變頻器原理精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的變頻器原理主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：變頻器原理范文

1、高壓變頻器工作原理：高壓變頻器是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器，即采用多臺單相三電平逆變器串聯(lián)連接，輸出可變頻變壓的高壓交流電。按照電機學(xué)的基本原理，電機的轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式：n=（1一s）60f/p=n。×（1一s）（P：電機極對數(shù)；f：電機運行頻率;s:滑差）從式中看出，電機的同步轉(zhuǎn)速n。

2、正比于電機的運行頻率（n。=60fp），由于滑差s一般情況下比較小（0-0．05），電機的實際轉(zhuǎn)速n約等于電機的同步轉(zhuǎn)速n。所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率f，就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。電機的滑差s和負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大則滑差增加，所以電機的實際轉(zhuǎn)速還會隨負(fù)載的增加而略有下降。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第2篇：變頻器原理范文

關(guān)鍵詞：變頻器；節(jié)能；應(yīng)用；原理

前言：早在十九世紀(jì)的八十年代就已經(jīng)發(fā)明變頻器并得到應(yīng)用，經(jīng)過多次的節(jié)能和調(diào)速等因素的提升，目前在各行業(yè)中已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。變頻器之所以得到廣泛的應(yīng)用，主要是憑借較好的調(diào)速性能、較高的功率因數(shù)以及能實現(xiàn)軟啟動模式等優(yōu)勢，能夠在節(jié)能方面不斷開發(fā)，下面將對其原理和應(yīng)用做出分析。

1.變頻器概述

根據(jù)變頻器的工作方式可分為交-交和交-直-交兩種變頻器。第一種變頻器將工頻交流電轉(zhuǎn)為電壓及頻率能夠控制的交流電，因此也稱為直接式變頻器；第二種變頻器是將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，這個過程是利用整流器來實現(xiàn)的，再將其轉(zhuǎn)換為電壓及頻率可以控制的交流電，因此也稱為間接式變頻器。我國目前使用較為廣泛的是后者。

1.1整流器

我國變頻器中采用的整流器一般都是二極管交流器，主要功能就是將工頻交流電轉(zhuǎn)化為直流電，除此之外還能利用兩組晶體管變流器組成可逆變流器，主要優(yōu)勢是電流可逆從而運轉(zhuǎn)可再生。

1.2逆變器

與整流器恰好相反，逆變器主要功能是將整流器處理后得到的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，且電壓和頻率都能滿足異步電動機運行的所有要求。

1.3控制電路

控制電路主要功能是為電動機電路提供信號回路，具體包含電壓監(jiān)測、電流監(jiān)測、電壓運算、頻率運算以及逆變器保護電路等?？刂齐娐穼δ孀兤骱驼砥鞯目刂浦饕揽烤€路回饋信息為主要根據(jù)，從而保證正常的頻率及電壓以確保電動機正常運行。

1.4濾波電路

經(jīng)過整流器處理后得到的直流電，其電壓中的脈沖電壓相當(dāng)于電源頻率的至少六倍，經(jīng)過逆變器處理后得到的電流也會對直流電壓有較大影響。因此，為了更好的控制電壓的波動情況，可以對脈動電壓做吸收處理，主要利用電容和電感來實現(xiàn)，如果裝置容量很小，電源和主電路構(gòu)成器件有余量則可不使用電感，直接通過濾波電路來實現(xiàn)。

2.變頻器節(jié)能技術(shù)原理探討

2.1功率因數(shù)補償方式利于節(jié)能

無功功率會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱較為嚴(yán)重，而且也會增加電線的損壞，同時由于功率因素降低會導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率大幅度降低，這是最為重要的一點。因此，無功電能大部分在線路中被消耗，嚴(yán)重影響設(shè)備效率，而且還出現(xiàn)非常嚴(yán)重的浪費現(xiàn)象。而在裝置了變頻調(diào)速設(shè)備后，由于變頻器中濾波電容能夠?qū)o功損耗降到最低，因此使電網(wǎng)有功功率得以大幅度提升。

2.2變頻節(jié)能方式

依據(jù)流體力學(xué)來說，功率是壓力和流量的成績，而壓力是與轉(zhuǎn)速二次方成正比，流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，功率是與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。那么我們假定效率是固定不變的，當(dāng)調(diào)節(jié)流量降低時，則轉(zhuǎn)速下降比例與其成正比也隨之下降，功率則呈現(xiàn)三次方下降，因此其轉(zhuǎn)速與電機好點功率之間的關(guān)系接近于三次方關(guān)系。舉例說明，如果電機功率為60KW，那么將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到原來的百分之八十后，其耗電量每小時為三十千瓦，省電率不到百分之五十，但是如果將其調(diào)節(jié)為原來的一半后，耗電量每小時是六千瓦，但省電率卻高達85%。

