按變換環(huán)節(jié)分類（1）交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是廣泛應(yīng)用的通用型變頻器.（2）交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器按直流電源性質(zhì)分類（1）電壓型變頻器電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負(fù)載的電壓變化較大的場合。（2）電流型變頻器電流型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電

21、流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場合。按主電路工作方法分類電壓型變頻器、電流型變頻器按照工作原理分類可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等按照開關(guān)方式分類可以分為PAM空制變頻器、PWF®制變頻器和高載頻PW棉制變頻器按照用途分類可以分為通用變頻器高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。止匕外，變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類，按控制方式分類，按主開關(guān)元器件分類，按輸入電壓高低分類。按工作原理分：、U/f控制變頻器（VVVF控制）、SF控制變頻器（轉(zhuǎn)差頻率控制）、V

22、C控制變頻器（VectoryControl矢量控制）3.3風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能效果的計(jì)算方法風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度（葉片角度）與風(fēng)量之間的關(guān)系是非線性的，不同類型的風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度（葉片角度）與風(fēng)量之間的關(guān)系也是不一樣的心式風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)門開度時的特性曲線之間的間隔是不均勻的，也就是說其線性度很差；而軸流式風(fēng)機(jī)在不同葉片角度時的特性曲線之間的間隔是比較均勻的，也就是說其線性度較好；不同類型的風(fēng)機(jī)在相同的風(fēng)門開度（葉片角度）（）時的風(fēng)量（）也是不一樣的。風(fēng)門開度（°）風(fēng)門開度（）風(fēng)量（）風(fēng)壓（%）節(jié)電率（%）10°11.1%25.0%10.0%90%15°16.7%35.0%15.

23、0%80%20°22.2%I45.0%22.0%70%25°27.7%55.0%32.0%60%30°33.3%61.7%42.0%50%35°38.9%68.3%50.0%40%40°44.4%76.7%60.0%30%45°50.0%81.7%68.0%20%50°55.6%83.3%75.0%16%55°61.1%85.5%80.0%13%60°66.7%88.3%84.0%10%65°72.2%90.8%87.3%7%70°77.8%二93.1%90.4%5%75°8

24、3.3%95.1%93.3%3%80°88.9%96.7%95.8%2%85°94.4%98.8%98.0%0%90°100.0%100.0%100.0%4%離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度與風(fēng)量、風(fēng)壓和節(jié)電率的關(guān)系由上表可知離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)門開度一風(fēng)量曲線的線性度最差：小風(fēng)門時，隨著風(fēng)門的開大，風(fēng)量增大很快；當(dāng)風(fēng)門開度大到50%以上時，風(fēng)量增大的速度明顯放慢，當(dāng)風(fēng)門開度大到75%以上時，風(fēng)量增大已不太明顯了。根據(jù)生產(chǎn)中統(tǒng)計(jì)在全天的生產(chǎn)中處于低負(fù)荷的時間大約1216小時占生產(chǎn)的60批右，在低負(fù)荷時風(fēng)門開度基本在30流右，節(jié)電率大約50批右。鼓風(fēng)、引風(fēng)電機(jī)總功率為150KW每年節(jié)電

25、量：150*50%*24*360=648000度.每年節(jié)約電費(fèi)：648000*1.05=680400元。第四章變頻器的原理和維護(hù)4.1 變頻器系統(tǒng)構(gòu)成變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器整體結(jié)構(gòu)主要由主回路、驅(qū)動電路、開關(guān)電源電路、保護(hù)檢測電路、通訊接口電路、控制電路等組成。在這些電路中，中央微處理器、數(shù)字處理器、等集成電路涉及到程序問題。這個資料每個廠商都是絕對保密的各廠家、各品牌其內(nèi)容各不相同。一旦這方面出故障，只有廠方和委托代理方能夠解決。除此之外，變頻器的故障，原則上都能解決。主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢

