变频器节能技术分析

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1、变频器节能技术分析[]介绍了变频器的工作原理、控制方式、节能原理以及它在工业生产中的应用。　　关键词变频器节能技术应用　　电动机已经在工业生产、交通运输、国防建设等方面得到广泛应用，其中很多方面对电机的速度调节要求十分精确，比如车辆、机床等，泵与风机等平方率型负载对速度调节的应用也十分广泛，变频器在电力控制和节能方面意义重大。　　本文主要介绍变频器的工作原理、控制方式、节能原理以及它在工业生产中的应用。　　1工作原理　　1.1主电路。　　主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路

2、大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。　　1.1.1整流器。最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。　　1.1.2平波回路。在整流器整流后的直流电压中，含有电

3、源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。　　1.1.3逆变器。同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型p逆变器为例示出开关时间和电压波形。　　1.2控制电路。　　控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”

4、，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。　　1.2.1运算电路。将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。　　1.2.2电压、电流检测电路。与主回路电位隔离检测电压、电流等。　　1.2.3驱动电路。驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。　　1.2.4速度检测电路。以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号

5、，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。　　1.2.5保护电路。检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。　　2控制方式　　变频器控制方式可分为交直交（间接）交交9（直接）变频器、电压型和电流型变频器、PAM和SP变频器、U/F控制、转差率控制和矢量控制、三进三出和三进单出5种类型。　　下面就SP型变频器作一下简单介绍：　　根据系统要求，期望变频器输出的电流波形是纯粹的正选波，但就目前而言，还不能研制如同正波

6、那样标准的可变变频器。比较容易实现的一种方法是利用逆变器输出一系列等幅不等宽的巨型脉冲波形，这些波形与正弦波等效。等效的原则是每一区间的面积相等，如果把一个正弦波N等分，然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等巨型脉冲来代替，每一等分巨型脉冲的时间中点与正弦波相应每一等份时间中点重合。这样，由N个等幅不等的巨型脉冲所组成的波形就就与正弦波的半周等效，称为SP。　　本系统产生正选脉宽调制波SPD的原理是以正弦波作为逆变器输出的期望波形，用频率比期望波高的等腰三角形作为载波，并用频率和

7、期望波形相同的正弦波的半个周期开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等的矩形波。　　节能原理　　变频器是一种常用的变频器调速装置，它是利用电力半导器件的单向导电性将电压、频率固定不变的交流变换为电压、频率可变的交流电的电能控制装置。其节能原理主要是根据变频节能、功率因数补偿、软启动节能三个方面来实现的。　　3.1变频节能　　根据泵与风机的工作原理，水泵的功率P=流量Q×压力H，而流量Q与转速N的一=次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，所以功率P与转速N的立方

8、成正比，这样如果水泵效率一定，，当要求的调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。既水泵电机的耗能与转速近似成立方的关系。　　3.2功率因数补偿节能　　无功功率使大量的无功电能消耗在线路中，造成较大的浪费。而变频器内部滤波电容的作用使普通水泵电机功率因数提高，COSΦ≈1，这样增大了有功功率，降低了无功损耗。　　3.3软启动节能　　电机直接启动时电流约为额定电流的3-7倍，对机电设备和电X造成冲击严重，需增加设