變頻技術(shù)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞變頻壓縮機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

1引言

由于傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)采用定速壓縮機(jī)，因此人們對制冷系統(tǒng)及壓縮機(jī)的研究重點一直是在名義工況和額定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)態(tài)工作時的效率和其它工作特性上。傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)采用定轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)，實行開關(guān)控制，利用壓縮機(jī)上附帶的鼠籠式電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，從而調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度。這種控制方式使蒸發(fā)溫度波動較大，容易影響被冷卻環(huán)境的溫度。壓縮機(jī)電機(jī)在工作過程中要不斷克服轉(zhuǎn)子從靜止到額定轉(zhuǎn)速變化過程中所產(chǎn)生的巨大轉(zhuǎn)動慣量，尤其是帶著負(fù)荷啟動時，啟動力矩要高出運行力矩許多倍，其結(jié)果不僅要額外耗費電能，而且會加劇壓縮機(jī)運動部件的磨損。另外這種運行方式在啟動過程中還會產(chǎn)生較大的振動、噪聲以及沖擊電流，引起電源電壓的波動，因此應(yīng)采用變頻壓縮機(jī)替代定轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)，從而避免這種頻繁的起停過程。

而變頻調(diào)速技術(shù)主要由以下4個方面的關(guān)鍵技術(shù)組成：逆變器，微控制器，PWM波的生成以及變頻壓縮機(jī)的電機(jī)選擇。

2三種變頻壓縮機(jī)的研究狀況

針對變頻壓縮機(jī)的研究，是從往復(fù)活塞機(jī)開始的，但由于其往復(fù)運動的特點，影響到變頻特性的發(fā)揮；從而轉(zhuǎn)到滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)、渦旋壓縮機(jī)等回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)上來，大大提高了壓縮機(jī)的性能�？傮w說來，實驗研究居多，而理論分析較少。

2.1往復(fù)式活塞壓縮機(jī)

日本東芝公司在1980年開發(fā)了往復(fù)式變頻壓縮機(jī)，又在1981年開發(fā)了轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)，文獻(xiàn)[1]給出這兩種機(jī)器的制冷量和總效率隨頻率變化的實驗數(shù)據(jù)，從中可以看出往復(fù)式在頻率為25~75Hz時，效率高；而轉(zhuǎn)子式在30~90Hz時，效率高。并且兩種機(jī)型均存在效率最高頻率。在大于此頻率時效率緩慢降低，小于此頻率時，效率則下降很快。另外，Scalabrin測量一臺可變速的開啟式往復(fù)壓縮機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的制冷量和輸入功率，他指出這臺壓縮機(jī)的容積效率在轉(zhuǎn)速為1000rpm時最高，而等熵效率和制冷系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的降低而增高[2]。Krueger討論了BPM電機(jī)及變頻器的設(shè)計，對轉(zhuǎn)速在2000~5000rpm的冰箱和往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行了實驗研究，得到壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000~5000rpm時制冷系數(shù)最高；而文獻(xiàn)[3]則給出了其對冰箱用往復(fù)式壓縮機(jī)的性能試驗和模擬計算結(jié)果，在其研究的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)2000~4000rpm，制冷系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加而降低。還有學(xué)者對往復(fù)式變頻壓縮機(jī)的熱力性能進(jìn)行了仿真研究，計算了壓縮機(jī)內(nèi)各部位的換熱量和壓力損失。

2.2滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)

在1984年，日本東芝公司的Sakurai和美國普渡大學(xué)的Hamilton建立了簡單的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的摩擦損失模型[4]，并選取不同的邊界摩擦系數(shù)和制冷劑在油中的溶解度計算了不同的轉(zhuǎn)速下的摩擦功耗。其結(jié)果與實驗值相比較，偏差較大。文獻(xiàn)[5]敘述了日立公司1983年批量生產(chǎn)的變頻轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)和材料上的改進(jìn)。文獻(xiàn)[6]研究了單缸和雙缸轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速波動，討論了電流頻率減小時，壓縮機(jī)性能降低的原因。文獻(xiàn)[7]采用低密度和鋁合金制作的滑片和轉(zhuǎn)子以降低高轉(zhuǎn)速時滑睡瑟轉(zhuǎn)子間的接觸力和轉(zhuǎn)子軸承承載。文獻(xiàn)[8]簡單分析了適當(dāng)降低滑片的質(zhì)量和厚度可以提高變頻轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的效率，并給出了氣缸、轉(zhuǎn)子和滑處的溫度及應(yīng)力分布的有限元分析結(jié)果。Liu和Soedel分析了變頻轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的吸氣和排氣氣流脈動[9，10]和吸氣管氣缸間的傳熱及壓縮機(jī)的溫度分布[11]，討論了影響變頻轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)容積效率和氣缸壓縮過程效率的因素，給出了他們用計算機(jī)模擬計算出的在不同轉(zhuǎn)速下的容積效率和壓縮過程效率，從實驗數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)[1]的實驗可以看出，其計算的容積效率隨轉(zhuǎn)速的增大而很快的增大。

