变频技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇变频技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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一、引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

二、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

三、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。

四、新型制动方式（电容反馈制动）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、充电、反馈电抗器L及大电解电容C（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。

(1)电动机发电运行状态

CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380VAC—530VDC）高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压，从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值（比如说370V），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制VT3的关断与开通，从而实现电阻R消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。

(2)电动机电动运行状态

当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。2、系统难点

(1)电抗器的选取

（a）、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。

(2)控制上的难点

（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500VDC，而电解电容C的耐压才400VDC，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400V），就得有效的控制电抗器上的电压降νL，而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。

3、主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列。

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1.1对机械设备的危害与干扰

从机器自身结构来看，大部分空压机生产简单有明显的技术缺陷：输入的压力数大于一定值时，变频空压机会自动打开导致电动机空转，严重浪费电力资源并且损害机器本身，继而导致异步电动机的频繁启动和频繁暂停，降低电动机的使用寿命。变频空压机启动时需要很大的电流，对电网冲击较大，而且严重磨损了电器本身的转动轴承设备。电动机在运作的时候会产生很严重的噪音污染，电动机周围的工作环境比较恶劣，也对工作人员的健康产生不利影响，且以人为调节法来调节电动机的输出压力，运转效率低，严重浪费人力资源。

1.2对机械设备相关电器的危害

对变压器的危害表现在：加大铜损和铁损，使得变压器的温度升高，影响绝缘；引起电动机附加零件的发热，引发机器本身温度的额外升高；导致电容器组温度过热，增加中介电质的感应能力，严重的情况下可以损坏电力电容器组；对开关设备的危害，启动瞬间开关将会产生较大的电流变化，达到电压保险值直至绝缘体的破坏；在保护电气的时候，改变电器固有属性，引发电器动作紊乱；引发测量仪表的数据显示误差，降低数据精确度。

2变频技术在机电控制方面的策略

2.1基本思路

在世纪工业过程中对变频技术进行较为尖端的的软件和硬件设计，先根据传统空压机电动机的特点，全方位分析其耗能原因和工作特性，从而设计出变频技术调速、空气技术压缩、压力传感技术提升等控制方式，根据控制电路进行变频器的确定以及电器初始化的设计，控制方式要用矢量控制，详细分析矢量控制原理，对变频矢量进行仿真检查，科学地改变变频器的运行参数。另一方面，变换变频器的控斜参数。通过复合信号控制变频器的输入与输出，可以在容器的进口处增加电器使用流量信号记录，容器上增加电器压力信号，这样可以减少对机械设备的危害。

2.2具体策略

首先在系统线路中建立安装滤波器，过滤掉高次谐波的干扰信号。其次是屏蔽干扰源，这是抵御干扰行之有效的方法之一，具体做法是用钢管来屏蔽输出线路。再次是将电机正确接地，接地时要与其他的动力电器设备接地点分开。然后是对线路进行合理布局，电动机设备的信号线和电源线应该尽量避开变频器的输入和输出线，而其他设备的电源线和信号线也同样要避开变频器的输入和输出线，进行平行铺设。最后是合理使用电抗器，交流电抗器中的串联电路减弱了输入电路中电流对变频器的打击，而直流电抗器减弱了输入电流中的高次谐波。在设置之前，电动机电网中的高次谐波含量已达到40％，而安装了滤波器之后，高次谐波的含量降到了20.6％，特别是三到八次过后，已经低于标准含量值了。在变频器选择方面，需要学会优先考虑谐波含量低且携带滤波器和电抗器的变频工具。变压机电动机安装时，控制信号电缆和本身的动力电缆要有属于各自的架构线路的电缆结构，做好及屏蔽措施，禁止线路交叉或者架构紊乱，安装时两者要保持距离以及设立必要的防护措施，综合达到既发展工业经济又节能减耗的“双赢”效果。值得我们借鉴的是，国际上针对变频空压机电动机重新设计了空压机，将电机由传统意义上的单相电改为三相交流电，并且具有良好的调速性能。我国目前大量生产和应用的空压机电动机，如果要持续发展就必须要开发出单相电机的变频器。最后对改造之后的空压机电动机进行相关的数据计算，并进行成本分析，验证是否能够让改造后的空压机更加有效地节省能源。

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2变频技术

在煤矿机电设备中的应用变频技术的主要应用对象是电动机驱动的各种设备，在煤矿机电设备中主要包括风机系统、提升系统、压缩机系统、采煤机系统、煤炭输送系统、各类泵等。

2.1风机系统的改进

以某矿井主通风机的变频改造为例，在改造之前，风机设计裕量过大，即使通过调节叶片或者改变管网特性依然远远超过所需风量。利用变频器Harvest-A06/120进行改造，主要参数为：输入频率为45～55Hz，额定输入电压6000V±10%，输出频率范围0.5～120Hz。在利用电压源型串联多电平脉宽调制高压变频器进行改造后，风机效率由45%提高到78%以上，年均用电量减少920000kWh，同时该矿井风机系统可实现软启动，大大降低了对电网的冲击以及对设备的损坏，降低了人工成本。

2.2空压机系统的改进变频技术

对于空压机启动方式的变革具有重要的意义。传统的直接启动方式在启动瞬间会产生较大电流，不利于设备的正常使用寿命的保持。采用变频技术可以降低瞬时大电流对于设备的危害，延长使用寿命。空压机中压风系统的调节一般采用的是压力闭环控制的变频系统，主要利用系统压力检测来对空压机负荷进行调整，当系统内部压力发生变化时，变频系统会根据反馈的压力数值进行补偿调整，最终保持系统内部压力的恒定。采用此种方式进行压风系统的调节，与传统方式相比，响应速度更快，同时能够更加精确地控制风力，保持压风系统较高的可靠性。以唐山矿业某井空压机变频改造为例，对泵房进行变频改造，采用三套ACS800变频控制柜，利用一台PLC集控柜进行控制。其主要参数为：三相输入电压U3in=（380～415）V±10%，U5in=（380～500）V±10%，输出频率0～±300Hz，DTC（直接转矩控制）控制。通过该控制系统，可以实现空压机的一拖三变频调速运转，能够保持系统内的恒定压力控制，实现设备安全可靠运行。与改造前相比，年均可节省电费50余万元；可实现设备自0Hz起的软启动，设备检修周期延长，降低了检修成本。同时还实现了对设备保护功能的进一步完善，完善了设备超压保护、防自启动保护等多种功能，改善了设备的工作环境。

2.3采煤机的改进提高采煤机对工作环境的适应性

是采煤机改进的主要方向。工作环境愈加复杂，使传统采煤机的不适应性更加突出。电牵引采煤机在适应性方面有很好的表现，已在许多矿山中得到应用。采煤机的变频调速能力是其工作性能的一大指标。与传统滑差调速相比，变频调速将采煤机的变速性能实现了质的飞跃。能量回馈型四象限变频器在采煤机中的应用是煤矿机电设备改造的向前迈进一大步的标志，它标志着井下采煤机由“一拖二”向“一拖一”的进步，提高了煤矿开采效率，同时降低了采煤机的故障率以及维修成本。由PLC控制的MG700-WD交流变频调速采煤机，能够将采煤机事故率控制在较低的范围内，同时由于PLC程序的开放性，可以更好地进行人机对话，能够在故障发生时较为准确地定位故障位置。对于采煤机变频调速系统，除去目前市面上已有的成熟产品外，还有很多学者对不同类型的变频调速控制方式进行了研究，目前已有一定的理论基础，有待于在实际生产中进行试验以及普及。以ALPHA6900系列变频器在采煤机中的应用为例，可实现主从控制功能，同时还可以实现四象限运行，通过PLC控制电路，对变频器的输入输出端口进行实时监控，采集包括转速、转矩等在内的多种信息，确保系统运行的稳定性。其中，采用ALPHA6900系列变频器的电气控制系统可以分为一拖一单/双电机控制方式，通过采煤机工作环境的变化，对其牵引电机的转速进行调整，实现对采煤机设备的有效保护。

