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仙童變頻器的大功率負載應(yīng)用研究

2016-11-7  閱讀(1116)

仙童變頻器的大功率負載應(yīng)用研究
當(dāng)今時代,工業(yè)的發(fā)展日新月異,各種*技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,隨之而產(chǎn)生的優(yōu)良產(chǎn)業(yè)也進入高速發(fā)展的時期。其中,變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展尤為突出,隨著仙童變頻器的問世以及其在各種大功率負載上的應(yīng)用,使得變頻調(diào)速領(lǐng)域有了更進一步的發(fā)展。四象限變頻器能更好地實現(xiàn)能量的有效利用,中國的節(jié)能環(huán)保時代已然來臨了。 近三十年來,變頻調(diào)速領(lǐng)域一般選用傳統(tǒng)的交流變頻器來進行交流調(diào)速,這種調(diào)速方式在很多方便具有顯著優(yōu)勢:其性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)相對簡單,并且啟動轉(zhuǎn)矩較大調(diào)速范圍廣泛,在調(diào)速的精度、調(diào)節(jié)的速度以及節(jié)約能量等方面都有著很好的效果。

仙童變頻器的大功率負載應(yīng)用研究    由于變頻調(diào)速技術(shù)在當(dāng)今工業(yè)上的廣泛應(yīng)用,變頻技術(shù)的發(fā)展就顯得更為迫切了。在變頻技術(shù)還不夠成熟的時期,傳統(tǒng)的變頻器一般都是選用二極管來構(gòu)成整流橋,實現(xiàn)交流電流到直流電的轉(zhuǎn)換,zui后,又將直流電流通過逆變技術(shù)轉(zhuǎn)換成交流電流來帶動負載運行,實現(xiàn)交流電到直流電再到交電流的轉(zhuǎn)換過程。但是,由于這種傳統(tǒng)變頻器的三相不控整流電路是采用二極管做成的,其只能將電能從電網(wǎng)側(cè)輸送到電機,將電能轉(zhuǎn)化為機械能,而無法將機械能轉(zhuǎn)化而成的電能轉(zhuǎn)送到電源上,所以其無法實現(xiàn)能量的雙向流動,因此這種變頻器只能工作在電動狀態(tài),其被稱為兩象限變頻器。在某些電動機能量需要回饋的系統(tǒng)上,例如礦山提升機、電梯、離心機等大功率負載運行場合,傳統(tǒng)兩象限變頻器中的二極管整流橋還將會對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重的諧波污染。近年來,由于新的絕緣柵雙極型晶體管——IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)的產(chǎn)生和脈寬調(diào)制技術(shù)——PWM(Pulse Width Modulation)的發(fā)展,產(chǎn)生了新型的高壓變頻器—仙童變頻器。與傳統(tǒng)兩象限變頻器不同的是,四象限變頻器采用新的絕緣柵雙極型晶體管——IGBT來做整流橋,由于IGBT功率模塊能夠利用高速運算能力的DSP產(chǎn)生PWM控制脈沖,所以,我們在使用仙童變頻器的過程中既能夠調(diào)整輸入的功率因數(shù),減小二極管整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)的諧波污染,又能夠?qū)㈦妱訖C在反動過程中產(chǎn)生的能量回饋至到電網(wǎng),從而真正實現(xiàn)了能量的雙向流動。 本次研究圍繞仙童變頻器在大功率負載工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進行展開,主要抓住仙童變頻器在拓撲結(jié)構(gòu)上的特點進行分析,首先對四象限變頻器的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了詳細的介紹,闡述了電機在四個象限的運行狀態(tài)以及機械能和電能之間的能量轉(zhuǎn)換和流動方向,其中詳細介紹了四象限變頻器與傳統(tǒng)兩象限變頻器相比,其在變頻技術(shù)上的突破以及其在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢。另外,結(jié)合電機在四個象限中的運行狀態(tài)分析變頻器在驅(qū)動電機進行四象限運行的過程中,整個系統(tǒng)中能量的流動方向。其次,主要闡述四象限變頻器在煤礦斜井提升系統(tǒng)中驅(qū)動大功率負載電機工作過程中遇到的工程技術(shù)問題:在煤礦斜井提升系統(tǒng)中,電機的調(diào)速控制一般選用繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻的方法進行,這樣,在提升機進行煤礦提升的過程中:提升機下降過程中,勢能轉(zhuǎn)化為電動機的動能,電動機工作在第四象限處于反向發(fā)電的工作狀態(tài),此時轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在了電阻上,造成了能源的大量浪費;另外,在變頻調(diào)速的過程中,交流接觸器需要頻繁的進行切換,長時間的工作之后,其主觸頭比較容易熔化,設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障。為了解決以上問題,本次試驗結(jié)合仙童變頻器在具有位勢負載特性場合的應(yīng)用優(yōu)勢,研究采用新的方法來減小轉(zhuǎn)差功率消耗的能量。所以,本次研究在應(yīng)用四象限變頻器的基礎(chǔ)上新增加了一套電力調(diào)速控制系統(tǒng),該系統(tǒng)不需要串電阻進行調(diào)試,避免能量的浪費。同時,為了確保當(dāng)該調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)生故障的時候能夠快速的切換到原有的系統(tǒng)運行,所以本次試驗還是保留了原有的電控系統(tǒng)以及串電阻的調(diào)試方式。 通過本次研究的結(jié)果我們可以看到:采用上述方法后,與之前的串電阻調(diào)速方式相比,轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上的那部分能量能夠反饋至電網(wǎng),次方式有效地實現(xiàn)了能量的雙向流動,有效地節(jié)約了電能。但是,本次試驗還存在一些缺陷:例如:由于整流器和逆變器沒有很好的協(xié)調(diào)起來,所以整個控制系統(tǒng)不能根據(jù)電機的運行特性實現(xiàn)間歇性運行規(guī)律,這一問題有待后續(xù)研究完善。



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