在工業(yè)領(lǐng)域中變頻調速技術(shù)都有哪些應用方向?
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發(fā)表時(shí)間:2024-01-16
大多數工業(yè)電機變頻器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)-VFD)是將工頻交流電源轉換成頻率和電壓可調的交流電源以實(shí)現交流電機調速的電氣裝置,已廣泛應用于工農業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。所以VFD的應用知識是機電工程技術(shù)人員必備的技能之一。
VFD采用高性能U/f控制和矢量控制技術(shù),提供低速大扭矩輸出,具有良好的動(dòng)態(tài)特性和過(guò)載能力,創(chuàng )新的內部互聯(lián)功能具有無(wú)與倫比的靈活性。VFD可以在默認出廠(chǎng)設置狀態(tài)下工作。是為大量簡(jiǎn)單電機變速驅動(dòng)系統供電的理想變頻驅動(dòng)裝置。用戶(hù)可以根據需要設置相關(guān)參數,充分利用VFD全面完善的控制功能,服務(wù)于需要多種功能的復雜電機控制系統。
VFD的概念
VFD是將工頻交流電源轉換成頻率和電壓可調的三相交流電源,用于驅動(dòng)交流異步
電動(dòng)機實(shí)現變頻調速的電氣裝置。
1.電機變頻驅動(dòng)
(1)使用VFD可以實(shí)現交流電機調速。由于VFD可以看作是一個(gè)頻率可調的交流電源,對于現有的恒速運行的電機,只需要在電源和電機之間連接VFD及其相應的設備,就可以實(shí)現電機的調速,不需要對電機及其系統進(jìn)行任何設備改造。
(2)調速范圍大,調速精度高。普通VFD的調速范圍可達1:10,高性能vectorVFD可達1:1000。另外,采用VFD,這種矢量控制方式來(lái)控制感應電機的速度,也可以控制電機的輸出轉矩。
(3)電機啟動(dòng)電流降低。電機直接啟動(dòng)時(shí),工頻電機的啟動(dòng)電流是額定電流的4-7倍,會(huì )大大增加電機線(xiàn)圈的電應力,產(chǎn)生熱量,從而縮短電機的使用壽命。當VFD用于調速時(shí),可以從零速開(kāi)始零電壓,按照斜率函數規律進(jìn)行加速,從而限制電機的啟動(dòng)電流。
(4)高速、高壓、大電流控制;現在高頻VFD的輸出頻率可以達到3000KHz,高速VFD可以驅動(dòng)兩極異步電機達到18萬(wàn)轉的高轉速。隨著(zhù)變頻技術(shù)的不斷發(fā)展,高頻VFD的輸出頻率也在不斷增加,而VFD的高速驅動(dòng)是其調速的一大優(yōu)勢。
2.能源節省
采用變頻調速,風(fēng)機、水泵等負載,節能率可達10%-30%,最高可達60%。因為風(fēng)扇和泵的實(shí)際功耗大約與三次方的轉速成正比。近幾十年來(lái),節能VFD的應用發(fā)展迅速。據有關(guān)方面統計,我國已進(jìn)行變頻改造的風(fēng)機和水泵的負切能力僅占總能力的5%左右,還有很大的改造空間。在這方面,風(fēng)扇、泵等。采用變頻調速,可節省大量電能,投資可在短時(shí)間內收回,因此應用最為廣泛。成功的應用包括恒壓供水、各類(lèi)風(fēng)機、中央空調、液壓泵變頻調速等。
3.精確控制
隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展,VFD除了基本的速度控制外,還增加了多種運算和智能控制功能,輸出精度在0.1%-0.01%之間。VFD還配有完善的檢測和保護環(huán)節,因此廣泛應用于印刷、電梯、紡織、機床、生產(chǎn)線(xiàn)上的速度控制等自動(dòng)化系統中。
4.提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量。
VFD還廣泛應用于輸送、提升、擠壓、機床等各種機械設備的控制領(lǐng)域。,可提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,降低設備的沖擊和噪聲,延長(cháng)設備的使用壽命。這些機器經(jīng)過(guò)變頻控制后,可以簡(jiǎn)化機械設備,操作控制更加人性化。有些可以改變原有的工藝規范,從而提高整個(gè)設備的功能。
5.新能源發(fā)電
隨著(zhù)風(fēng)力發(fā)電機組功率的增加,風(fēng)力發(fā)電機組的葉片已經(jīng)重達幾噸或幾十噸?刂迫绱司薮蟮霓D動(dòng)慣量以跟上風(fēng)速的變化來(lái)響應速度要求是相當困難的。近年來(lái),變槳距風(fēng)力發(fā)電機已經(jīng)投入運行。一方面,葉片角度由變槳距控制;另一方面,發(fā)電機的轉子電流由fanVFD控制。變槳控制是一個(gè)比較慢的過(guò)程,動(dòng)作時(shí)間以秒計算,對于風(fēng)速和功率輸出變化很快的情況不太理想。但是VFD控制發(fā)電機轉子電流頻率的動(dòng)作時(shí)間在毫秒級以下。
因此,當高頻風(fēng)速變化時(shí),通過(guò)大功率大負載VFD瞬時(shí)改變發(fā)電機轉子電流頻率,可以保證發(fā)電機組跟上風(fēng)速的頻繁變化,穩定發(fā)電機組的功率輸出,減少對電網(wǎng)的不利影響,降低變槳距控制機構的工作頻率,延長(cháng)變槳距控制機構的使用壽命。