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2短路法和低频加热技术

2．1短路法加热

由于工频电源的易于获得，工频短路法加热变压器绕组的方法最先被采用［2］。短路法的基本原理是将换流变压器一侧绕组（通常为阀侧绕组）短路，从另一侧绕组（通常为网侧绕组）施加交流电压，使绕组内部流过电流（应控制不超过其额定电流），使绕组内部发热，从内部将变压器器身绝缘均匀加热到指定温度，再经过抽真空和热油循环处理，带出绝缘内的潮气，从而达到干燥的效果。短路法是绕组从器身内部加热，能大大提高效率，缩短加热时间，器身的干燥效果优于普通的热油循环效果。其使用的设备及接线完全与变压器负载试验相同。但是工频短路法有诸多缺点难以在现场实施。工频短路法需要用到调压器、升压变、补偿装置等大型设备，设备布置和接线工作量大；试验电压为变压器阻抗电压，高达几十kV，且试验占地面积大，进行短路法加热干燥时需要大量的人员长时间值班看守，现场安全难以把控。因此，工频短路现场加热干燥方法补偿电容器组容量大，使用的调压器、中间变压器均为体积大、重量重的大型设备，不便现场应用。实现整体加热装置的小型化，在保证加热能力的同时满足移动方便的要求，是研制现场短路法加热装置的难点。当换流变压器电压等级升高、容量增大时，利用这种基于调压器的短路法进行变压器现场加热更为困难。

2．2低频加热的电压及容量

工频短路加热存在的局限性，可以通过降低频率的方法进行克服，也即低频加热技术。变压器的短路状态下的等效电路如图1所示，其阻抗为Z＝R＋jωL。在工频状态下，jωLR，因此减小频率ω可以显著减小阻抗电压。当然在频率减小到一定程度后，R的大小不再可以忽略不计，进一步减小ω不会引起阻抗电压的降低。当频率足够低时，jωLR，变压器阻抗电压主要有变压器的直流电阻决定。图2显示了阻抗电压及无功容量与频率的关系。从图中可以明显地看出，阻抗电压总体上与频率成正比，当频率接近零时，阻抗电压趋近于常数，该常数即为变压器直流电阻与短路电流的乘积。无功容量与频率成正比。因此通过降低频率不单降低了阻抗电压，还降低了无功容量，提高了加热电源的功率因数，避免了用大容量的补偿装置。相比于工频短路加热，低频加热技术明显地能够克服其局限性。对于特高压换流变压器，频率低至1Hz以下时，其阻抗电压低于1kV，通过简单的绝缘措施就可以保证安全，避免大量的安全监护人员长时间值守。同时升压装置和补偿装置都可以省略，大大减少了设备占地面积，减少了现场工作量，提高了工作效率。

2．3低频加热电源干燥效果的仿真

采用基菲克第二定律描述电力变压器干燥处理的水分扩散模型，建立有限元模型进行模拟对比低频加热和传统的热油循环干燥处理效果。低频加热和热油循环组合使用时会是干燥处理效果得到明显改善。模拟考虑了5mm的绝缘纸片，原始水分含量为5％。模拟干燥时间为7天。干燥方式分为油循环干燥方式及加低频加热，热油循环温度为60℃和80℃两种油温条件，有低频加热时将油温度分别加热到80℃，95℃和110℃等三种情况。图3可以观察到热油循环在60℃时（没有低频加热）的干燥过程，以及同样的油温下采用低频加热温度为80℃，95℃和110℃的情况。当热油加热没有低频加热时，曲线的坡度是平的，因此干燥过程非常慢。这是因为在60℃时，绝缘材料的水分扩散系数很低，绝缘纸中的水分迁移速度很慢。根据模拟，在这种情况下，干燥7天之后，水分含量降低到2．4％。而降到2％的水分含量（按照IEEEStd62－1995的规定）需要的处理时间则长达255h。如果采用低频加热的方式，完成干燥处理会更快。使含水量降低到2％所需要的干燥时间会随着绝缘材料温度的增加而减少，低频加热80℃所需时间为64．5h，95℃为25．5h，110℃为10．7h。低频加热7天，三个加热温度下最终的纸板含水量将分别达到1．4％，1．3％和1．2％．当在热油循环80℃的油温下采用低频加热，获得的模拟结果如图4所示。在这种情况下，不同温度的最终含水量彼此很接近。然而当采用低频加热时，在开始处理的几个小时之内就可以达到最终含水量。这种方式的干燥处理节约大量的处理时间和电力，是非常经济的。然而以上模拟结果以及讨论均是基于模型的Foss扩散系数进行推论的，然而实际的试验数据则显示该模型的扩散系数太过乐观了，实际的干燥时间会比这个模型估计的干燥时间要长。即使如此，以上的讨论和研究也是很有价值的，例如通过模拟推论的结论在趋势上是正确的。

3低频加热电源的研制

3．1电源容量

按照现场应用经验，发热电源的发热功率（有功）达到换流变负载损耗的60％左右即可满足现场加热的需要。（6）式中：cosφ是功率因数，采用基于方波调制的交交变频技术方案功率因数接近1，此处取0．98；η是电源效率，该方案电源自身损耗较小，效率是较高的，可以取90％。最大加热容量为819．7kW，因此根据上式加热电源功率应为P＝930kV•A，则能满足大部分场合需求。

3．2电压与电流

考虑到施工现场电源接线的方便和安全性，加热电源输入电压选择380V，输入电流1413A。由于直接由380V整流后的直流电压最高仅537V，对于部分变压器该电压即使在直流情况下也无法达到额定电流相当的加热电流，因此需要配备升压变压器提高整流桥电压。设升压后线电压为U，则直流电压近似为槡2U。

3．3整流桥与驱动电路

3．3．1晶闸管的选型变频技术电源工作电压为700V，工作电流为1200A。晶闸管的最大电流与电源的工作额定电流相等，最大电压为相间电压的一半。为了整个系统的安全可靠，根据晶闸管选用惯例，晶闸管电压选为大于其最大承受电压的2倍以上，额定电流为工作最大承受电流的3倍以上。因此晶闸管最终选型为南车公司的1000V／46000A晶闸管。

3．3．2整流桥的控制方式

不同的被加热换流变压器具有不同等效直流电阻，一定的加热电流情况下，变频电源的工作电压是不同的。为了较好地调节低频加热电源的工作电压，交－交变频技术法的低频加热电源应采用可控整流的方式，通过控制导通角来调节电压。同时，为避免两个反向整流桥同时导通造成电源的短路，应首先将前一个工作整流桥关闭触发脉冲，等全部整流桥中的晶闸管自然关断后再启动另一个整流桥，实现电流的极性发转。

