變頻調(diào)速技術(shù)原理與節(jié)能應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)原理與節(jié)能應(yīng)用第一頁，共31頁。

主講人：林東宇

深圳市優(yōu)順達電氣有限公司變頻調(diào)速技術(shù)原理及節(jié)能應(yīng)用第二頁，共31頁。一、感受變頻

變頻技術(shù)在你我身邊優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第三頁，共31頁。二、電氣調(diào)速是工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要電機調(diào)速直流調(diào)速交流調(diào)速調(diào)速特性好起動轉(zhuǎn)矩大成本高、局限性大調(diào)壓調(diào)速繞線電機轉(zhuǎn)子串電阻滑差調(diào)速串級調(diào)速變頻調(diào)速優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第四頁，共31頁。交流調(diào)速發(fā)展＊從以往的各類調(diào)速方式逐漸統(tǒng)一到變頻調(diào)速＊目標：調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大，調(diào)速精度高，穩(wěn)定性好，運行效率高。

直流調(diào)速發(fā)展

＊直流電機：有刷、他勵無刷、永磁

＊直流調(diào)速：單閉環(huán)、雙閉環(huán)、脈寬調(diào)制PWM優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第五頁，共31頁。三、變頻調(diào)速的基本原理

異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為

n1＝120f1/np式中n1—同步轉(zhuǎn)速（r/min）;f1—定子頻率（Hz）;np—磁極數(shù)。而異步電動機的軸轉(zhuǎn)速為

n＝n1(1－s)＝120f1(1－s)/np式中s—異步電動機的轉(zhuǎn)差率，s＝(n1－n)／n1。由此可見，改變異步電動機的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速運行。優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第六頁，共31頁。變頻調(diào)速技術(shù)有時被稱為VVVF技術(shù)

即VariableVoltageVariableFrequency交流電機采用變頻調(diào)速后，為了避免電機磁通飽和，同時產(chǎn)生必需的轉(zhuǎn)矩，希望電機主磁通能保持恒定。只要在調(diào)速過程中保持U1／f1＝常數(shù)，就可以保持電機氣隙磁通不變，實現(xiàn)恒磁通（轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速。因此，變頻調(diào)速驅(qū)動異步電機時，需要在改變頻率的同時改變其定子電壓。優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第七頁，共31頁。四、通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)

整流電路:ACtoDC(交流-直流);中間直流環(huán)節(jié):濾波和能量儲存;逆變器:DCtoAC(直流-交流).控制方式：輸出的電壓(電流)和頻率進行協(xié)調(diào)控制優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第八頁，共31頁。通用變頻器的分類1、控制方式壓頻比（V/F）控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩（DTC）控制

2、中間環(huán)節(jié)類型電壓源：中間直流環(huán)節(jié)為電容電流源：中間直流環(huán)節(jié)為電感3、逆變器的元器件

可控硅、大功率晶體管（GTR）、GTO、IGBT、IGCT

等優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第九頁，共31頁。高壓變頻器1、電機電壓高于AC380V

常見：0.69KV、2.3KV、3KV、6KV和10KV

相比于電網(wǎng)電壓，也稱為中壓（MidiumVoltage）

2、變頻裝置容量

200KW～60MW優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十頁，共31頁。2、拓撲結(jié)構(gòu)高—低—高型（適用于800KW以下）優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十一頁，共31頁。單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器（適用于800KW以上）

優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十二頁，共31頁。三電平電壓源型（適用于800KW以上）優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十三頁，共31頁。冶金、采礦紙漿和造紙

紡織、塑料橡膠

發(fā)電和輸配電工業(yè)

化工、石油天然氣

采暖、通風和空調(diào)供水、水處理

金屬加工材料處理木材加工

食品、飲料加工及包裝工業(yè)

醫(yī)藥、環(huán)保、

科研、教育事業(yè)五、變頻調(diào)速應(yīng)用優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十四頁，共31頁。金屬加工機械(軋機、卷取、剪切等)、紙漿和造紙機