2.3渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)的原理早在1886年意大利的專利文獻(xiàn)[12]論及到了，1905年法國工程師Creux正式提出渦旋式壓縮機(jī)原理及結(jié)構(gòu)，并申請美國專利[13]。渦旋式壓縮機(jī)是一種新型的容積式壓縮機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、可靠性強(qiáng)、噪聲低等特點，尤其是用于變頻控制運行。但由于沒有數(shù)控加工技術(shù)和缺乏對軸向力平衡問題的妥善解決方法，因而長期未能完成其實用化。進(jìn)入70年代，美國A.D.L公司完成富有成效的研究，首先解決了渦旋盤端部磨損補(bǔ)償?shù)拿芊饧夹g(shù)。并在此基礎(chǔ)上與瑞士合作開發(fā)了多種工質(zhì)的渦旋式壓縮機(jī)樣機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)的真正規(guī)模生產(chǎn)始于日本。1981年日本三電（SANDEN）公司開始生產(chǎn)用于汽車空調(diào)的渦旋式壓縮機(jī)，1983年日立公司開始生產(chǎn)2~5Hp用于房間空調(diào)的渦旋式壓縮機(jī)。此外，在美國，自Copeland公司1987年建立渦旋式壓縮機(jī)生產(chǎn)線推出其產(chǎn)品后，Carrier、Trane、Tecumseh等公司也分別設(shè)廠生產(chǎn)高質(zhì)量的渦旋式壓縮機(jī)。而變頻渦旋壓縮機(jī)已應(yīng)用于柜式空調(diào)器上，節(jié)能效果明顯，制冷系數(shù)提高20%左右，成為目前渦旋壓縮機(jī)的一個研究熱點。

3變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

變頻調(diào)速技術(shù)適應(yīng)于節(jié)能降耗和舒適性的要求，目前已應(yīng)用于新一代的空調(diào)器上，在90年代初進(jìn)入國內(nèi)空調(diào)市場，其核心是：逆變器、微控制器、PWM波的生成和變頻壓縮機(jī)的電機(jī)。

3.1逆變器

變頻空調(diào)的核心部件是變頻器，其主要電路采用交-直-交電壓型方式。交-直過程一般采用單相二級管不可控直接整流，直-交過程一般采用6管三相逆變器，另有一個輔助電源，一個逆變器控制器和相應(yīng)的驅(qū)動電路。

早期的變頻器采用分立元件構(gòu)成，整流器采用單相倍壓整流電路，逆變器由6只分立的功率晶體管（GTR）構(gòu)成。這種電路復(fù)雜，可靠性差。目前大部分廠家采用的逆變橋由6個絕緣柵極晶體管（IGBT）組成，其綜合了MOSFET和GTR的優(yōu)點，開關(guān)頻率高、驅(qū)動功率小。隨著智能功率模塊（IPM）技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，IPM正在逐步取代普通IGBT模塊。由于IPM內(nèi)部既有IGBT的棚極驅(qū)動和保護(hù)邏輯，又有過流、過（欠）壓、短路和過熱探測以及保護(hù)電路，提高了變頻器的可靠性和可維護(hù)性。另外，IPM的體積與普通IGBT模塊不相上下，價格也比較接近，因此目前應(yīng)用較為廣泛。比較成功的產(chǎn)品如：日本三菱電機(jī)公司所生產(chǎn)的PM20CSJ060型以及日本新電元公司生產(chǎn)的TM系列IPM模塊等。

功率因素校正（PFC）環(huán)節(jié)和逆變橋集成是新一代的空調(diào)器逆變電源技術(shù)。PFC技術(shù)的應(yīng)用不但可以極大改善電網(wǎng)的工作環(huán)境，減少輸電線的損耗，而且在變頻工作時可以減小輸入端電感和輸出端電容器，減小模塊體積。因此PFC環(huán)節(jié)和IPM逆變橋集成一體化是家用空調(diào)器發(fā)展的必然。

3.2微控制器

微電子技術(shù)的發(fā)展使變頻調(diào)速的實現(xiàn)手段發(fā)生了根本的變化，從早期的模擬控制技術(shù)發(fā)展數(shù)字控制技術(shù)。目前國外一些跨國公司的微控制器產(chǎn)品占據(jù)著主要的市場，如：Motorola公司的MC68HC08MP16、Intel公司的80C196MC、三菱公司的M37705等。這些公司的產(chǎn)品性能價格比較高、功能強(qiáng)大，如帶有A/D轉(zhuǎn)換器、PWM波形發(fā)生器、LED/LCD驅(qū)動等，且一般都有OTP產(chǎn)品以及功耗低可長期穩(wěn)定的工作。微控制器目前主要由單片機(jī)向DSP（信號處理器）過渡。以目前應(yīng)用比較廣泛的TI公司的TMS320C240為例，其具有：50Ns的指令周期，544字的RAM，16K的EEPROM，12個PWM通道，三個16位計數(shù)器，兩個10位A/D轉(zhuǎn)換，WATCHDOG，串行通訊口，串行接口等，采用DSP，可使控制電路簡單，而且控制功能強(qiáng)大。

3.3PWM波的生成

在家用空調(diào)器中，目前國內(nèi)大部分廠家采用常規(guī)的SPWM方法，在國外，在部分廠家以采用磁通跟蹤型SPWM生成方法，該方法以不同的開關(guān)模式在電機(jī)中產(chǎn)生的實際磁通去逼近定子磁鏈的給定軌跡—理想磁通圓，即用空間電壓矢量的方法決定逆變器的開關(guān)狀態(tài)，以形成PWM波形，該方法電壓利用率高，低頻諧波轉(zhuǎn)矩小，頻率變化范圍寬、運行穩(wěn)定，具有比較好的控制性能。近期出現(xiàn)的PAM控制（PulseAmplitudeModulation）不采用載波頻率進(jìn)行整流，而直接改變電壓，減少了整流所需的能耗，提高了變頻器的工作效率，滿足了節(jié)電和降低高次諧波的要求，使供暖能力得到提高。

3.4變頻壓縮機(jī)的電機(jī)