3．4测量和控制系统

整流桥工作在全波整流工作状态，可以用电平触发的方式进行控制，为了避免两个反向的整流桥同时导通导致电源短路，开通一整流桥之前必须确认对侧整流桥已经全部关断。检测方法是通过检测负载电流过零比较结果与方波输出相。若需要调节导通角α，则不能采用电平触发，而用脉冲触发。以AC相线电压为参考电压，当线电压正向过零时延时180°－α角度后给晶闸管1发出触发脉冲，其余各晶闸管的触发脉冲依次再延迟60°角触发。但是触发脉冲的可靠性不好，因此不建议调节导通角，本方案仍采用电平触发的方式。作为加热电源，需要有调节输出电流的机制。根据式（13），输出电流与频率有关，通过控制频率可以比较方便地控制输出电流。式（13）仅是电流波形的近似计算公式，当频率较高时，电感未充电完成即撤去整流桥触发电平，负载电流就会进一步减小，电流波形如图5虚线所示。可见进一步提高调制频率，可以继续减小负载电流，直至减小到接近于零。所以通过控制调制频率完全能够实现加热电流的零起上升。

4低频加热电源的现场应用

4．1加热对象

加热对象为哈密换流站低端换流变压器极IIYDB相，变压器的主要参数如下：额定容量405．2MV•A；额定电压530／槡3＋23－5×1．25％／171．9kV；额定电流1324．2A／2357．2A；阻抗电压19．71％；直流电阻（20℃）网侧0．16131Ω，阀侧0．05492Ω；生产厂家为特变电工沈阳变压器集团有限公司。

4．2试验接线

低频加热电源从400V低压配电室获取电源点，单相输出线连接到换流变压器网侧套管和中性点端子上，阀侧两套管短路线连接。连接图如图6所示。

4．3加热结果

该换流变油重138t，为其加热的两台滤油机加热功率共为120kW×2＝240kW。由于现场环境温度较低，采用传统工艺完全利用滤油机工作，滤油机出口油温保持70℃情况下，经过48h换流变下层油温达到35℃后，随后增长缓慢，安装人员经验时间为3～5d才能到达需要保持的油温60℃。当晚20：33至第二日凌晨6：30，采用湖北电科院设计的低频加热电源，结合滤油机，仅用了10h就将换流变下层提升了近50℃，之后利用滤油机使油温达到安装要求。

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2竹节丝性能及单丝截面参数

2.1丝条物理机械性能

从表3可以看出，三种粘胶竹节丝的变频技术平均线密度都比设计基准值低，这与计量泵电机转速达不到设计基准值有关;丝条强度低于常规丝，伸长率特别是湿伸率较高，说明其纤维素大分子结构不紧密，分子间作用力较小。竹节丝物理指标的均匀性明显比常规丝差，这表明其纤维结构不均匀。从表4看出，当竹节倍数(C)一定时，随着节长(L)的增加，丝条线密度、伸长增加，强度下降，各CV值增加;当节长(L)一定时，随着竹节倍数(C)的增加，丝条线密度、强度、伸长都下降，各CV值增加。说明分别提高竹节倍数与节长，都有利于竹节丝结构特点的体现，但提高节长效果显得更加明显。

2.2单丝纤度和直径

从表5的测试结果可以看出，竹节丝轴向单丝纤度CV值随着竹节倍数与节长的增加而加大，但其极值远没有达到设计要求。这是由于竹节丝在纺丝成形时单丝的纤度存在“均化效应”。产生“均化效应”的原因主要有以下几个方面:(1)计量泵自身的脉冲与变频产生的脉冲的叠加;(2)机械传动部分的间隙造成的反应滞后与转速传递效率的损失;(3)粘胶细流的粘弹性;(4)计量泵之后粘胶管道的阻力作用。随着竹节倍数与节长的增加，竹节丝轴向单丝纤度波动幅度加大，进一步说明这是计量泵自身脉冲叠加作用的结果;当竹节倍数一定时，竹节周期变化基本与设计相吻合，并随着节长的增加竹节丝“时粗时细”的结构特点表现得更加鲜明;当节长一定时，随着竹节倍数的增加单丝纤度提高、节长延长，说明“均化效应”较强。从表6的测试结果可以看出，竹节丝轴向单丝直径基本与单丝纤度相吻合，且轴向单丝直径波动幅度随着竹节倍数与节长增加而加大。

2.3单丝截面积

从表7所示竹节丝的单丝截面积比较可以看出，粘胶竹节丝的单丝截面积明显不均匀，随着竹节倍数与节长的增加，单丝截面积的极值差异加大，说明竹节结构特点表现得愈发突出;2.5/2规格的竹节丝单丝截面积的CV值为最大。

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2榨季后期

当没法通过频率调整来降低蔗渣转光度和蔗渣水分时，我们结合调整榨机前后辊尺寸和调整频率的试验。先通过中期湿榨试验（五），得出以下结果，见表5。从湿榨试验（五）结果分析：第一，第一座收回率不算高，还有提升空间，可再调整。第二，第五座纤维分比第四座低，违反各座榨机纤维分应有规律地上升这一规律，说明这座效能低。第三，各座榨机经过长时间运行，前、后辊及顶辊都出现磨损，应进行调整，同时榨机负荷轻，应结合调整。根据以上分析作出以下调整：第一，第一座收前辊调整螺栓使入口缩小2.4mm、后辊调整螺栓使出口缩小1.6mm，榨机频率调整为45Hz，油压为18MPa。第二，第二座收前辊调整螺栓使入口缩小1.6mm、后辊调整螺栓使出口缩小2.4mm，榨机频率调整为40Hz，油压为18MPa。第三，第三座收前辊调整螺栓使入口缩小1.6mm、后辊调整螺栓使出口缩小2.4mm，榨机频率调整为40Hz，油压为18MPa。第四，第四座收前辊调整螺栓使入口缩小1.6mm、后辊调整螺栓使出口缩小2.4mm，榨机频率调整为40Hz，油压为18MPa。第五，第五座收前辊调整螺栓使入口缩小2.4mm、后辊调整螺栓使出口缩小2.4mm，榨机频率调整为38Hz，油压为20MPa。经调整后运行正常，没有出现电机发热现象，蔗渣转光度和蔗渣水分明显降低。查定得出以下结果，见表6。经过上述调整，榨机在运行过程中根据化验室给出的数据，结合榨机电机电流，我们及时调整各座榨机的频率，使蔗渣转光度稳定在2.0％以下和蔗渣水分控制在50％以内。各座榨机的频率最低可调整至第一座40Hz、第二座32Hz、第三座33Hz、第四座35Hz、第五座35Hz。

