(最新整理)电机及变频技术应用

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2、mmercial use蒄南京信息职业技术学院袂09/10第2学期袀选修课程考核论文蚄课程： 电机及变频技术应用节姓名: 崔 骏 羂学号： 10952p14 羆学院： 电子信息学院 莆题目：变频未来节能的主力军 肁一、对变频技术的认识肂通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术膃变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代后半期开始，电力电子器件从scr（晶闸管）、gto（门极可关断晶闸管)、bjt（双极型功率晶体管）、mosfet(金属氧化物场效应管)、sit（静电感应晶体管)、sith(静电感应晶闸管）、mgt(mos控制晶体管)、mct(mos控制品闸管）发

3、展到今天的igbt(绝缘栅双极型晶体管）、hvigbt(耐高压绝缘栅双极型晶闸管），器件的更新促使电力变换技术的不断发展.20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(pwmvvvf)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的pwm模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波pwm模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始,美、日、德、英等发达国家的vvvf变频器已投入市场并广泛应用。薀vvvf变频器的控制相对简单,机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压

4、降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，因此人们又研究出矢量控制变频调速。螀矢量控制变频调速的做法是：将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流ia、ib、ic、通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流ia1ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流im1、it1（im1相当于直流电动机的励磁电流；it1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。袈矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在

5、实际应用中,由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果.薄1985年,德国鲁尔大学的depenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上.节直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流

6、电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。蕿vvvf变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交直交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流回路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行.为此，矩阵式交交变频应运而生。由于矩阵式交交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。羇二、变频有利于环保羅变频器主要用于交流电动机（异步电机或同步电机）转速的调节,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有

7、卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置.自上世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备,得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程（中央空调、供水、水处理、电梯等）中,变频器都在发挥着重要作用。螀 变频器与节能莈 变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低,而能源储备不足。在2003年的中国电力消耗中，6070%为动力电,而在总容量为5。8亿千瓦的电动机总容量中,只有不到2000万

8、千瓦的电动机是带变频控制的.市场研究报告分析，在中国，带变动负载、具有节能潜力的电机至少有1。8亿千瓦。因此国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术.肇 应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行.以风机水泵为例,根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比.当所需风量减少,风机转速降低时,其功率按转速的三次方下降.因此，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电机一般按最大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大.而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高.如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，变动负载的节能潜力巨大。莆 作为节

9、能目的，变频器广泛应用于电力、冶金、石油、化工、市政、中央空调、水处理等行业中。以电力行业为例，由于中国大面积缺电，电力投资将持续增长，同时，国家电改方案对电厂的成本控制提出了要求，降低内部电耗成为电厂关注焦点，因此变频器在电力行业有着巨大的发展潜力，尤其是高压变频器和大功率变频器。市场研究报告显示，仅电力行业,2003年的变频器市场规模就达到了2。5亿元。因此,变频器的节能应用前景非常广阔.蒂 变频器与工艺控制（速度控制）莁 目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低,制造工艺和效率都不高。但随着中国加入wto，产品质量和生产效率都需要面临国际竞争，因此提高设备控制水平至关重要。由于变频

10、调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。膇 以纺织行业为例,中国具有世界最大的的纺织产品生产能力，市场范围遍及全球，产业规模庞大。纺织与化纤行业也是变频器应用最多、使用密度最高的行业。在最常见的化纤机械设备中，选用变频器的设备有螺杆挤出机、纺丝机和后加工机等。选用变频器较多的棉纺设备主要有细纱机、粗纱机、精梳机等。这些设备都要求精确速度控制、多单元同步传动或比例同步（牵伸）传动等，应用变频器可以提高工艺要求、提升产品质量，同时减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率，可以说，变频器是纺织行业增强国际竞争能力

11、的重要装备。市场调查显示，2003年变频器在纺织与化纤行业的市场规模超过了10亿元。蒃 此外，在食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业，国内的企业需要扩大生产规模，提高生产技术，变频器的应用前景和发展潜力都不可小觑.膄 变频家电膀 除了工业相关行业，在普通家庭中，节约电费、提高家电性能、保护环境等受到越来越多的关注,变频家电成为变频器的另一个广阔市场和应用趋势。带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等，在节电、减小电压冲击、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的优势。目前，中国是世界上最主要的家电供应国，但家电采用变频器的比例很低，而在日本，90%以上的家电是变频控制。据调查，2003年，中国的

12、变频家电同比增长超过200，但体现在市场中的变频家电并不多见，因此，变频家电具有非常好的发展潜力.芇 前景广阔的中国变频器市场袄 中国拥有庞大的产业群，并保持着持续稳定的发展；与国际接轨，众多的企业需要提升国际竞争力；人们生活质量不断提高等.这些都是变频器市场的增长驱动力和更广泛应用的基础。蚁 2004中国变频器市场研究报告显示，中国的变频器市场在过去几年内保持着1220%的高速增长，在2003年，由于工业行业及建筑业的迅猛发展以及各行业的大量投资，当年同比增长达到了近40%，市场规模超过了55亿元人民币。进入2004年，因2003年的市场基数突然增大，加上国家加强了对冶金、建材等行业的宏观控

13、制，变频器市场增长率将大幅回落。但由于中国经济的整体快速发展和中国加入wto，市场对产品的要求将逐步提高，提升生产设备的水平势在必行，用于生产工艺控制的变频器将越来越多地被采用，另一方面，我国电力供需严重失衡,高峰季节的限闸拉电现象普遍，节能呼声空前。因此,在未来三年内，中国变频器市场仍将保持着10左右的快速增长。市场研究报告认为,至少在10年以后，中国的变频器市场才能饱和并趋于成熟，因此,中国的变频器市场具有广阔的发展空间。衿三、收获节能，成为当今世界上十分重要的话题。这一理念,几乎渗透到各行各业，并开始身体力行。在现代制造领域，电机作为最重要的动力设备之一，其节能问题自然被高度重视.电机的节能潜力巨大。而在技术发展与实际应用中，变频能实现电机的高效节能，则是业内普遍关注的焦点问题。由此可见，变频技术的发展将是节能道路上的主力军。 以下无正文 仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途。 , ， 。for personal use only in study and research； not for commercial use.nur fr den persnlichen fr st