计及谐波损耗的变频调速系统节电分析.pdf

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1、计及谐波损耗的变频调速系统节电分析刘松王春明李锴(中国人民解放军理工大学，南京市210007)AnalysisofEnergySavingincludingHarmonicLossofFrequencyControlSystemLIUSongWANGChunmingLIKai(PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China)Abstract：Withthefeaturesofwidespeed器大多采用交一直一交变频器。其中的整流部分在工range

2、，highprecision，excellentdynamicandstatic作时，由于电力电子开关的非线性特性会引起输入电characteristics，etc．，frequencyconversionhasbecome流波形发生畸变，就是说变频器应用于水泵、风机等oneofthemosteffectivemethodsforfanandwater负载在产生节能效益的同时，也带了很大的谐波问题。pumpcontrolandenergysaving．Atpresent，however，thepowersavi

3、ngrateisanalyzedfromtheload谐波将引起电力系统的附加损耗(发热)增加，speed，withoutconsiderationabouttheharmonics这是谐波及其危害研究的重要方向之一

4、1l。使用变causedbyuseofinvertersandthelosscausedby频器来控制风机、水泵虽能达到节能效果．但同时也inverteritself-Therefore，fortheseproblems，theenergy产生了较大的谐波，而谐波将在设备上产生附加损savingb

5、enefitsofafrequencyconversionandspeedregulationsystemareanalyzedinconsiderationofthe耗，抵消了在使用变频器后设备节省的一部分电能。harmoniceffectandthelosscausedbyconverteritself．导致系统节能效益不能达到预期效果。目前，相关文Keywords：frequencycontrolsystem；harmonic献在研究节能效益时只是从负载的角度进行一些理论loss；powersavingr

6、ate；frequencyconvertor；harmonic；研究，而综合考虑谐波损耗和变频器自身损耗的变频skineffect；hydrodynamicstheory；lossofmotor器节电效益的研究还比较少。摘要：变频调速具有调速范围宽、精度高，1变频调速系统节能原理分析以及静、动态特性优良等特点．已成为风机和水泵控制与节能的最有效方法之一。但目前节电率都是根据流体动力学理论，由式(1)、(2)、(3)从负载转速角度进行分析．并未考虑使用变频器后可看出，流量与转速成正比，转矩与转速平方成正引起的谐波

7、，以及变频器自身的损耗。针对这些问比，输入功率与转速的3次方成正比。题。在考虑谐波效应及变频器自身损耗的情况下对QI简化的变频调速系统节电效益进行分析。一一：=一(I1l)lQ2n2’关键词：变频调速系统；谐波损耗；节电率；变频器；谐波；趋肤效应；流体动力学理论；电机损耗=(鲁)(2)中图分类号：TM921．51文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1003—8493．2015．01．011鲁=c㈤式中：Q——流量，m／s；0引言M——负载转矩，N·m；目前应用于水泵和风机等变频调速系统中的变频P

8、——轴功率．kW：作者信息刘松，男，中国人民解放军理工大学，硕士研究生。王春明，男，中国人民解放军理工大学，副教授。李锴，男，中国人民解放军理工大学，硕士研究生。盐墨避婆塑塞套塑塑婆墨墼蔓皇坌堑f型楚兰查塑主塑2ht【p：／／www．_zdq．net．cn—9建裁电乞。________——__．IBUlI_DING2口15年第1期lELECTRIClTYn1、n2——转速，r／min。2．1风机损耗的估算风机、水泵在理想情况下节电的流体力学规律如V．Kinnares建立了考虑谐波杂散损耗的趋肤效表l所示，从表中

9、可以明显看出，当设备的频率从应谐波损耗模型，该模型在开关频率高于4．5kHz50Hz下降到15Hz时，设备消耗的功率将从100％时，计算结果精确度下降l6_。文献[7]应用负序电下降到2．7％，节电率可以达到97．3％。可见通过流“等损耗”折算的方法计算谐波损耗．对比分析了使用变频器对长期处于低负荷率运行状态的设备进行几种不同情况下谐波损耗的计算．但这种“等损耗”变频控制，将会得到非常