3下雨天或甘蔗砍运接不上日榨2000吨甘蔗的变频调速应用和研究

在我们这里离城市很近，附近又是工业园，砍蔗民工很缺，甘蔗经常接不上，特别是下雨天，就要通过减少日榨量来配合，以避免断槽。象这样的情况，以前我们单靠调整榨机出入口是没法降低蔗渣转光度和蔗渣水分，抽出率很低。而且甘蔗一接上又要提高榨量调整榨机，很麻烦且容易出现调整错误，损坏榨机。为此，我们进行了试验。下面是我们在榨机没有变频调速时湿榨试验（七）得出的结果，见表7。从湿榨试验（七）结果分析：第一，第一座收回率太低，影响到全机列的收回率，应作为重点调整。第二，第五座蔗渣纤维分比第四座蔗渣纤维分虽然有提高，但提高很少，效能不高，应调整。第三，各座榨机蔗渣水分偏高，影响收回率，应调整。第四，各座榨机蔗渣转光度偏高，影响收回率，应调整。第五，各座榨机负荷很轻，应进行调整。根据以上分析作出以下调整：第一，第一座榨机频率调整为35Hz，油压为20MPa。第二，第二座榨机频率调整为31Hz，油压为20MPa。第三，第三座榨机频率调整为31Hz，油压为20MPa。第四，第四座榨机频率调整为33Hz，油压为20MPa。第五，第五座榨机频率调整为35Hz，油压为20MPa。经调整后运行正常，没有出现电机发热现象，蔗渣转光度和蔗渣水分明显降低。查定得出以下结果，见表8。

4产生的效果和效益

通过榨机变频调速技术我们发现榨季停榨后榨机磨损很小且安全率高，运行平稳，同时解决了常见的塞辘问题。根据有关资料：蔗渣转光度每降低0.1％，压榨收回率提高0.2％。蔗渣水分降低1％，压榨收回率提高0.08％。而压榨收回率提高1％，产糖率可提高0.116％，我们公司这些榨季通过榨机变频调速技术，抽出率明显提高且稳定在96.5％。产糖率由11％提高到上榨季的12.04％，预计2014/2015榨季可达12.3％以上。

篇（7）

2高压变频技术在风机中的变频方式

高压变频技术在风机中进行应用时，其主要的变频方式包括“高-低-高”、“高-低”、“高-高”等，其中效率最高的变频方式就是“高-高”方式，能够更好地满足风机节能降耗的要求。“高-高”方式的变频器中包括集中不同的类型，其中输入为6kV-10kV的变频器，并不需要进行升压变频器的设置；输出电压为10kV的变频器，每项中包含了8个功率单元，而且这些功率单元之间是通过串联的方式连接。如果每个单元的输入电压都为三相710kV，那么其输出的电压则为单相0kV-710kV，而每个功率单元之间都是通过串联方式连接的，叠加之后的输出相电压则为5680kV。变频器的中点与电动机中性点之间并不相互连接，因此变频器输出实际上是线电压，通过A相与B相输出电压形成UAB输出线电压，该线电压最大可以达到10kv，其阶梯波为37。由于变频器中采用了多重叠加的方法，输出电压中谐波含量比较小，已经达到了常规供电电压允许的谐波含量，并不会导致电动机由于附加的谐波而出现发热的情况。输出电压也比较小，给电极增加的应力并不明显，能够直接向普通标准型的交流电将会因动机进行供电行为，并不需要对其进行降容之后再使用，能够在旧设备的改造中进行利用。此外，输出电压谐波较小，并不需要另外在附加输出滤波器，输出电缆的长度也并不受限制。“高-低-高”方式的变频器具有以下几个方面的特点：第一，在该种类型的变频器中采用了降压变压器与升压变压器，导致变频调速系统的效率出现了下降的情况。第二，升压变压器在工作的过程中会导致输出波形严重畸变的情况，导致电动机由于附加谐波而出现发声的情况，最终导致机械共振及传动、轴承磨损严重的情况。第三，该种类型的变频器在使用的过程中将会产生比较大的噪声。通过两种不同变频方式的变频器的比较之后发现，“高-高”方式变频器有着非常显著的优势，逐渐取代了“高-低-高”方式变频器。

3高压变频技术在风机节能中的应用

3.1风机情况概述

本文选取某企业的1台风机作为节能改造的对象，选取的风机在流量调节的过程中主要采用风门调节的方式，风门的开度在百分之三十到百分之八十之间。实现高压变频技术对风机进行调速节能改造之后，与传统的风门调节方式相比，生产负荷决定了风机的节电量，生产负荷的变化越大，风机节能的效果就越好。实现高压变频技术在风机节能中的应用，一方面可以达到调速节能的目的，另一方面能够提高整个调试系统的工作效率。

3.2改造前的电机系统运行模式

本文选取的高压电机都采用的是风机传动的方式，通过风门调节的方式实现风机流量的调节工作。当前，风门调节的方式为改变风机管网特性曲线实现风机风量调节，其主要的原理如图1所示。由图1可知，风机在管网特征曲线R1处工作时，工况点为M1，风量为Q1，风压为H1。如果要实现风量的降低，则需要关小风机的防风版，管网特性曲线变为R2，工况点也随之变为M2，风量为Q2，风压为H2。管网特性曲线的改变实际上就是通过人为的方式实现风机管网阻力的增加或者降低，在确保风机性能曲线不变的情况下，工况点从M1转移到M2，如果想要实现挡风板继续减小，则管网特性曲线变为R3，工况点为M3，风量为Q3，风压为H3。通过这种方式实现风机流量的调节。通过风机调价风量的方式具有结构简单、操作便捷的特点，大部分的风机都采用这种调节方式。然而，通过人为的方式实现风机管网阻力的改变，势必会造成部分能量的消耗，尤其是风量的变化越大，能量的损耗就越多。如果通过电机直接调试的方式来实现风机流量的控制，就可以实现人为改变风机官网阻力所消耗的能量的节约。因此，提出了电机调速控制模式。

3.3主回路系统方案

3.3.1手动一拖一动回路手动一拖一动回路如图2所示，其基本的原理为：回路中包含了三个高压隔离开关，分别为QS1、QS2与QS3。在使用的过程中，不能够同时出现闭合的状态。在变频运行的过程中，QS1、QS2闭合，则QS3断开；在工频运行的过程中，QS3闭合，QS1与QS2断开。手动一拖一动回路的优点为：在变频器进行检修的过程中，这种明显的断电点能够确保维修人员的安全，同时也可以通过手动的方式将负载投入到工频电网运行。3.3.2手动一拖二动回路手动一拖二动回路如图3所示，其基本的原理为：手动一拖二动回路中包含了QS1—QS6六个高压隔离开关，其中QS2与QS3、QS5与QS6有电气互锁，QS1与QS5、QS4与QS6安装机械互锁装置。M1与M2分别处于变频状态与工频状态中，而且可以进行互换；在变频器检修的过程中，都可以处于工频运行中。手动一拖二动回路优点指的是只有一个负载工作在变频状态中，能够实现电机使用寿命的延长。

篇（8）

2腈纶生产线

纺丝的工艺复杂，工位多，要求张力控制，有的要求位置控制。大庆腈纶厂95年对其引进美国CHEMTEX公司采用美国ACC工艺技术的年产5万吨腈纶生产线进行了变频PLC改造。我们采用了“同步运行方式”，设置“无张力控制环节”、“松紧架同步装置”、“总线速度控制方式”、“转矩矢量控制”等技术，使整条生产线20个丝束处理单元同步运行，平稳可靠，牵伸倍率由1.04到1.4，年增产达382吨，故障降低、节省维修费57.5万元，年提高产品质量、提高等级合格率经济效益达325万元，年节电58万kW。97年该项目通过中国石化总公司鉴定，专家结论达到90年代国际先进水平。