26、測電路組成。督電颼動板_7l_整流橋11可送件P戚收電容1 4充電電阻件選1可 C -隹能皆IGET吸收電容飛44橫電;薛拄制板-227+WH5V-15V變頻器原理圖4.2 變頻器電路結(jié)構(gòu)1、整流電路整流電路實(shí)際上就是一塊整流模塊。它的作用是把三相（或單相）50Hz、380V（220VO的交流電源，通過整流模塊的橋式整流成脈動直流電。2、限流電路限流電路是限流電阻和繼電器觸點(diǎn)（或可控硅）相并聯(lián)的電路。變頻器開機(jī)瞬間會有一個很大的充電電流，為了保護(hù)整流模塊，充電電路中串聯(lián)限流電阻以限制充電電流值。隨著充電時間的延長，它的充電電流逐漸減少。減少到變頻器在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用一定數(shù)值時，繼電器動作觸點(diǎn)閉

27、和，短接了限流電阻。變頻器正常運(yùn)行時，主回路的電流流經(jīng)繼電器觸點(diǎn)。3、濾波電路濾波電路是將整流電路輸出的脈動直流電壓，變成波動很小的直流電壓。通常變頻器為電壓型，由濾波電解電容又t整流電路的輸出進(jìn)行平滑。對于380V電源供電的變頻器，是兩個電解電容串聯(lián)后再并聯(lián)。勻壓電阻是為了使直流電壓平分后加到每個電容上。4、制動電路制動電路工作時，可以使變頻器在減速過程中，增加電動機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩。同時吸收制動過程中產(chǎn)生的泵升電壓，使主回路的直流電壓不至于過高。5、逆變電路逆變電路的基本作用是在驅(qū)動信號的控制下，將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。即變頻器的輸出電源。它有六個開關(guān)器件（如GTRIG

28、BT）,組成三相橋式逆變電路。這些開關(guān)器件都是作成模塊形式，通常有同一橋臂，上下兩個開關(guān)器件組成一個模塊，有六個開關(guān)器件組成一個模塊。4.3 變頻器元件作用1、電容C1:是吸收電容，整流電路輸出是脈動的直流電壓，必須加以濾波，變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。2、熱敏電阻：過熱保護(hù)安裝在UVW的其中二相，用于檢測輸出電流值。選用時額定電流約為電機(jī)額定電流的2倍左右。3、充電電阻：作用是防止開機(jī)上電瞬間電容對地短路，燒壞儲能電容開機(jī)前電容二端的電壓為0V;所以在上電（開機(jī)）的瞬間電容對地為短路狀態(tài)。

29、如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當(dāng)于380V電源直接對地短路，瞬間整流橋通過無窮大的電流導(dǎo)致整流橋炸掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300Q。4、儲能電容：又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲能和濾波。PN端的電壓電壓工作范圍一般在430VDC700VDC之間，而一般的高壓電容都在400VDC左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個400VDC的電容串起來作800VDC。容量選擇>60uf/A5、均壓電阻：防止由于儲能電容電壓的不均燒壞儲能電容；因?yàn)槎€電解電容不可能做成完全一致，這樣每個電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)

30、重（電容里面有等效用聯(lián)電阻）或超過耐壓值而損壞。6、C2電容；吸收電容，主要作用為吸收IGBT的過流與過壓能量。7、VT1-VT6逆變管（IGBT絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調(diào)的交流電。VT1-VT6是續(xù)流二極：作用是把在電動機(jī)在制動過程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管VT1-VT6在交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，提供通道。8、控制部分：電源板、驅(qū)動板、控制板（CPU板）電源板：開關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動電路、檢測電路及風(fēng)扇等提供低壓電源，開關(guān)電源提供的低壓電源有：±5V、±15V、±

31、;24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。9、驅(qū)動板：主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動信號激勵I(lǐng)GBT輸出電壓。10、控制板（CPU板）:也叫CPU板相當(dāng)人的大腦，處理各種信號以及控制程序等部分4.4 變頻器電路故障及維護(hù)1、整流電路（整流模塊）的故障：整流模塊中的整流二極管一個或多個損壞而開路，導(dǎo)致主回路PN電壓值下降或無電壓值。整流模塊中的整流二極管一個或多個損壞而短路，導(dǎo)致變頻器輸入電源短路，供電電源跳閘，變頻器無法接上電源。2、限流電路故障：繼電器觸點(diǎn)氧化，接觸不良。導(dǎo)致變頻器工作時，主回路電流，部分或全部流經(jīng)限流電阻，限流電阻被燒毀。繼電器觸點(diǎn)燒毀，不能恢復(fù)常開狀態(tài)。導(dǎo)致開機(jī)時，限流電阻不起作用，過大