變頻壓縮機(jī)電機(jī)主要分為交流異步電動機(jī)和直流無刷電動機(jī)兩種。目前國內(nèi)一些大的壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家如：萬寶、松下、上海日立、東芝萬家樂等已有能力生產(chǎn)變頻壓縮機(jī)（包括交流機(jī)和直流機(jī)），交流電動機(jī)成本低，制造工藝簡單，但其節(jié)能效果較差。直流無刷電機(jī)拖動由無刷電機(jī)本身，轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向開關(guān)組成。轉(zhuǎn)子磁極為永磁體，電樞繞組采用自控式換流，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁極同步旋轉(zhuǎn)，通常采用按轉(zhuǎn)子磁場定向的定子電流矢量變換控制，既有普通直流電機(jī)良好的調(diào)速性能和啟動性能，又從根本上消除了換向火花、無線電干擾的弊端，具有壽命長、可靠性高和噪聲低，控制方便等優(yōu)點。以1998年三菱電機(jī)公司開發(fā)的適用于空調(diào)壓縮機(jī)的節(jié)能高效直流無刷電機(jī)為例，其具有：轉(zhuǎn)子上安裝了8塊V字型永久磁體。磁體為埋入式，轉(zhuǎn)子不會在不銹鋼外殼中因渦流因而產(chǎn)生損耗；采用了新的壓縮機(jī)電機(jī)驅(qū)動方式，效率比普通的無刷電機(jī)高，但是這種壓縮機(jī)電機(jī)的價格較高。

變頻技術(shù)論文范文第2篇

我國加入WTO后，由于紡織品配額壁壘的取消，中國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)“棉紡織品”憑其獨特的優(yōu)勢全方位進(jìn)軍國際市場，其出口量幾十倍，甚至成百倍地增長。給國際，尤其是歐美市場帶來了新一輪的沖擊波。隨之而來的國際競爭也趨于白熱化，其競爭焦點也突出在質(zhì)量、品種和價格三大焦點。

如何提高和穩(wěn)定質(zhì)量？如何降低成本？如何適應(yīng)多品種小批量？這些問題已成為棉紡廠老總?cè)找顾伎嫉闹餍�律�?/p>

以上三大問題解決的迫切性，給交流變頻在棉紡行業(yè)的使用帶來了前所未有迅速發(fā)展的前景。

2寬范圍的調(diào)速及軟啟動能穩(wěn)定可靠地保證棉紗質(zhì)量

(1)目前不少棉紡老廠50%~60%以上的設(shè)備都是五十年代以前的，甚至解放前的設(shè)備還在使用。棉紗質(zhì)量競爭檔次的不斷提高已對這些設(shè)備構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，要么淘汰，要么改造，別無他法�？墒窃�棉紡設(shè)備中的A字頭梳棉機(jī)道夫傳動都采用雙速電機(jī)及摩擦離合器形式，因此，從慢速生頭到快速運行時產(chǎn)生的意外牽伸及變速箱齒輪磨損產(chǎn)生的“打頓”使棉條重不勻及cv%嚴(yán)重超標(biāo)，往往使成紗等級大幅下降甚至成為不合格品。

目前新開發(fā)的梳棉機(jī)道夫傳動已采用交流變頻加普通異步電動機(jī)，由于變頻的升降速范圍很寬，可達(dá)0.1~3600秒，且取消變速箱，離合器，直接采用同步齒形帶傳動道夫，升降速非常平穩(wěn)，傳動精度高，且無噪聲，它的使用從根本上克服了原A字頭梳棉機(jī)弊病，從而可確實可靠地保證棉條質(zhì)量。

(2)原粗紗機(jī)一直采用錐形(鐵炮)變速機(jī)構(gòu)，但錐形變速皮帶打滑導(dǎo)致變速不準(zhǔn)，影響繞紗張力和成形不好的質(zhì)量問題�，F(xiàn)采用交流變頻調(diào)速，去掉了錐形變速機(jī)構(gòu)，使以上難題迎刃而解，從根本上把好了粗紗的質(zhì)量關(guān)。而對于細(xì)紗機(jī)來說，由于新型機(jī)采用變頻調(diào)速器去掉了成行機(jī)構(gòu)中的成型凸輪，進(jìn)而克服了由于成行凸輪所造成的桃底有停頓，桃頂有沖擊的難題，使細(xì)紗卷繞成形質(zhì)量大為提高。主電機(jī)采用變頻調(diào)速后，使得細(xì)紗在大、中、小紗時的轉(zhuǎn)速在變化，大大減少了細(xì)紗的斷頭率，使成紗質(zhì)量得到了可靠保證。

3充分利用變頻的“節(jié)能”功能，可最大限度的降低產(chǎn)品成本

(1)由于變頻器具有優(yōu)越的軟啟動及恒扭矩功能，它可以在100%-150%扭矩下將異步電動機(jī)的啟動電流限制在額定電流附近。啟動沖擊對電機(jī)容量及電網(wǎng)的限制條件已不存在。采用變頻后可徹底消除以前的大馬拉小車及電動機(jī)功率過剩問題。

以前由于不使用變頻器，為保證啟動時有足夠的扭矩和減少對電網(wǎng)的沖擊，送風(fēng)及大慣量負(fù)載裝機(jī)功率往往高出所需功率的40%~50%，變壓器容量也高出實際很多。這樣非但設(shè)備投資有很大一塊浪費，而且電動機(jī)、變壓器空載損耗(銅耗、鐵耗)的一塊電費也相當(dāng)驚人。

(2)風(fēng)機(jī)、空調(diào)變頻調(diào)速節(jié)能相當(dāng)可觀

由流體力學(xué)可知，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速的平方成正比;