兰化化学纤维厂是我国1965年从英国考陶尔茨(Courtaulds)引进的第一套8000t/a腈纶生产装置，生产工艺采用硫氰酸钠一步法。

腈纶生产过程是一种相当精细的生产过程，调速精度要求非常高。除纤维的成型和后处理以及毛条加工直接依赖调速外，纺前准备和原液系统的液位、压力、流量控制以及生产的平稳性、丝束质量、能耗、物耗等都与调速性能有直接或间接的关系。该纺丝生产线长达170m，各道工序丝束的运行速度都是根据工艺要求来设定的。原设计速度控制系统全部采用滑差电机、直流电机及与其配套的电子系统来实现，但由于原英国装置已运行20多年，设备严重老化、故障率高，加上设备本身复杂，维修量大，生产上往往一处波动都会引起全线波动，甚至造成全线停车，生产稳定性差，非计划停车次数多，产品质量难以保证。

1995年对纺丝生产线的调速系统及主要调速设备进行了全面改造。三条纺丝生产线共安装变频调速器113台，全部淘汰了滑差电机和直流电机，生产稳定性明显提高，非计划停车次数逐步减少，废丝、废胶量明显降低，产品质量有了显著的提高。

采用变频调速技术后，1995年产量达到16000t/a，把原设计能力翻了一番。这一成绩的取得，除设备改造更新后，积极大胆广泛地采用变频调速技术也是关键因素，仅增加产量一项，每年即可创效益近500万元以上。

变频调速技术因其稳定性好，可靠性高，大大提高了设备的运行周期，使过去由于电气仪表原因造成的非计划停车次数大幅度下降，每年可增加产量近150吨，增加效益近百万元。产品质量有了明显提高，废丝、废胶率逐年下降，NaSCN等原料的单耗亦下降，生产成本降低。

1995年与1993年相比，减少废丝294.004吨，废胶450.151吨，增加利润89.49万元;节约NaSCN320.16吨，增加利润192.096万元，节约材料费近30万元。合计增加效益311.50万元。

从表1可知，节电效果显著，经实测，当用变频调速器协调控制时，电机使用功率平均比原来下降50%以上。

该厂目前有200台电动机使用了变频调速器，其使用变频器前电动机功率总和为828.4kW，使用后功率总和为467.61kW。每台电动机按设计一年运行8000小时，(实际上大于8000小时)则每年可节电288万kW.h，每度电按0.21元计，每年可节约60万元左右。200台变频器投资约300万元，综合效益1000万元。

3涤纶前纺生产线

仪征化纤联合公司涤纶一厂前纺变频控制系统是80年代引进西德AEG公司技术，由国内组装的SCR逆变器，由于系统是分立器件，可靠性低，由于SCR不能自关断、要是使其关断，增加强迫关断电路，使设备体积增大。由计量泵和卷绕机构组成一条生产线，计量泵有24台、由1台变频器控制，卷绕由7辊、5辊和喂入轮组成。7辊有7台电机，由1台变频器控制;5辊有5台电机，由1台变频器控制，喂入轮1台电机由单台变频器控制。为了保证精度，从计量泵到卷绕机构共计37台电机全部采用永磁或永磁反应式同步电机，卷绕7辊、5辊和喂入轮严格按工艺给定的比例运行，保证微张力牵伸。并要求在低速伸头完成后，卷绕各辊按比例和固定的斜率升到高速生产。原系统为4备1(或2备1)系统，即有4条常用生产线，1条线后备，主回路由电磁接触器联锁切换，控制信号的逻辑电路由中间继电器构成并完成切换，而模拟电路(如设定信号、比例信号)的切换，靠更换接插头电缆完成，切换很频繁，与中央控制的逻辑联系靠很多中间继电器来完成。由于控制落后，严重影响了生产，已造成必然。1993年深圳华能公司和涤纶一厂工同设计了由富士变频器和可编程控制器组成的前纺电气传动控制系统。该系统频率设定电路采用数字设定方法，不仅达到工艺要求的高精度要求，设定分辨率达到0.01Hz，而且从根本上解决了模拟设定电路的温度漂移问题。在调试和生产运行中证明了这一点。

系统的所有操作，即变频器的启动、停止，包括现场的低速、高速信号和系统间的连锁信号与仪表系统的信号控制、主台与备台的切换逻辑连锁，全部用1台PLC来实现，大大简化了外部接线，省去了所有的中间继电器，从而大大提高了系统的可靠性，因为PLC的所有输入、输出均有指示，也为系统的维护带来很多便利条件。

以主台与备台的切换举例，原系统在主备台切换时，有专用的切换控制柜，在切换柜上完成主回路的切换，有一批中间继电器完成相应的逻辑连锁。变频器的模拟设定等信号要靠接插件改变连接来实现，而现在的系统只要一只转换开关，就可将主回路的切换和控制回路、设定电路的所有信号的切换工作完成，中间逻辑、连锁逻辑完全由PLC的软件来实现，从而大大简化了切换操作，提高了切换速度，降低了故障率。

4切断机

仪征化纤工业联合公司涤纶四厂纺丝车间切断机为20世纪80年代引进德国产品，属双闭环直流调速控制，投产以来，逐渐暴露一点问题，不能适应“安、稳、长、满、优”的要求，其问题是:

(1)系统振荡。控制系统属于双闭环直流调速，对速度环，电流环和反馈等参数的调整配合要求相当高。稍有参数调整不当，反馈信号干扰，就会产生切断机刀盘振荡，造成切丝长度不等，机械齿轮磨损等，严重影响纺丝的正常运行。

(1)插卡故障高。由于该系统由两组可控硅实现正、反转，现场操作正、反转频繁，系统经常在两个象限间变化，因而封锁逻辑功能负担很重。在使用过程中，曾出现封锁逻辑损坏现象。

(3)制动抱闸卡死。系统制动部分采用电磁抱闸原理。实际运行中，启停车相当频繁，而制动单元摩擦片极易损坏并卡死，现场条件又使得换卸工作相当不便，这种类型故障往往需相当长时间才能修复，严重影响生产。

(4)电机碳刷磨损快、火花大。直流电机及测速发电机碳刷磨损快，经常造成火花增大，从而使系统稳定性、可靠性降低，并增加了日常工作的维护量。

为此，1993年在深圳华能的配合下，对该设备进行了改造，设计方案的特点如下:

4.1新系统的特点

(1)在新系统中，核心环节变频单元，选择了具有90年代水平日本富士公司生产的FRN5000G7S系列变频器，该变频器控制器采用了双16位CPU，并具有高速转矩限定，转差率补偿控制等特殊功能。对中心环节-信号处理单元，选择了具有90年代先进水平的可编程控制器。

(2)新系统中采用了微处理机，增加了全工艺流程显示功能，一旦出现故障，马上能采取相应的处理手段，充分利用富士变频器的优点，对输出电流、输出频率(输出转速)都做了限定(并对其数据进行加权处理)，从而提供了系统的可靠性。

(3)利用国产交流电机与系统配套，采用原系统中的产量显示功能，可靠并降低了成本。

(4)由于富士变频控制器、微处理机都具有计算机通讯接口，便于今后系统扩充，系统联网。实践证明，新设计的系统是十分成功的。

4.2新系统的运行效果

新系统于1993年3月制造完成，4月调试空运成功。7月上机运行，经过5个月的运行，证明其性能优异，完全满足工艺生产要求。运行稳定、可靠，无任何故障出现，具有很强的实用性，完全达到原系统的指标，经试用证明，新系统的运行效果如下:

