变频调速技术原理及节能应用

我们的努力将使天空更蓝优顺达电气2021/7/72023/2/6

主讲人：林东宇

深圳市优顺达电气有限公司变频调速技术原理及节能应用一、感受变频

变频技术在你我身边优顺达电气2021/7/72023/2/6二、电气调速是工业生产不断发展的需要电机调速直流调速交流调速调速特性好起动转矩大成本高、局限性大调压调速绕线电机转子串电阻滑差调速串级调速变频调速优顺达电气2021/7/72023/2/6交流调速发展＊从以往的各类调速方式逐渐统一到变频调速＊目标：调速性能最好，调速范围大，调速精度高，稳定性好，运行效率高。

直流调速发展

＊直流电机：有刷、他励无刷、永磁

＊直流调速：单闭环、双闭环、脉宽调制PWM优顺达电气2021/7/72023/2/6三、变频调速的基本原理

异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为

n1＝120f1/np式中n1—同步转速（r/min）;f1—定子频率（Hz）;np—磁极数。而异步电动机的轴转速为

n＝n1(1－s)＝120f1(1－s)/np式中s—异步电动机的转差率，s＝(n1－n)／n1。由此可见，改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。优顺达电气2021/7/72023/2/6变频调速技术有时被称为VVVF技术

即VariableVoltageVariableFrequency交流电机采用变频调速后，为了避免电机磁通饱和，同时产生必需的转矩，希望电机主磁通能保持恒定。只要在调速过程中保持U1／f1＝常数，就可以保持电机气隙磁通不变，实现恒磁通（转矩）变频调速。因此，变频调速驱动异步电机时，需要在改变频率的同时改变其定子电压。优顺达电气2021/7/72023/2/6四、通用变频器的基本结构

整流电路:ACtoDC(交流-直流);中间直流环节:滤波和能量储存;逆变器:DCtoAC(直流-交流).控制方式：输出的电压(电流)和频率进行协调控制优顺达电气2021/7/72023/2/6通用变频器的分类1、控制方式压频比（V/F）控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩（DTC）控制

2、中间环节类型电压源：中间直流环节为电容电流源：中间直流环节为电感3、逆变器的元器件

可控硅、大功率晶体管（GTR）、GTO、IGBT、IGCT

等优顺达电气2021/7/72023/2/6高压变频器1、电机电压高于AC380V

常见：0.69KV、2.3KV、3KV、6KV和10KV

相比于电网电压，也称为中压（MidiumVoltage）

2、变频装置容量

200KW～60MW优顺达电气2021/7/72023/2/62、拓扑结构高—低—高型（适用于800KW以下）优顺达电气2021/7/72023/2/6单元串联多电平型高压变频器（适用于800KW以上）

优顺达电气2021/7/72023/2/6三电平电压源型（适用于800KW以上）优顺达电气2021/7/72023/2/6冶金、采矿纸浆和造纸

纺织、塑料橡胶

发电和输配电工业

化工、石油天然气

采暖、通风和空调供水、水处理

金属加工材料处理木材加工

食品、饮料加工及包装工业

医药、环保、

科研、教育事业五、变频调速应用优顺达电气2021/7/72023/2/6金属加工机械(轧机、卷取、剪切等)、纸浆和造纸机

石油采掘、矿井提升

起重机、提升机、电梯

螺旋输送机、皮带运输机水泵、油泵等；风机，给粉给料、压缩机、挤压机、搅拌机、卷绕机、放卷机、拉丝机、镀膜机、清洗机优顺达电气2021/7/72023/2/6变频调速节能原理变频器只有在电机有调速要求时才可能进行节能。变频调速节能的主要对象是泵和风机负载。泵和风机是一种平方转矩负载。以泵为例，其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率N的关系如下式所示：Q1/Q2∝

（n1/n2）H1/

H2∝(n1/n2)2N1/

N2∝(n1/n2)3

上式表明，泵的流量与其转速成正比，泵的扬程与其转速的平方成正比，泵的轴功率与其转速的立方成正比。优顺达电气水泵电机功率计算公式当电动机驱动泵时，电动机的轴功率P（Kw）可按下式计算：P＝ρxQxHx10-3/ηC/ηP

式中：ρ—液体密度ηC—传动装置效率ηP—泵效率优顺达电气2021/7/72023/2/6水泵扬程／流量特性图HeadHQ=0H=HmaxH=0Q=QmaxPumpdutypointVolumeFlowQHNQNSystemCurvePumpCurve优顺达电气2021/7/72023/2/6水泵节流变化时优顺达电气2021/7/72023/2/6流量变化早晨夜晚下午Aglassofwater0,1litrepersecondShower1litrepersecondWateringthegarden10litrespersecondAglassofwater0,1litrepersecond优顺达电气2021/7/72023/2/6流量调节的办法阀门控制多级泵组控制水泵变速控制泵开／停控制旁路或回流优顺达电气2021/7/72023/2/6能量消耗比较优顺达电气2021/7/72023/2/6变速控制节能显著优顺达电气2021/7/72023/2/6六、发电厂变频应用1、工艺应用给煤（粉）机传动、磨煤机等

2、节能应用凝结水泵、循环水泵、给水泵、灰浆泵、引风机、送风机等优顺达电气2021/7/72023/2/6七、变频器设备的日常维护新一代的变频器的可靠性较以往产品已经有了很大的提升，只要环境适宜，合理使用，其常规运行寿命可以高达7～10年以上。优顺达电气2021/7/72023/2/61、日常维护主回路直流电压冷却风扇工作状态输出电压三相平衡定期吹扫

2、故障检查及维修变频器借助高速CPU的快速处理能力，在自诊断和保护功能上日臻完善根据故障信息判断故障类型，采取相应的技术对策优顺达电气2021/7/72023/2/6六、玻璃纤维行业变频应用1、工艺应用后处理系统：分开卷机构，浸涂机构，烘烤机构，前牵引，后牵引，收卷部份等拉丝炉系统、粗纱络纱等

2、节能应用风机、水泵系统优顺达电气2021/7/72023/2/6六、铝加工行业变频应用

1、工艺应用热／冷轧机、卷筒、纵横分剪机、辊道等

2、节能应用熔炼炉、退火炉风机系统循环水泵、冷却系统优顺达电气2021/7/72023/2/6六、玻璃生产行业变频应用1、工艺应用玻璃拉边机传动、变速辊道等

2、节能应用熔窑风机、钢化炉风机、水泵系统等优顺达电气2021/7/72023/2/6应用实例

某大型玻璃生产企业采用变频调速技术改造F48N-DB4型钢化炉的玻璃钢化风机，选择上风道2台进出风风机

风机电机为380V、350HP，

选用280KW变频器，选用原风