高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)交流

1、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)匯報 廣州智光電力電子有限公司主要內(nèi)容w 能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力w 國家的政策支持w 高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理說明w 常見調(diào)速原理與比較w 高壓變頻之電壓源型介紹w 使用高壓變頻器應(yīng)注意的問題w Zinvert技術(shù)介紹能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力w 一、能源現(xiàn)狀 1、能源概況 世界石油儲量：3050年 世界能源構(gòu)成：石油40,煤炭20,天然氣20,核電和水電10 中國現(xiàn)狀：煤炭70,石油和天然氣20 能源總量世界第三，剩余開采量不及世界平均水平的1/10能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力2、能源低效利用 a) 產(chǎn)品能耗高： 中國主要用能產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達國家高259

2、0，加權(quán)平均高40%左右。 b) 二是產(chǎn)值能耗高：中國的產(chǎn)值能耗是世界上最高的國家之一，是世界平均水平的2倍。高壓電動機實際應(yīng)用中經(jīng)常處于高效設(shè)計、低效運行狀態(tài)，我國電機驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用效率比國際先進水平低20%。能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力3、能源的需求預(yù)測 a) 石油需求呈強勁增長態(tài)勢。 b) 到2020年，我國對國際石油市場的依存度將達到50%左右。我國人均用電量只有1038千瓦時，僅相當于發(fā)達國家的1/10。能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力能源現(xiàn)狀與節(jié)能潛力二、節(jié)能潛力 中國的能源利用率僅為33，與世界先進水平差10個百分點。年節(jié)能可達2400億kW*h 城市給排水行業(yè)： 鋼鐵行業(yè)： 石化

3、、化工及建材行業(yè)： 超過300億kW*h 電力行業(yè)： 煤炭行業(yè)： 國家的政策支持w 制定了能源節(jié)約與資源綜合利用“十五”規(guī)劃。 重點發(fā)展節(jié)電技術(shù)內(nèi)容：發(fā)展高效電動機、高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)、高效電光源及鎮(zhèn)流器技術(shù)、S9以上變壓器和非晶態(tài)合金鐵芯變壓器技術(shù)、蓄冷蓄熱技術(shù)，以及家用電器、電解電鍍電源、輸變電網(wǎng)系統(tǒng)、工業(yè)電爐等先進節(jié)電技術(shù)。 建立節(jié)代油示范工程，潔凈煤示范工程，電機調(diào)速示范工程，綠色照明示范工程。 國家的政策支持w 高壓變頻器作為國內(nèi)大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，國產(chǎn)高壓變頻器作為企業(yè)技術(shù)改造的項目，企業(yè)可享受抵免所得稅的優(yōu)惠政策，并賦予企業(yè)靈活的資金運作。高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理說明高壓變頻調(diào)速

4、節(jié)能原理說明 w 1、負載特性：流量：揚程： 泵的軸功率：所需電機軸功率： )/(*2121nnQQ 22121)/(*nnHH 32121)/(*nnNN FCQHP調(diào)節(jié)前管網(wǎng)特性調(diào)節(jié)后管網(wǎng)特性揚程HH2H1BAQ2Q1n1n2流量QHBDelt(P)CO高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理說明高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理說明1020304050607080901005060708090100110變速調(diào)節(jié)風機效率調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風機效率流量變化比效率，高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理說明高壓變頻調(diào)速節(jié)能原理說明020406080100120100MW 120MW 140MW 160MW 180MW 200MW擋板液力耦合器變頻 電

5、機為配套200MW發(fā)電機組的引風機：額定值1250KW，6KV、142A、額定效率95、額定轉(zhuǎn)速742RPM、額定功率因素0.85。 常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較一、雙饋調(diào)速及串級調(diào)速線繞轉(zhuǎn)子電磁功率：機械功率：轉(zhuǎn)差功率： 通過改變轉(zhuǎn)差功率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速smecMPPPsMTP1*222*3*rIPsPMsMmecPsP)1 ( 常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較二、 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng) (VVVF控制 ） )1(60)1(*11spfsnnNmNKNfE111144.4定值11fE定值11fUR1X1R2X2RmXmU1E1常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較優(yōu)點： 這種調(diào)速方式具有調(diào)速