(1)该系统控制性能，产品适应范围(调速范围)达到并超过了原德国设计系统，切断速度在原设计50~350m/min之内系统控制稳定，并根据工艺要求可调。

(2)新系统保护功能强(13种)，并具有故障记忆、自诊断、显示功能。对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。

(3)调试简单。新系统所有参数的设定及修改均由面板的主键盘来完成。与以前的系统相比，大大缩短了时间，简化了调整方法，使其更易掌握。

(4)新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如高速转矩的计算、转矩的限定、电流限定等功能。这些特性保证了新系统的性能优异。

(5)新系统功率因数高，谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥，因此实测功率因数都很高，均在0.95以上，而原设计系统功率因数值仅在0.45~0.8之间。

(6)新系统有比较优越的价格性能比，而且体积小，重量轻，更换方便。

(7)系统可靠性高。由于该系统采用交流电机，无滑环和炭刷、不可能打火和更换，提高了设备可靠性。

(8)提高生产效益。原切断机投产以来，累计故障停产50次，每次平均1.5天。

(9)电控系统比较如表2所示。

5长丝高速纺

天津石油化工厂高速纺螺杆挤压机调速系统是80年代由日本引进的。经过几年来(特别是近年来)的运行，逐渐暴露出了问题。

(1)不适应符合品种大范围变化的需求，生产过程中时有跳闸现象出现(先天存在)。据开车6年来统计，每年均在十次以上(90、91年多达40次/年以上)，严重影响了纺机的正常运行。

(1)由于现场环境不良等原因，造成PG测速反馈环节故障而导致的螺杆挤压机停车现象也屡有发生(开车以来发生16起)。

(3)原装置功率因数低，谐波成分高，对电网污染大。

(4)原装置本身由于元器件等问题，近年来也偶有故障发生，然而备件供应困难、周期长(要2年左右)，价格高(一套控制板要13万元人民币左右)，因此这一环节也直接影响了生产的稳定。

5.1螺杆挤压机的变频改造

由于上述问题的存在，从90年代开始，被迫在部分螺杆挤压机上采取了减位生产等措施。仅此一项每年就使该厂损失利税数百万元以上。

据此原因，该厂会同深圳华能公司对POY螺杆挤压机调速系统进行改造。

(1)在新系统中，核心环节-变频单元，我们选择了90年代水平，日本富士公司生产的FRN5000G7-4系列变频器。该变频器控制回路采用双十六位CPU，控制采用磁通控制SPWM模式，并具有高速转矩限定、转差频率补偿控制等特殊功能。

(2)新系统中压力调节部分仍采用了原装置中的智能化压力调节器(型号:SLCD-120*B〈日本YEW公司产〉)。

(3)利用FRNIC5000G/P7系统变频器特有的转差补偿控制功能，去掉PG测速反馈环节，进一步简化了系统。

(4)该系统控制性能，产品适应范围(调速范围)达到并超过了原日方设计的系统。该系统在生产250dtex(最大规格品种)poy丝时，喉部压力可保证在＋(－)0.5Mpa之内。这小于工艺允许压力偏差值，而调速范围可达原系统的数倍以上。

(5)新系统保护功能强(13种)并具有故障记忆及自诊断功能。一旦变频器出现问题，这对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。

(6)调试简单:新系统所有参数的设定及修改均由面板上的键盘来完成。较以前的系统，大大缩短了调整时间，简化了调整方法，使一般人更易掌握。

(7)新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如:高速转矩计算、转矩限定、转差补偿控制、电流限定等功能。这些特性，保证了新系统的优异性能。

(8)新系统功率因数高，谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥，因此实测功率因数很高，均在0.97以上，而日方设计系统cosφ值在0.4-0.8之间。表3是3台螺杆机实测值:

(9)新系统有比较优越的价格性能比，且体积小、重量轻、更换方便。

(10)系统可靠性高。由于系统采用GTR元件只有一个功率控制级，因此可靠性能大大提高(原系统有整流、逆变两个功率控制级)。

－)1Mpa≤＋(－)0.5Mpa

5控制电路型式数-模混合双CPU全数字化

6控制功能实现硬件编码设定(软件)

7电流波形阶梯波接近正弦波

8速度环有无

9转矩限定功能无有

10调整方式电位器键盘输入

11保护功能5种13种(故障记忆)

12通讯功能无RS232C串行接口

13扩展不方便5种标准选择、方便

14电流检测CT霍耳元件

15显示LED灯显示数显

16容量44KVA60KVA

17价格(万元)726.1

6卷绕机

天津石化公司长丝厂1985年引进全套日本帝人公司POY纺丝设备，电气调速系统采用变频器集中控制，其中卷绕机使用FRNIC-1000可控硅电压型变频器。

6.1原系统的主要特点:

(1)主件开关速度慢

(2)输出波形不好

(3)变频器设计复杂，故障率较高

(4)用集中控制，一台变频器带几十台卷绕机，若某一台卷绕机出现故障或操作不当都可能使变频器跳闸，易使故障扩大，这种故障每年发生10次左右，并逐年增加。

(5)卷绕机使用的电动机是特殊电机，起动电流是运行电流的15倍左右，频繁起动容易烧毁电机。

(6)锯齿波发生器是模拟量控制，控制精度低、温漂大、抗干扰差。

基于以上原因，1996年初决定对原集中变频系统进行改造，双方工程技术人员经过试验分析，选用了在国际上较先进的日本明电舍VT210S具有卷绕机要求的摆频功能系列变频器。

6.2变频改造后的系统特点

(1)频率精度较高，数字设定±0.01%，适合纺丝生产要求;

(2)抗干扰能力较强，而对其他电气设备干扰小;

(3)故障诊断功能强:23种代码分别代表过流、过压、欠压、过热、过载、I/O、接地、CPU等等。对故障状态下的电流、频率都有记载，便于故障分析和处理。

(4)内部输入/输出信号，既有RY接点继电器输出，又有集电极开路输出;

(5)变频器具有往复运行方式功能，适合纺织机械要求横动速度反复变化的需要，不用另加锯齿波信号源:

改造后的变频器的负载运行测试数据如表5所示。

注:FR为磨擦辊电机，TR为横动电动机。

以上数据看出采用明电舍210S型变频器做卷绕机单台控制后电动机起动电流明显减小，实现了所谓的“软”起动，与改造前起动电流50A比较，冲击电流见效80%。

设备投入运行以来，没有一台卷绕机电动机烧毁，过去平均每月要烧毁电动机1.5-2台。

改造后摆频部分的工艺参数可以用数字量精确控制，使产品质量和产量大幅度提高。

48台卷绕机变频系统由“集中”变频控制改造成“单台”变频控制后，稳定了工艺，不到一年即收回改造投资，改造非常成功，为该厂提高产品质量和增加产品产量打下基础。

7聚酯生产线

聚酯生产是连续的过程，我国的聚酯生产装置最初是从国外成套引进，最近几年由于扩容，多数由国内设计并购国内设备来完成增容改造。我公司参加并完成如辽化聚酯厂和浙化联聚酯装置的改造，由于均选用进口变频器，低压开关，接触器等。既保证了设备可靠性，又降低了设备成本。