石油采掘、礦井提升

起重機、提升機、電梯

螺旋輸送機、皮帶運輸機水泵、油泵等；風機，給粉給料、壓縮機、擠壓機、攪拌機、卷繞機、放卷機、拉絲機、鍍膜機、清洗機優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十五頁，共31頁。變頻調(diào)速節(jié)能原理變頻器只有在電機有調(diào)速要求時才可能進行節(jié)能。變頻調(diào)速節(jié)能的主要對象是泵和風機負載。泵和風機是一種平方轉(zhuǎn)矩負載。以泵為例，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、揚程H及泵的軸功率N的關(guān)系如下式所示：Q1/Q2∝

（n1/n2）H1/

H2∝(n1/n2)2N1/

N2∝(n1/n2)3

上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。優(yōu)順達電氣第十六頁，共31頁。水泵電機功率計算公式當電動機驅(qū)動泵時，電動機的軸功率P（Kw）可按下式計算：P＝ρxQxHx10-3/ηC/ηP

式中：ρ—液體密度ηC—傳動裝置效率ηP—泵效率優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十七頁，共31頁。水泵揚程／流量特性圖HeadHQ=0H=HmaxH=0Q=QmaxPumpdutypointVolumeFlowQHNQNSystemCurvePumpCurve優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十八頁，共31頁。水泵節(jié)流變化時優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十九頁，共31頁。流量變化早晨夜晚下午Aglassofwater0,1litrepersecondShower1litrepersecondWateringthegarden10litrespersecondAglassofwater0,1litrepersecond優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十頁，共31頁。流量調(diào)節(jié)的辦法閥門控制多級泵組控制水泵變速控制泵開／?？刂婆月坊蚧亓鲀?yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十一頁，共31頁。能量消耗比較優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十二頁，共31頁。變速控制節(jié)能顯著優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十三頁，共31頁。六、發(fā)電廠變頻應(yīng)用1、工藝應(yīng)用給煤（粉）機傳動、磨煤機等

2、節(jié)能應(yīng)用凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、給水泵、灰漿泵、引風機、送風機等優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十四頁，共31頁。七、變頻器設(shè)備的日常維護新一代的變頻器的可靠性較以往產(chǎn)品已經(jīng)有了很大的提升，只要環(huán)境適宜，合理使用，其常規(guī)運行壽命可以高達7～10年以上。優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十五頁，共31頁。1、日常維護主回路直流電壓冷卻風扇工作狀態(tài)輸出電壓三相平衡定期吹掃

2、故障檢查及維修變頻器借助高速CPU的快速處理能力，在自診斷和保護功能上日臻完善根據(jù)故障信息判斷故障類型，采取相應(yīng)的技術(shù)對策優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十六頁，共31頁。六、玻璃纖維行業(yè)變頻應(yīng)用1、工藝應(yīng)用后處理系統(tǒng)：分開卷機構(gòu)，浸涂機構(gòu)，烘烤機構(gòu)，前牽引，后牽引，收卷部份等拉絲爐系統(tǒng)、粗紗絡(luò)紗等

2、節(jié)能應(yīng)用風機、水泵系統(tǒng)優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十七頁，共31頁。六、鋁加工行業(yè)變頻應(yīng)用

1、工藝應(yīng)用熱／冷軋機、卷筒、縱橫分剪機、輥道等

2、節(jié)能應(yīng)用熔煉爐、退火爐風機系統(tǒng)循環(huán)水泵、冷卻系統(tǒng)優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十八頁，共31頁。六、玻璃生產(chǎn)行業(yè)變頻應(yīng)用1、工藝應(yīng)用玻璃拉邊機傳動、變速輥道等

2、節(jié)能應(yīng)用熔窯風機、鋼化爐風機、水泵系統(tǒng)等優(yōu)順達電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十九頁，共31頁。應(yīng)用實例

某大型玻璃生產(chǎn)企業(yè)采用變頻調(diào)速技術(shù)改造F48N-DB4型鋼化爐的玻璃鋼化風機，選擇上風道2臺進出風風機

風機電機為380