6、范圍寬、平滑性好、效率最高、具有優(yōu)良的靜態(tài)及動態(tài)特性。調(diào)速過程中電機中磁通基本保持恒定，鐵心利用率高，不會導致定子繞組過流。常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較 三、變頻器的分類 1、按照中間直流環(huán)節(jié)形式，可分為電流源型及電壓源型兩類 L+L-R+R-KABCUVRDRDRDD1D2D3D5D4D6C1C2R1R2信號采集、功率器件驅(qū)動、光纖通信、保護等常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較w 比較 電流源型： a) 對于電流源型，由于Iin=Iout，因此普通電流源型變頻器的輸入功率因數(shù)較低，且會隨著轉(zhuǎn)速的下降而跟著下降，為了解決輸入功率因數(shù)的問題，往往設(shè)置功率因數(shù)補償裝置，同時也起到消除諧波

7、的作用，但往往在一定工況和條件下會引起并聯(lián)諧振的情況，并且輸入濾波電容本身對諧波起到放大的作用。 outoutoutinininIUIUcoscos常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較 b) 共模電壓、輸出諧波轉(zhuǎn)矩脈動的問題 電壓源型：一般不必設(shè)置濾波環(huán)節(jié)，負載的感性無功電流由中間電容補充，輸入側(cè)功率因數(shù)可達0.95以上常見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較2、按照輸出電壓形式分： a)、PAM方式 整流環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)電壓，可采用可控整流或斬波方式控制直流電壓，而逆變輸出環(huán)節(jié)調(diào)整頻率 b)、PWM方式 輸出頻率和電壓由逆變環(huán)節(jié)形成。較為常用的為SPWM模式，即采用正弦波作為調(diào)制波，三角波作為載波。 常

8、見調(diào)速原理與比較常見調(diào)速原理與比較3、按照控制方式分 a)、U/f控制 b)、轉(zhuǎn)差頻率控制 c)、矢量控制方式 高壓變頻之電壓源型原理介紹高壓變頻之電壓源型原理介紹 w 難點： a)高電壓:結(jié)構(gòu)問題、二次控制問題突出 b)大功率:散熱問題 c)半導體耐壓水平:決定產(chǎn)品應(yīng)用方式 w 構(gòu)成：包括輸入整流變壓器、功率逆變單元組及控制系統(tǒng) ，根據(jù)需要可配置旁路高壓變頻之電壓源型原理介紹高壓變頻之電壓源型原理介紹CellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCellCell主控制系統(tǒng)電動機50Hz工頻輸入整流變壓器功率單元

9、高壓變頻之電壓源型原理介紹高壓變頻之電壓源型原理介紹1、 輸入整流變壓器w a)、功率分解：按照系統(tǒng)電平級數(shù)將二次繞組設(shè)計成不同移相角度和電壓水平，給各功率單元供電。w b)、功率因數(shù)提高:由于二次各繞組移相角度不同，一次繞組電流呈階梯疊加形式，構(gòu)造正弦波電流。w c)、提高系統(tǒng)共模回路阻抗，有效降低電機共模電流 高壓變頻之電壓源型原理介紹高壓變頻之電壓源型原理介紹2、功率逆變單元 此結(jié)構(gòu)為低壓變頻器普遍采用的基本形式，L+L-R+R-KABCUVRDRDRDD1D2D3D5D4D6C1C2R1R2信號采集、功率器件驅(qū)動、光纖通信、保護等T cT cT c高壓變頻之電壓源型原理介紹高壓變頻之電壓源型原理介紹 各級單元所產(chǎn)生的PWM脈沖在每個載波周期內(nèi)互相錯位，相鄰兩級之間具有Tc/6的時間延遲 高壓變頻之電壓源型原理介紹高壓變頻之電壓源型原理介紹關(guān)鍵的指標關(guān)鍵的指標w 1、 輸入側(cè)功率因數(shù)w 2、 輸入電流功率因數(shù)w 3、 輸出電壓諧波失真度、不對稱度