聚酯生产中，有调速要求的有浆料输送泵电机、预聚反应器搅拌器电机、预聚物输送泵电机、后缩聚反应器搅拌器入口电机、后缩聚反应器搅拌器出口电机、熔体输送泵电机、消光剂输送泵电机等。聚酯生产过程是一个连续的、自动化的过程，装置由DCS(集散控制系统)系统集中监控，各个传动部位接收来自DCS的控制指令并回馈相应的运行状态信号给DCS系统。

一般情况下不允许其中某个环节突然中断，一旦发生较长时间的中断可能导致巨额的经济损失。因此，在有可能的部位，管道设计成两个通路，每个通路设有传动装置，可以互为备用，也可同时工作。后缩聚反应器搅拌器出入口电机对连续工作的要求更高，由于该部位电机本身无法备份，对变频器的可靠性要求就大大提高，因此一般要求变频器设置二套互为备用，在运行变频器出现故障情况下备用变频器应能尽快投入运行，保证连续生产的需要。

由于聚酯生产装置对传动系统可靠性要求较高，满足电机的在线启动，重载启动功能及较强的通讯扩展功能，我们采用德国西门子变频器及日本富士变频器。

聚酯变频器调速系统的一次回路构成如图1所示。

由于一套装置中采用了较多的变频器，因此变频器产生的谐波问题就比较突出。为此在变频器输入侧和输出侧均安装了交流电抗器。输入电抗器主要起抑制谐波对电网的污染并有效地改善功率因数的作用。输出侧电抗器则主要起抑制高次谐波的作用。变频器输出电压中包含的高次谐波有两个不利的影响:一是干扰弱电控制系统，二是在较长的电缆中产生漏电流，这个漏电流有时足以使变频器和计算机无法工作。在没有输出滤波电抗器情况下，电机与变频器之间的最大允许导线长度在100米左右，而使用输出滤波电抗器时这个长度可以达到600~800米。由于聚酯生产装置往往比较庞大，电机与变频器之间的距离都比较远，所以为了保险起见需加装电抗器。另外，输出电抗器对保护电机绝缘也有好处。

上述一次线路构成适用于浆料输送泵、预聚物输送泵、熔体输送泵、消光剂输送泵、预聚反应器搅拌器电机等的变频驱动。对于后缩聚反应器搅拌器出/入口电机的变频驱动来说，由于电机无法备用设置，为了提高可靠性，采用两套变频器互为备用的方式，其一次线路图如图2。

这样设计的调速系统，在辽化、浙化联运行的都很成功，达到了工艺要求和增容的目标。同国外进口的聚酯装置相比，有如下的特点:

(1)可靠性、实用性高于原进口设备。由于是国内设计，目的性明确，且设备均选用国外最先进的变频器和低压电器，因而在可靠性、实用性方面都要优于原进口设备。

(2)工艺连续性优于原进口设备。原进口设备的不足之处，实用后做了改进，在我们改造中体现出来，更为实用。

(3)造价仅为原进口的1/3。

8粘胶长丝静变频电源

粘胶长丝是以棉籽等做原料的非常受欢迎的化纤产品，出口很多。

粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机，众多的纺锭电机为150Hz/160V。长期以来，国内粘胶行业一直使用电动-发电机组中频电源供电，称动变频。由于这种方法弊病太多，而逐步采用交流变频电源供电，称静变频。我公司首先为邵阳化纤厂提供8套150HZ/160V160KW静变频电源;接着为吉林化纤厂提供25套150HZ/160V200kW;湖北化纤厂14套;九江化纤厂12套;宜宾化纤厂7套;维坊巨龙化纤厂16套静变频电源，均采用日本富士变频器。邵阳化纤厂是我国粘胶行业最早自行应用静变频的厂家，8台160kW变频器分二组供电(每组一台备用)。自1992年12月生产以来，比动变频有明显优势。

(1)可靠。运行多年，未发生故障跳闸。

(2)运行稳定，电压、频率波动极小。

(3)调频方便，为工厂生产不同捻度的丝饼创造了条件。

(4)噪音小，改善了操作人员的环境

(5)提高了产品质量。该厂一期工程(采用动变频供电)，粘胶长丝合格率仅55.1%，一等品合格率为零，二等品合格率20%。而二期工程(采用静变频供电)平均合格率98.12%，一等品合格率为88.7%。

(6)增加了产量。一期工程设计能力2000吨/年，试生产半年，产量仅365.53吨，而二期工程设计能力1000吨/年，试生产半年，生产长丝685.25吨，大大超过设计能力。

(7)节电13%。

由于静变频电源给企业带来颇丰的利益，优质、增产、节能、降耗、降噪声。全国15家粘胶长丝生产厂，基本上淘汰了动变频设备，而选择了静变频电源。

参考文献

[1]王占奎等.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999.

[2]胡建忠,陈滨岛,杨恒之.长丝高速纺挤压机变频调速系统研制情况报告[C].CECE''''94184P.

[3]戴思斌.交流变频调速技术在腈纶生产中的应用[C].CECE''''9681P.

篇（9）

2高压变频技术隔爆型三相异步电动机的创新点

2．1绝缘轴承组结构应对电腐蚀

变频技术与电动机在运行过程中会产生电腐蚀现象。传统应对轴承电腐蚀的措施的主要方法有两种:一是选用绝缘轴承;二是选用绝缘轴承室。但这两种方法都存在一定问题。直接采购绝缘轴:一是价格昂贵;二是市场资源少，供货周期长;三是电机的绝缘轴承在装配与拆卸过程中，容易将外圈涂层和内圈涂层拉坏，对轴承维护保养造成困难。如果采用绝缘轴承室，虽然它有价格不高的优点，但在使用或维护过程中容易损坏。而且一旦损坏，需要返厂采用特殊工艺进行恢复。经过多次实践探索，一种新的绝缘轴承室被设计出来，它是在轴承的端盖内孔与轴承套之间夹绝缘层，首先将轴承套与绝缘层采用特殊工艺固化在一起，然后与轴承端盖内孔套起来，并在其端面用螺栓紧固。这种新型绝缘轴承室有价格不高、不易造成绝缘层损坏等优点，解决了电机轴承绝缘的难题。

2．2四轴承结构解决轴承易损问题

五阳煤矿主通风机原有电动机的轴伸端是选用了1套NU系列的短圆柱滚子轴承和1套6系列深沟球轴承，非轴伸端是1套NU系列的短圆柱滚子轴承。在电动机运行过程中，其轴伸端短圆柱滚子轴承承受绝大部分叶轮与转子重量，6系列的深沟球轴承承受来自叶轮的轴向力，非轴伸端轴承承受剩余一小部分转子重量。矿用大功率通风机叶轮的重量最大可达3t，叶轮的轴向力也有10～30kN。而叶轮是靠电动机轴伸悬臂支撑，叶轮的重量和挠动力常常会造成电动机轴承发生挠曲变形。一般来讲，深沟球轴承主要用于承受径向载荷，也承受一部分轴向载荷，但承受轴向力的能力比径向力弱。因此，五阳煤矿原有电动机的轴承的受力状况环境比较恶劣。其次，它的电动机采用脂进行轴承，其注排油难度非常大，经常发生缺脂或注脂过量等问题，并且不容易及时发现，电动机轴承损坏率比较高。因此，设计出了一种新型的轴承组合———四轴承结构。四轴承结构原理如图1所示。四轴承结构为:轴伸端是1套球面向心轴承，非轴伸端两端为球面推力轴承、中间是1套球面向心轴承。轴承结构中的这4套轴承都具有调心功能，值得特别指出的是，非轴伸端的3套轴承有1个共同的球心，这样在调心过程中就能步调一致。各轴承在运转过程中，各司其职，配合完美，其轴伸端轴承承受大部分叶轮与转子的重量，非轴伸端的球面向心轴承承受剩余部分的向力，前后两套轴承分别承受正、反转时的不同方向的轴向力。这套轴承的自动调心功能，很好地解决了传统电动机存在的前后轴承的不同心问题、叶轮的重量和挠动力造成电动机轴承发生挠曲变形的问题。