Q/Qe=n/ne

H/He=(n/ne)2

P/Pe=(n/ne)3

式中:Qe—風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)(流)量;

He—風(fēng)機(jī)的額定壓力;

Pe—風(fēng)機(jī)的額定功率;

ne—風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速;

由式中可知，若風(fēng)機(jī)效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時，轉(zhuǎn)速可成比例下降，此時風(fēng)機(jī)的輸出功率是成立方關(guān)系下降。

風(fēng)機(jī)在棉紡設(shè)備中應(yīng)用量大、面廣，其傳動絕大部分為大功率交流電機(jī)，耗電量在棉紡設(shè)備中是大戶。以前風(fēng)機(jī)都采用電機(jī)恒速傳動，調(diào)節(jié)風(fēng)門的辦法調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡單，但它是以增加管網(wǎng)損失，耗費大量能源為代價的。如采用“風(fēng)機(jī)專用變頻”來自動調(diào)速，就可以從根本上防止電能浪費，單從公式p/pe=(n/ne)3來算，其節(jié)約的電費就可想而知了�？照{(diào)是棉紡廠離不開的首選設(shè)備，據(jù)某大公司提供的數(shù)據(jù)，今年12臺空調(diào)使用變頻后節(jié)電24余萬元，空調(diào)用電年耗平均下降了7個百分點。

(3)變頻器的使用，使原有的傳動機(jī)構(gòu)發(fā)生了一個質(zhì)的飛躍，它變得既簡單，又可靠。拿梳棉機(jī)道夫傳動來講，使用變頻取消了減速箱，慣性飛輪，帶電刷的電磁離合器及雙速電機(jī)后，以前維修工最頭痛、最繁忙的變速箱漏油問題、齒輪磨損調(diào)換問題、離合器失靈損壞問題，工藝變化調(diào)換“變產(chǎn)”齒輪問題已全不存在。變頻器的使用，使維修工工作量急劇下降;維修備件倉庫急劇萎縮;梳棉機(jī)的停臺率直線下降;而產(chǎn)量、質(zhì)量卻直線上升。反之，產(chǎn)品的成本亦將成倍下降！

4變頻器的通訊方式

變頻器強(qiáng)大的通訊及軟件功能幾乎可與所有品牌的PLC、工業(yè)式觸摸屏及工控機(jī)組成、靈活多變的數(shù)控系統(tǒng)(見圖1)。

通過觸摸屏或鍵盤對軟件中的某些數(shù)據(jù)稍加改動就可適應(yīng)新的棉紡工藝。例如在梳棉機(jī)上只要改變其“總牽伸比”，“刺棍速度”、“蓋板速度”、“棉條重量”等參數(shù)，就可進(jìn)行新產(chǎn)品試制。使用這種模式后，產(chǎn)品更新快，批量形成早，產(chǎn)品在國際市場上的高速反應(yīng)能力大大提高，形成你有我有，你無我有的大好局面。

5交流變頻調(diào)速方案的選擇

設(shè)備的不同，電動機(jī)種類的不同，會出現(xiàn)多種不同的變頻調(diào)速方案。這里只討論三相鼠籠異步電動機(jī)的調(diào)速方案。

(1)開環(huán)控制的通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)控制框圖見圖2。圖2中VVVF—通用變頻器;M—異步電動機(jī)。

該方案結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍較寬，可靠性高，價格低廉。它基本能滿足一般調(diào)速精度不十分高的場合。是目前棉紡行業(yè)較普遍使用的經(jīng)濟(jì)實惠型品種。其缺點是調(diào)速精度較低，一般為2%左右，且低速性能不夠理想，轉(zhuǎn)速會隨負(fù)荷力矩而變動。目前廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)等一般要求不高的紡機(jī)上。

(2)無速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖3所示，圖3中VVVF—矢量變頻器。

由于矢量變頻器可以分別對電動機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)距電流進(jìn)行檢測、控制，自動改變電壓和頻率，使指令值和檢測實際值達(dá)到一致，從而實現(xiàn)了矢量控制。雖然它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì)，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)5%。轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快。

在設(shè)備要求不是十分高的情況下，采用該方案是非常合適的，它可達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性又高的實效，該方案目前已在FA系列梳棉機(jī)上開始使用并獲得比較理想的效果。

(3)帶速度傳感器矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖4所示。

矢量閉環(huán)變頻調(diào)速是一種最為理想的控制方式，他類同于伺服、直流閉環(huán)調(diào)速，但性價比又大大優(yōu)于兩者。我廠已在FA218C梳棉機(jī)前后比例跟蹤上成功使用該方案，效果非常理想。該方案具有以下優(yōu)點:

(a)可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運行，調(diào)速范圍可達(dá)100:1或1000:1。

(b)動態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)速精度高。

(c)加速度特性好，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)。

其缺點是:價格較貴，按裝速度傳感器必須與電機(jī)同軸，且增加了反饋環(huán)節(jié)，這些都給安裝維護(hù)增加了一定技術(shù)難度。

因此對于轉(zhuǎn)速精度要求不是特別高，負(fù)載變化不是十分劇烈的場合，建議選用開環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。

6對付變頻干擾的對策

變頻器內(nèi)部由于存在IGBT等高速工作開關(guān)，故在電路中會出現(xiàn)分布電感和分布電容，他們之間的能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，形成發(fā)射電磁波，從而產(chǎn)生高頻(1GHZ左右)電磁噪聲或電磁干擾，干擾嚴(yán)重時將會導(dǎo)致弱電設(shè)備如PLC、電子計數(shù)器、工控機(jī)等無法正常工作。為此必須采用相應(yīng)措施:

