浅谈变频器的节能问题

学术论文 2018-05-09 09:59:05
  随着科学技术的不断发展,人们对电气节能给予了更多的关注。传统直流拖动的薄弱环节逐渐表现出不合时代发展要求。换向器制约了直流电机的维护及使用。于是人们开始了交流调速技术的应用研究,一直到上个世纪的70年代,电子技术的飞速发展,特别是控制技术和微电子技术的飞速发展,使得交流调速性能逐步取代了直流调速,于是变频器应运而生。 
  1.关于变频器 
  变频器最初的功效是调速,但是随着技术的发展,目前我国应用变频器主要是节能,是注重了电器领域的节能作用。我国能源匮乏,而且由于技术问题,能源的利用率不到。特别是作为洁净能源的电能,更是十分紧缺。在巨大的电耗中,处在节能状态的电能只占总电能的很少一部分,可是在我国具有节能潜力的电机数额巨大,节能应用是具有广阔前景和十分必须的一种趋势,也在一定程度上促进了变频技术的发展。 
  2.关于谐波 
  频波是变频器工作期间的最大问题,电子技术的发展使得一般变频器都通过合理的软硬件设计实现滤波功能,经过处理后能够有效防止和滤去绝大部分高次谐波,保证了电气产品符合电磁兼容性――EMC。然而一些企业的电子设备、仪器等相对老化,因此对某些高次谐波反映特别敏感,在与变频器一起使用过程中,不能正常工作。发生这种情况的主要原因是因为变频器的整流和逆变部分的非线性元件促使电源发生变化,引发谐波干扰,从而影响变频效果。解决的办法主要有输出用屏蔽电缆的方式,且单端接地可以有效防止干扰。在输入输出部分加滤波器,通过对谐波的过滤,可以显著减少低次谐波幅度,实现节能的效果。对于信号特别是模拟信号的控制,一般采用双绞屏蔽线的方式,进行单端接地设计,能很好防止外部干扰。目前应用的SPWM控制方式的变频器,对于调节谐波分量,控制畸变因子有着积极的作用, 因此采用PWM方式变频器的抗谐波干扰能力和SPWM控制方式的变频器相比,具有很大的差距。 
  3.变频器在集中供热锅炉房中的应用 
  集中供热锅炉是人们生活中离不开的供热工具,风机、水泵的装机容量巨大,风机在运行中耗电巨大,风机的节能是供热企业降低成本的重要途径。采用变频器实现节能调速,是供热企业的节能措施之一。 
  3.1锅炉房中应用变频器的优势 
  节能是企业发展中最为重要的一个降低成本的方式,在锅炉房中应用变频器的第一要务是节能的作用,取代老式的依靠挡板改变流量。能够精确地控制和调节流量及速度,从而保证工艺的质量和效能。应用变频器可以实现自动化管理和控制,接受计算机的模拟和信号,对工艺过程实施及时的控制。应用变频器还可以实现软启动,应用变频器的特性保证了电机启动和加速的转矩,从而实现软启动,消除了对电机的冲击,延长了电机的使用寿命。在电机启动时,降低启动电流,保证启动平稳,从而使锅炉房中的风机和水泵能够按照所需转速转动,减少能耗,避免机械设备的不匹配状态出现。保证运行更加平稳,定压补水泵的 控制中应用变频器就是节能和保证平稳的目的。 
  3.2变频调速的特点 
  首先是调速的效率高,在机械的频率发生变化后,变频器可以保证电机继续在该频率下运转和工作,可以基本保证额定的转速差不变,不使转速的损失增加,是一种高效的调速方式。变频器的调速范围最大可达100%,在这样一个广泛的调速范围内,保证机械具有较高的调速效率,并且如果调速小于30%,变频器的效率就可以达到90%。变频器还可以实现连续调速,平滑调速,稳定运行。有了变频器的辅助作用,电机可以高速化和小型化,而且不受电源的影响进行启动。如果改造原有电机,在变频器的帮助下,可以不必更换电机。 
  3.3锅炉房中变频调速的节能原理 
  集中供热锅炉房中的引风机和鼓风机是两大耗电机械,怎样降低风机的电耗,从而实现节能,变频器就是实现节能的能手。应用变频器可以调节效率和减少能量损失,实际运行中风机的运行参数和额定参数相差很大,所以选型时要按照最大负荷进行选择。 
  在水泵上的变频调节主要是控制阀门的流量,以转速控制流量的。在调节流量时,减少或者避免了节流损失,调节效率高,根据实际对水量的需要进行调速,比一般的定速运转水泵要节能许多,控制了水泵的流量,就可以进行能耗的控制,从而实现节能的目的。 
  4.变频器的选用 
  由于变频技术的发展,目前市场上变频器品牌和数据极多,控制方式主要有:平压控制方式即U/F=K技术;矢量控制方式即VECTOR技术;直接转矩控制方式即DTC技术等。企业可以根据自身的实际情况选择变频器,实现对各种设备的控制要求,特别是在变转矩负载类的机械设备中应用变频器,节能效果更佳。在变频器的容量选择方面,应根据负载的实际电流科学选择。也可以根据实际需要选择内置PID的变频器,进行组态控制。目前市场上很多变频器都有总线接口,而变频器在生产过程中,作为网络的一个节点联网其他通讯设备,可以有效提高效益和实现节能,并且促进控制精度更高,更智能化的良好态势。现场总线技术是目前自动化的最先进技术,总线技术集计算机控制技术、通信技术、自动控制原理技术为一体,因而可实现一对电线上传输多个信号参量,又为多个设备提供电源的多功能上,这样不但节电还节约成本。 
  变频器的节能特点,使其广为社会关注,被应用在各个领域中。市场变频器主要用于交流电动机转速的调节,是目前应用领域最理想和最具有前景的调速方案。更主要的是变频器具有节能作用,而节能是工业发展及能源消耗必须要重视的问题,是实现企业可持续发展的必要保证。变频器因其具有的节能作用与速度控制工艺,成为了倍受欢迎的自动化设备,因此也得到了迅速的发展和应用。变频器的未来前景非常可观,可能会应用在更加广泛的领域,为企业降低能耗,增加效益发挥更大的作用,变频器的应用具有非常广阔的发展前景。
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