2．3轴承采用稀油强制

传统的三相交流电动机一般采用脂进行轴承，但脂使用时间过长后会失效。目前国内普遍采用的是在轴承外盖上增设排油管装置，但由于没有压力，油脂一般很难排除，如果采用加新的油脂将废油挤出来，会造成如下问题:①通过新油脂将废油脂排除，势必轴承内要充满油脂，这样就将影响轴承散热;②由于轴承内盖与转轴有一定的间隙，有很多油脂会通过此间隙进入电动机内部，覆盖在定子线圈上，往往会导致定子绕组绝缘电阻降低，甚至造成击穿。新设计的电动机轴承采用了稀油强制，如果要对轴承进行换油，打开排油口即可。轴承维护工作量也几乎没有。

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简单来说，变频节能技术是指一种利用科技手段及设备实现电流频率改变的技术。其中，负责控制电频频率的设备叫做变频器，变频器的构成比较复杂，主要由电源板、电极电容、控制面板及键盘等部件组成，通过这些部件的有效结合，能够使电动机在最节能的状态下运行。传统机电设备中的电流频率是不可改变的，在设备运行过程中，其转数也不能改变和控制，这就导致其设备长期处于恒定运行状态，这样不能因地制宜地改变转速，不但使设备的使用寿命大大缩短，而且还会造成大量的能源消耗。随着变频节能技术的出现，机电设备的这一缺陷得到了很大改善。将变频节能技术运用到机电设备中，不但能够改变机电设备的灵活性，还可根据实际生产的需要调节设备的运行状态节约能源，这样就能够大大增加设备的使用年限和减少能源消耗。

1.2变频节能技术的基本原理

变频器的工作原理可以简单概括为“交—直—交”工作方式，变频器是通过整流器将工频交流电源转化成直流电源，然后再把直流电源转化成频率和电压可以控制的交流电，最后再供给电动机。变频器的工作电路主要由以下四部分组成：整流部分、直流环节部分、逆变部分、控制部分。其中整流部分主要应用的是三相桥式不可控整流器；直流环节部分主要是用来滤波，直流储能和缓冲无功功率的；逆变部分主要采用的是IGBT三相桥式逆变器，它输出的为脉冲宽度可以调制的波形（PWM），它在整个变频器中起到了至关重要的作用，也是变频器的核心技术。变频节能技术实际上是通过变频调速系统实现对电动机转速的调节，从而达到节能效果的。

2变频节能技术的优势

变频节能技术是随着当今时代信息技术的迅速发展及节能理念的不断推广，才逐渐被应用于各类煤矿机电设备当中的，例如采煤机、矿井提升机、皮带输送机及流体负荷设备等，都在运用变频节能技术。经实践发现，与传统的煤矿机电设备相比，应用了变频节能技术的机电设备的运行效率得到了大大提高、能源消耗量大大减少，且维修养护费用也大大降低，总体来看，其使得煤矿产业的经济效益得到了显著提升。由此可以证明，变频节能技术确实能够有效改善传统机电设备的一些性能。变频节能技术将传统煤矿机电设备中的交流电的固定频率转化成为了一种变动资源，其具有以下四点优势：首先，变频节能技术的功率器件是使用的智能功率模块IPM，这种功率模块是在GTRIGBT的基础上发展起来的，它能够实现对功率的变频；其次，变频节能技术改进了压频比的控制方式，使其控制理论得到了进一步革新，也即是采用直接转矩控制和矢量控制的方式来扩展了自身技术的应用范围；再次，变频节能技术采用了创新的人工神经网络及模糊自优化控制技术，从而更加集中了自身的集成系统，并将原来单一的数字信息处理技术发展成为了先进的专用集成电路；最后，变频节能技术的综合应用范围也正在越扩越大，如今的变频节能技术不仅拥有基本的调速功能，更具备通信、编程序参数辨识等功能。

3煤矿机电设备中变频节能技术的应用

从变频节能技术的出现到如今的迅速发展，其在节能和安全等方面的优势越来越显著。目前，变频节能技术已经在我国煤矿机电设备中得到了广泛应用，以下笔者就来详细介绍变频节能技术在采煤机、矿井提升机、皮带输送机及流体负荷设备等主要煤矿机电设备中的应用。

3.1变频节能技术在矿井提升机中的应用

矿井提升机在煤矿生产中的条件比较复杂，大多数矿井提升机都是在非常恶劣和繁重的环境下运作的，因此这就对其性能和质量提出了较高的要求。在煤矿生产过程中，矿井提升机往往需要反复启动与操作，其中调速任务有很多，并且比较容易引发设备故障，从而对煤矿的正常生产产生较大的不利影响。而随着变频节能技术被越来越广泛地应用于矿井提升机中，其在进一步提升矿井提升机工作效益的同时，还对其起到了一定的保护作用。利用了变频节能技术的矿井提升机，能够在内部软件的辅助下更高质量和更快速度地完成工作任务，并且其运行能耗也比原来大大减少，尤其节约了大量的电能。目前，科研人员又研究出了一种专门用于矿井提升机的风光提升机变频器，其具有很高的兼容性，能够强化矿井提升机的性能。如图1所示，就是利用变频节能技术的矿井提升机的系统，变频装置替换掉复杂的串联电阻切换装置，并完成提升机运行速度曲线、转矩大小的要求，极大地使控制操作流程得到简化，提高控制精度。

3.2变频节能技术在皮带输送机中的应用

由于皮带输送机具有功率大、电压高等特点，因此其在煤矿生产中具有很重要的作用，甚至可以说是整个煤矿生产系统的咽喉。所以，皮带输送机的性能和质量必须要达到要求，要能够保障煤矿生产的正常进行。通常情况下，皮带输送机在轻载或空载的情况下仍然是处于正常运转状态的，这无疑大大损耗了不必要的电能，造成了极大的能源浪费；另外，一些皮带输送机所使用的软启动装置是液力耦合器，其非常容易发生电机失控，从而造成设备损坏。变频节能技术的出现很好地解决了这一问题，其能够有效保护皮带输送机不被损坏，大大减少了电机失控情况的发生，并且还能够提高输送机的工作效率，使其更加节能高效。以爬坡皮带输送机为例，采用GI800变频器控制，由一台交流异步电机驱动，其变频器通过外部电位器设定值与皮带电子称实时测量信号相加，作为初级给定信号，并通过滤波、PID、限幅等处理后作为实际频率控制给定值信号，实现输送机皮带走速控制和调节，达到根据输送机皮带上实际料量大小自动调节控制的目的。