(1)布線時，變頻器主回路必須與信號回路垂直或離開20-30公分。

(2)信號線采用屏蔽線或者塑料絞合線，導(dǎo)線絞合后噪聲信號的大部分會相互抵消。

(3)變頻必須使用單獨接地極，不能與其它動力設(shè)備接地相連。且兩者相距最小為5米，更不能將變頻接地連在零線上。

(4)頻率參數(shù)設(shè)置應(yīng)盡量小于5KHZ。

(5)時在變頻器的輸入、輸出端安裝變頻專用濾波器。

7結(jié)論

隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展和價格的大幅跳水，其性價比和使用的方便性已在各種電機(jī)調(diào)速方案中獨占鰲頭。現(xiàn)在它已成為棉紡設(shè)備改造和新機(jī)設(shè)計的首選產(chǎn)品，其廣闊前景將與日俱增。

參考文獻(xiàn)

[1]變頻器調(diào)速手冊.兵器工業(yè)出版社

[2]變頻器世界.京紡國際有限公司

變頻技術(shù)論文范文第3篇

我國對先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的開發(fā)有法律保障，在《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》中明確規(guī)定：在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，大力支持節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)造、展示以及推廣，為了降低能源的耗損比率；大力推廣企業(yè)用高效率、高能源利用率的、鍋爐、電動機(jī)、窯爐、泵類等工業(yè)設(shè)備，爭取開創(chuàng)更加先進(jìn)的工業(yè)檢測和工業(yè)控制技術(shù)。然而，在具體實施過程中我們需要了解面臨的挑戰(zhàn)：

1.1對機(jī)械設(shè)備的危害與干擾

從機(jī)器自身結(jié)構(gòu)來看，大部分空壓機(jī)生產(chǎn)簡單有明顯的技術(shù)缺陷：輸入的壓力數(shù)大于一定值時，變頻空壓機(jī)會自動打開導(dǎo)致電動機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費電力資源并且損害機(jī)器本身，繼而導(dǎo)致異步電動機(jī)的頻繁啟動和頻繁暫停，降低電動機(jī)的使用壽命。變頻空壓機(jī)啟動時需要很大的電流，對電網(wǎng)沖擊較大，而且嚴(yán)重磨損了電器本身的轉(zhuǎn)動軸承設(shè)備。電動機(jī)在運作的時候會產(chǎn)生很嚴(yán)重的噪音污染，電動機(jī)周圍的工作環(huán)境比較惡劣，也對工作人員的健康產(chǎn)生不利影響，且以人為調(diào)節(jié)法來調(diào)節(jié)電動機(jī)的輸出壓力，運轉(zhuǎn)效率低，嚴(yán)重浪費人力資源。

1.2對機(jī)械設(shè)備相關(guān)電器的危害

對變壓器的危害表現(xiàn)在：加大銅損和鐵損，使得變壓器的溫度升高，影響絕緣；引起電動機(jī)附加零件的發(fā)熱，引發(fā)機(jī)器本身溫度的額外升高；導(dǎo)致電容器組溫度過熱，增加中介電質(zhì)的感應(yīng)能力，嚴(yán)重的情況下可以損壞電力電容器組；對開關(guān)設(shè)備的危害，啟動瞬間開關(guān)將會產(chǎn)生較大的電流變化，達(dá)到電壓保險值直至絕緣體的破壞；在保護(hù)電氣的時候，改變電器固有屬性，引發(fā)電器動作紊亂；引發(fā)測量儀表的數(shù)據(jù)顯示誤差，降低數(shù)據(jù)精確度。

2變頻技術(shù)在機(jī)電控制方面的策略

2.1基本思路

在世紀(jì)工業(yè)過程中對變頻技術(shù)進(jìn)行較為尖端的的軟件和硬件設(shè)計，先根據(jù)傳統(tǒng)空壓機(jī)電動機(jī)的特點，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設(shè)計出變頻技術(shù)調(diào)速、空氣技術(shù)壓縮、壓力傳感技術(shù)提升等控制方式，根據(jù)控制電路進(jìn)行變頻器的確定以及電器初始化的設(shè)計，控制方式要用矢量控制，詳細(xì)分析矢量控制原理，對變頻矢量進(jìn)行仿真檢查，科學(xué)地改變變頻器的運行參數(shù)。另一方面，變換變頻器的控斜參數(shù)。通過復(fù)合信號控制變頻器的輸入與輸出，可以在容器的進(jìn)口處增加電器使用流量信號記錄，容器上增加電器壓力信號，這樣可以減少對機(jī)械設(shè)備的危害。

