高压斩波调速系统实例介绍及节能效果分析

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1、2009年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集高压斩波调速系统实例介绍及节能效果分析支政星（杭州余杭水务有限公司，浙江杭州311100）摘要：介绍了高压斩波内馈调速装置的原理和特点，通过与其他调速系统的比较，介绍了高压斩波内馈调速系统的优点,同时结合高压斩波调速装置在自来水厂中的应用情况，分析了该装置的节能效果。关键词：高压斩波；内馈；调速；节能随着社会经济的发展，能源需求越来越紧缺，我国“十一五”规划纲要提出建设资源节约型社会，并确定“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。从经济发展的长远角度

2、来看，必须要做到绿色环保、降耗节能。改革开放以后，我国经济快速增长，各项建设均取得巨大成就，同时也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。因此，依靠科技，加快节能降耗技术的研发和技术产业化推广，积极响应国家号召，采用降耗节能型产品，不仅是企业发展的动力，也是发展整个国家经济的必然要求。近年来，我厂十分重视自来水生产过程中的能耗问题，为降低自来水生产过程中主要的能耗——电耗，在多个环节采取了节能降耗措施，尽量采用低功耗、高效率、对环境污染小、科技含量高的节能型产品。依照设备使用的工艺环节要求，为达到恒压供水目的，考虑到投入资金和经济成

3、本，我厂在低压（380V）水泵机组调速控制方面采用了变频调速控制方式，在高压（10kV）水泵机组调速控制方面采用了斩波内馈调速控制方式。1系统介绍高压斩波内馈调速系统是一种具有优良的性能价格比的调速节能产品，适合于水厂的大中型水泵调速节能运行，其系统原理见图1。图1高压斩波内馈调速系统原理-279-2009年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集在自来水的生产和输送过程中，对电能的消耗相当大。为了降低电耗，节约能源，我厂在2006年对原有的一台高压（10kV）水泵机组进行了改造，采用了上海科祺调速电气有限公司生产的SSC-F5060型6

4、30kW/10kV内馈电机高频斩波调速装置和YRCT560-6型630kW/10kV高压内馈调速三相异步电动机。内馈式高压斩波调速系统由斩波调速控制装置和内馈式调速电动机组成。1.1高压斩波内馈调速控制装置在实现调速控制过程中，控制装置的二极管全桥整流桥将电动机的转子电压经整流变为直流电压，当斩波器导通时转子电流被斩波器短路，形成轴功率；当斩波器开路时，转子直流电流经有源逆变器反馈到电机反馈绕组，形成转差功率，通过改变斩波器占空比,从而调节轴功率和转差功率的比例,即可改变电机转速。1.1.1高压斩波内馈调速装置的主要组成器件斩波调速控制装置主要由二极管全

5、桥整流桥、大功率逆变器和晶闸管逆变桥等电子器件组成。二极管全桥整流桥：用于将电压和频率均随转速变化的电机转子交流电整流成直流。晶闸管逆变桥：用于将直流电逆变成50Hz的交流电，反馈给电机的调节绕组去做有用功。平波电抗器：起平波和续流作用。锁相环数字触发系统：用于给晶闸管提供可靠的触发脉冲，通过控制触发脉冲的触发角即可调速。电容、电抗器：用于调节绕组侧就地补偿系统的无功功率，滤除谐波，降低谐波污染，抑制涌流。频敏变阻器：用于绕线电动机的启动，具有启动电流小、启动转矩大的特点。1.1.2高压斩波内馈调速装置的工作原理斩波内馈调速控制系统中，晶闸管逆变桥的逆变

6、角固定在最小值不变，通过控制触发脉冲的触发角，改变逆变电流I3来控制电转差功率。斩波式逆变器原理及等效电路见图2。图2斩波式逆变器原理及等效电路从图2中可以看出，斩波控制电路是在逆变器NB两端并联一个斩波开关ZB。-280-2009年给水厂、污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集斩波器对功率的控制是通过改变电流平均值实现的。斩波器通常以恒频调宽方式工作，在电流连续条件下，斩波电流和反馈电流互补，因此只要分析其中任意一个电流对功率的控制作用，就可以说明调速机理。斩波控制的电机调速等效电路如图3所示。图3斩波控制的内馈调速电机T形等效电路斩波开关Z

7、B工作时，斩波电流i和逆变器阀端电流i波形如图4所示。MN图4斩波与逆变直流电流波形其中，斩波电流产生机械功率，逆变电流则产生电转差功率。设斩波开关导通时间为t，周1+11t1t1期为T，斩波电流平均值为=idt=I。令d=为占空比，则I=dI，相应的逆变IT∫ddTdTTT0直流电流值为IN=Id−IT=()1−dId。因此，只要控制斩波开关导通时间t1就改变了占空比，也就改变了电机的机械功率和转速。P−PPem32如果从逆变器输出角度观察，转速与P的关系为Ω=−。由于改变占空比即可3TT控制反馈功率P，从而实现转速控制。31.1.3高压斩波内馈调速装

8、置的特点高压斩波内馈调速装置的特点如下：使逆变器和内馈绕组容量减小，最大值仅为电