2.2具體策略

首先在系統(tǒng)線路中建立安裝濾波器，過濾掉高次諧波的干擾信號。其次是屏蔽干擾源，這是抵御干擾行之有效的方法之一，具體做法是用鋼管來屏蔽輸出線路。再次是將電機(jī)正確接地，接地時要與其他的動力電器設(shè)備接地點分開。然后是對線路進(jìn)行合理布局，電動機(jī)設(shè)備的信號線和電源線應(yīng)該盡量避開變頻器的輸入和輸出線，而其他設(shè)備的電源線和信號線也同樣要避開變頻器的輸入和輸出線，進(jìn)行平行鋪設(shè)。最后是合理使用電抗器，交流電抗器中的串聯(lián)電路減弱了輸入電路中電流對變頻器的打擊，而直流電抗器減弱了輸入電流中的高次諧波。在設(shè)置之前，電動機(jī)電網(wǎng)中的高次諧波含量已達(dá)到40％，而安裝了濾波器之后，高次諧波的含量降到了20.6％，特別是三到八次過后，已經(jīng)低于標(biāo)準(zhǔn)含量值了。在變頻器選擇方面，需要學(xué)會優(yōu)先考慮諧波含量低且攜帶濾波器和電抗器的變頻工具。變壓機(jī)電動機(jī)安裝時，控制信號電纜和本身的動力電纜要有屬于各自的架構(gòu)線路的電纜結(jié)構(gòu)，做好及屏蔽措施，禁止線路交叉或者架構(gòu)紊亂，安裝時兩者要保持距離以及設(shè)立必要的防護(hù)措施，綜合達(dá)到既發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)又節(jié)能減耗的“雙贏”效果。值得我們借鑒的是，國際上針對變頻空壓機(jī)電動機(jī)重新設(shè)計了空壓機(jī)，將電機(jī)由傳統(tǒng)意義上的單相電改為三相交流電，并且具有良好的調(diào)速性能。我國目前大量生產(chǎn)和應(yīng)用的空壓機(jī)電動機(jī)，如果要持續(xù)發(fā)展就必須要開發(fā)出單相電機(jī)的變頻器。最后對改造之后的空壓機(jī)電動機(jī)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)計算，并進(jìn)行成本分析，驗證是否能夠讓改造后的空壓機(jī)更加有效地節(jié)省能源。

3結(jié)束語

變頻技術(shù)論文范文第4篇

高壓變頻技術(shù)隔爆型三相異步電動機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、四軸承結(jié)構(gòu)、強(qiáng)制風(fēng)冷裝置、軸電流引出裝置、軸承液壓泵系統(tǒng)裝置等主要結(jié)構(gòu)組成。電動機(jī)主體安裝在對旋風(fēng)機(jī)主風(fēng)筒的最里層，1臺對旋風(fēng)機(jī)用2臺電動機(jī)(左右出線各1臺)。電動機(jī)的主要結(jié)構(gòu)介紹如下:1)電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心。鐵心用徑向通風(fēng)道隔開，分段迭成。材料采用DW360硅鋼片，使電動機(jī)的效率、功率因數(shù)都有所提高。2)電動機(jī)定子繞組。定子線圈采用經(jīng)特殊絕緣處理的變頻電動機(jī)專用電磁線(耐電暈220級)———聚酰亞胺－氟樹脂復(fù)合薄膜繞包雙玻璃絲包銅扁線。電動機(jī)每相繞組埋有2支Pt100，共6支，分為2組，一組使用，一組備用，以模擬方式輸出信號，實現(xiàn)繞組的溫度保護(hù)。3)電動機(jī)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子為鼠籠式結(jié)構(gòu)。采用銅條焊接，與軸采用熱套配合，剛度好。軸由45號的圓鋼和Q235－A的筋板組焊而成，并經(jīng)嚴(yán)格的退后處理和時效振動處理。4)電動機(jī)的機(jī)座和軸承室。機(jī)座材料均采用了優(yōu)質(zhì)碳素鋼Q235－A，并按工藝要求焊接完后，進(jìn)行了有效的退火處理。機(jī)座采用圓機(jī)座，通過機(jī)座兩壁板上的通風(fēng)管散熱，并且加強(qiáng)機(jī)座剛度。變頻電動機(jī)，由于諧波與磁路的問題，產(chǎn)生軸電流很大，軸電流又對軸承的危害很大，大大縮短軸承壽命。因此需要用絕緣軸承或?qū)⑤S承室絕緣以達(dá)到對軸承絕緣。軸承室零件材料采用了鑄鋼ZG230－450。保證了零件的鋼性和加工性。5)冷卻方式。為了保證對旋風(fēng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下有足夠的風(fēng)量，電動機(jī)冷卻采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻方式。強(qiáng)制通風(fēng)用的冷卻電動機(jī)有良好的工作性能和耐用年限，該電動機(jī)采用雙法蘭不帶底腳強(qiáng)構(gòu)，軸承采用了進(jìn)口SKF軸承，并加裝了Pt100測溫傳感器。6)軸承裝置。電動機(jī)軸承軸伸端軸承采用一盤球面調(diào)心滾子軸承，非軸伸端軸承采用三軸承同心式組合結(jié)構(gòu)，軸承全部采用進(jìn)口SKF軸承。軸承方式采用液壓泵站強(qiáng)制。軸承室防護(hù)等級達(dá)到IP54。7)其它裝置。電動機(jī)設(shè)有空間加熱器，當(dāng)電動機(jī)停機(jī)時，加熱器開始投入使用，保證電動機(jī)內(nèi)部溫度高出環(huán)境溫度5℃以上，以防止電動機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下結(jié)露。為防止產(chǎn)生的軸電流對軸承形成電腐蝕作用，除采用絕緣軸承室外，還加設(shè)有軸電流引出裝置，軸電流引出裝置安裝在電動機(jī)軸承的非軸伸端外蓋上，并用防護(hù)罩做保護(hù)。

2高壓變頻技術(shù)隔爆型三相異步電動機(jī)的創(chuàng)新點

2．1絕緣軸承組結(jié)構(gòu)應(yīng)對電腐蝕

變頻技術(shù)與電動機(jī)在運行過程中會產(chǎn)生電腐蝕現(xiàn)象。傳統(tǒng)應(yīng)對軸承電腐蝕的措施的主要方法有兩種:一是選用絕緣軸承;二是選用絕緣軸承室。但這兩種方法都存在一定問題。直接采購絕緣軸:一是價格昂貴;二是市場資源少，供貨周期長;三是電機(jī)的絕緣軸承在裝配與拆卸過程中，容易將外圈涂層和內(nèi)圈涂層拉壞，對軸承維護(hù)保養(yǎng)造成困難。如果采用絕緣軸承室，雖然它有價格不高的優(yōu)點，但在使用或維護(hù)過程中容易損壞。而且一旦損壞，需要返廠采用特殊工藝進(jìn)行恢復(fù)。經(jīng)過多次實踐探索，一種新的絕緣軸承室被設(shè)計出來，它是在軸承的端蓋內(nèi)孔與軸承套之間夾絕緣層，首先將軸承套與絕緣層采用特殊工藝固化在一起，然后與軸承端蓋內(nèi)孔套起來，并在其端面用螺栓緊固。這種新型絕緣軸承室有價格不高、不易造成絕緣層損壞等優(yōu)點，解決了電機(jī)軸承絕緣的難題。

2．2四軸承結(jié)構(gòu)解決軸承易損問題

五陽煤礦主通風(fēng)機(jī)原有電動機(jī)的軸伸端是選用了1套NU系列的短圓柱滾子軸承和1套6系列深溝球軸承，非軸伸端是1套NU系列的短圓柱滾子軸承。在電動機(jī)運行過程中，其軸伸端短圓柱滾子軸承承受絕大部分葉輪與轉(zhuǎn)子重量，6系列的深溝球軸承承受來自葉輪的軸向力，非軸伸端軸承承受剩余一小部分轉(zhuǎn)子重量。礦用大功率通風(fēng)機(jī)葉輪的重量最大可達(dá)3t，葉輪的軸向力也有10～30kN。而葉輪是靠電動機(jī)軸伸懸臂支撐，葉輪的重量和撓動力常常會造成電動機(jī)軸承發(fā)生撓曲變形。一般來講，深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，也承受一部分軸向載荷，但承受軸向力的能力比徑向力弱。因此，五陽煤礦原有電動機(jī)的軸承的受力狀況環(huán)境比較惡劣。其次，它的電動機(jī)采用脂進(jìn)行軸承，其注排油難度非常大，經(jīng)常發(fā)生缺脂或注脂過量等問題，并且不容易及時發(fā)現(xiàn)，電動機(jī)軸承損壞率比較高。因此，設(shè)計出了一種新型的軸承組合———四軸承結(jié)構(gòu)。四軸承結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。四軸承結(jié)構(gòu)為:軸伸端是1套球面向心軸承，非軸伸端兩端為球面推力軸承、中間是1套球面向心軸承。軸承結(jié)構(gòu)中的這4套軸承都具有調(diào)心功能，值得特別指出的是，非軸伸端的3套軸承有1個共同的球心，這樣在調(diào)心過程中就能步調(diào)一致。各軸承在運轉(zhuǎn)過程中，各司其職，配合完美，其軸伸端軸承承受大部分葉輪與轉(zhuǎn)子的重量，非軸伸端的球面向心軸承承受剩余部分的向力，前后兩套軸承分別承受正、反轉(zhuǎn)時的不同方向的軸向力。這套軸承的自動調(diào)心功能，很好地解決了傳統(tǒng)電動機(jī)存在的前后軸承的不同心問題、葉輪的重量和撓動力造成電動機(jī)軸承發(fā)生撓曲變形的問題。

2．3軸承采用稀油強(qiáng)制

傳統(tǒng)的三相交流電動機(jī)一般采用脂進(jìn)行軸承，但脂使用時間過長后會失效。目前國內(nèi)普遍采用的是在軸承外蓋上增設(shè)排油管裝置，但由于沒有壓力，油脂一般很難排除，如果采用加新的油脂將廢油擠出來，會造成如下問題:①通過新油脂將廢油脂排除，勢必軸承內(nèi)要充滿油脂，這樣就將影響軸承散熱;②由于軸承內(nèi)蓋與轉(zhuǎn)軸有一定的間隙，有很多油脂會通過此間隙進(jìn)入電動機(jī)內(nèi)部，覆蓋在定子線圈上，往往會導(dǎo)致定子繞組絕緣電阻降低，甚至造成擊穿。新設(shè)計的電動機(jī)軸承采用了稀油強(qiáng)制，如果要對軸承進(jìn)行換油，打開排油口即可。軸承維護(hù)工作量也幾乎沒有。

3結(jié)語

變頻技術(shù)論文范文第5篇

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。人民的生活水平和消費水平也在逐漸的提高，中央空調(diào)的人均保有量呈直線上升的趨勢，因此即將面對的是極高的能源消耗問題。尤其在夏季氣溫非常高，數(shù)目龐大的空調(diào)都會開啟，供電高峰將會持續(xù)不下。有很多小城市被迫采取限電措施，使供電高峰降低來保障長期穩(wěn)定供電的安全性。隨著現(xiàn)代化建設(shè)不斷進(jìn)步，必須要以能源合理利用為大前提，當(dāng)今世界把能源的合理利用率作為評定一個國家綜合水平的重要指標(biāo)，所以不斷開發(fā)節(jié)能技術(shù)是重中之重。

2.中央變頻節(jié)能空調(diào)的主要部分以及工作原理

目前所有類型的中央空調(diào)的主要組成部分是：冷卻風(fēng)機(jī)、外部熱交換系統(tǒng)、制冷劑回路

2.1冷卻風(fēng)機(jī)

冷卻風(fēng)機(jī)分為兩種一種是室內(nèi)風(fēng)機(jī)，另一種是室外風(fēng)機(jī)。處于舍內(nèi)的風(fēng)機(jī)其目的是將冷風(fēng)帶入室內(nèi)；室外風(fēng)機(jī)卻能夠?qū)⒗鋮s塔中的水溫降低，將熱量散發(fā)出去。

2.2外部熱交換系統(tǒng)

由冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成。冷凍泵將冷凍水加壓，進(jìn)入冷凍水管道，然后在管道內(nèi)將室內(nèi)大氣間進(jìn)行熱交換，降低室內(nèi)的空氣熱量則達(dá)到降溫的作用；冷卻泵是借助冷卻水進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行的降溫處理，溫度降低后的冷卻水用來降低制冷劑的溫度。

2.3制冷劑回路

制冷劑回路是中央空調(diào)的最重要的部分，在蒸發(fā)室將冷凍水與制冷劑進(jìn)行熱交換，讓冷凍水的溫度降低；在冷凝室將制冷劑與冷卻水之間進(jìn)行熱量交換，制冷劑溫度降低。

3.當(dāng)今中央空調(diào)所存在的問題

3.1中央空調(diào)負(fù)載要求具有不均勻性

每臺空調(diào)在出廠所設(shè)置的最大負(fù)荷量都比額定功率要超出及20%，是為了保障不受外界影響都能夠正常的的運行。其實在日常生活或者工作中正確使用，中央空調(diào)的實際功率是無法達(dá)到額定功率的，所以存在一定的空間的，其中冷凍系統(tǒng)能夠智能根據(jù)功率值的變化來調(diào)節(jié)制冷效果，而中央空調(diào)中的泵體的連續(xù)水量繃水量是不會改變的，所以在一定程度上是很浪費的。為了達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，通常情況期望在保障中央空調(diào)正常工作的同事，降低泵水量，從根本上降低消耗。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速都是有生產(chǎn)商設(shè)定好的，是不可調(diào)節(jié)的，但是由于水流量的機(jī)選由是由電動機(jī)的轉(zhuǎn)速所影響的，因此這就增加了能源消耗。

3.2冷凍水循環(huán)系統(tǒng)消耗高是因為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速決定了冷凍水的流動速度

轉(zhuǎn)速過高的話就會導(dǎo)致冷凍水的流速加快，冷凍水循環(huán)時間次數(shù)增多，就沒辦法將冷凍水的熱交換進(jìn)行的徹底，造成了能源的浪費。同時，冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中閥體的使用也會造成一定程度的損失，導(dǎo)致電力的資源的浪費，促使中央空調(diào)偏離額定工況運作。

3.3電動機(jī)頻繁啟動對于長時間工作中的中央空調(diào)來說，電動機(jī)就是它的命脈，是影響使用期限的一大因素

因為在啟動電動機(jī)的時候所流過的電流是正常工作時的幾倍，所以很容易出現(xiàn)超出限定的電流值情況，在如此高的電流下很容易燒壞電動機(jī)的接頭處、接觸點等，直接會影響中央空調(diào)的使用期限。

4.將變頻節(jié)能技術(shù)運用到中央空調(diào)上

一直以來變頻節(jié)能技術(shù)都受到人們的高度重視，將其運用到中央空調(diào)上能夠有效的做好節(jié)約能源，達(dá)到節(jié)能的根本目的。中央空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)主要是在中央空調(diào)轉(zhuǎn)速的改進(jìn)上，因為電動機(jī)轉(zhuǎn)速是生產(chǎn)商設(shè)定的，所以變頻的根本目的就是要有效控制通過電動機(jī)的交變電流，通過對交變電流的有效控制就能達(dá)到中央空調(diào)的節(jié)能目的，承載能力也會隨之提升。要使電動機(jī)能夠輸出與外界環(huán)境溫度向符合的轉(zhuǎn)矩就調(diào)節(jié)變頻器的實際輸出的頻值，該輸出頻值是由電源的供電頻值所得出來的。使用變頻節(jié)能技術(shù)可以讓電動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速在一個能控制的范圍內(nèi)根據(jù)外界的影響而隨之變化，還可以將控制流體的閥體省去，減少一部分的消耗。對冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的變頻控制是根據(jù)冷卻水溫差的變化來對調(diào)節(jié)水流量的，也是對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，溫差的變化就影響電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，當(dāng)冷凍水溫差變化比較大時，則表面室內(nèi)溫度高，泵水量也應(yīng)隨之適當(dāng)?shù)纳蠞q，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也應(yīng)該提高：當(dāng)溫差小時，則反之。變頻技術(shù)主要是對電動機(jī)轉(zhuǎn)速方面進(jìn)行改進(jìn)，做好適時的調(diào)節(jié)，要比閥體對流量的調(diào)節(jié)更加能達(dá)到目的，在故障方面也會降低不少，促進(jìn)中央空調(diào)的工作狀況得到根本的改善。

5.中央空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的作用

5.1通過變頻技術(shù)的使用能讓溫度的調(diào)節(jié)更加便捷，更加準(zhǔn)確

社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，同時貫徹國家的政策，積極響應(yīng)國家的號召，將節(jié)能技術(shù)達(dá)到更深層次的研究，節(jié)能技術(shù)可以應(yīng)用到很多設(shè)備當(dāng)中去，隨著時代的進(jìn)步，普及程度就會越來越廣闊。

5.2在中央空調(diào)的變頻控制系統(tǒng)中要裝有警示系統(tǒng)，可以保障在發(fā)生意外的同時可以第一時間發(fā)出警報，并自動切斷電源，減少損失。

5.3變頻系統(tǒng)一般情況下都會設(shè)有外部設(shè)備相連接的端口，將與總控制計算機(jī)相連，完成主機(jī)對多臺空調(diào)的操作和控制。