2.3軟啟動方式實現(xiàn)的節(jié)能

大部分電機的啟動都是直接啟動，或者是通過Y/D進行啟動，啟動時電流將超過其額定電流的五六倍左右，此時過大的電流就會電機等設(shè)備以及供電電網(wǎng)造成十分嚴(yán)重的影響甚至破壞，同時對電網(wǎng)容量的要求更高。由于啟動時間段會形成較大的電流，同時還會發(fā)生振動，在振動時會對擋板及閥門造成比較嚴(yán)重的損壞，設(shè)備及管路等使用壽命也會相應(yīng)的縮短。而應(yīng)用變頻器后，變頻器裝置能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動模式，也就是啟動時電流是從零開始，而且最高也不會超過其額定電流值，因此對機電設(shè)備和電網(wǎng)的損害也就大幅降低，同時對供電容量的要求也不會非常高，設(shè)備及閥門因受到的振動降低而實現(xiàn)延長壽命的目的。

3.變頻器節(jié)能技術(shù)應(yīng)用探討

3.1變頻器升速節(jié)能技術(shù)分析

變頻器的升速過程是指從某個較為穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另外一個同樣相對穩(wěn)定的狀態(tài)的過程，通常情況下，如果這個過程產(chǎn)生的電流沒有高于額定電流，那么升速時間就會比較短。變頻器不僅僅是單純的實現(xiàn)升速或者降速，還能利用升速方式對各個時段加速度進行控制。目前使用最普遍的升速方式有三種，頻率時間的S形方式、線性方式和半S形方式。在實際的應(yīng)用過程中要根據(jù)具體情況和環(huán)境來選擇恰當(dāng)?shù)纳俜绞?，例如電梯啟動后如果在上升或下降的途中突然升速或降速都會讓使人感到很不舒服，因此可以選擇S形調(diào)速方式。但是如果是鼓風(fēng)機的使用，其低速負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，因此最好選擇半S形調(diào)速方式比較合適。

3.2變頻器過載情況下的保護功能分析

變頻器過載情況下的保護功能主要是為了保護電動機不會被燒壞，其實根本上就是保證電動機的溫度不會超過額定溫度值。低頻環(huán)境中電動機運行很可能由于散熱不好而導(dǎo)致比較嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，當(dāng)散熱過于嚴(yán)重而導(dǎo)致溫度升高超過其額定值后就很可能燒壞電動機。但是使用變頻器后，由于變頻器具有電子熱保護功能，而且在運行頻率不相同的情況下其保護曲線也都有所差異，同時其運行的頻率也比較低，連續(xù)運行的時間可以很短，從而對電機起到保護作用。

結(jié)束語：

變頻器雖然在多年前就已經(jīng)使用，但是在各方面的技術(shù)都不夠成熟，如今節(jié)能減排實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是我國所提倡的發(fā)展之路，因此變頻器節(jié)能技術(shù)得到了較為廣泛的推廣，同時各行各業(yè)也都開始關(guān)注變頻器節(jié)能技術(shù)。在引進變頻器節(jié)能技術(shù)的使用后，不僅能夠提高茶品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低能耗，還能實現(xiàn)企業(yè)更大化的經(jīng)濟效益。大慶煉化公司機電儀廠也引進了變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，同時對該技術(shù)不斷的研究和改善，爭取更好的為企業(yè)節(jié)約能源、提高效益。

參考文獻

[1]王敬怡.淺析變頻器節(jié)能技術(shù)原理及其應(yīng)用.科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2013， （14）

第3篇：變頻器原理范文

關(guān)鍵詞：變頻器原理；煤礦；提升系統(tǒng)；選用

中圖分類號：TD82 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0169-01

二十一世紀(jì)是一個經(jīng)濟快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)高度繁榮的時代，在此種時代背景之下，科學(xué)技術(shù)在發(fā)展過程當(dāng)中，對于社會的反哺作用越發(fā)的明顯。技術(shù)的應(yīng)用在很大程度之上，將會進一步提升工作效率以及工作質(zhì)量。對于煤礦行業(yè)來說，井下作業(yè)是必將會涉及到的一個問題，而在進行井下作業(yè)的過程當(dāng)中，無論是人員還是煤Y源都將會通過提升系統(tǒng)進行操作，這是煤礦行業(yè)在現(xiàn)實作業(yè)當(dāng)中必將會涉及到的一個應(yīng)用內(nèi)容。因此，對變頻器原理以及選用研究有著鮮明的現(xiàn)實意義。

1 交交變頻原理

對于交交變頻原理論述，本文將會列舉一個單相交交變頻電路，對其實際應(yīng)用方法以及相關(guān)的原理進行論述。如圖1所示，就是單相交交變頻基礎(chǔ)電路圖。

在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，當(dāng)線路當(dāng)中的P組進行工作時，則線路當(dāng)中所具有的負(fù)載電流i將會為正，而當(dāng)N進行工作得時候，則i值為負(fù)。在作用過程當(dāng)中，線路當(dāng)中的兩組規(guī)律器將會按照一個規(guī)定的頻率進行交替工作，這樣線路當(dāng)中的負(fù)載就可以得到相關(guān)頻率內(nèi)容的交流電。實際應(yīng)用過程當(dāng)中只要進一步的改變這兩組交流器相關(guān)的功率以及頻率在應(yīng)用過程當(dāng)中就可以進一步的改變系統(tǒng)的實際輸出頻率W0，這樣在實際的作用過程當(dāng)中，只有進一步改變電路的實際控制角，就可以進一步的改變輸出電壓所具有的幅值[1]。

2 交直交變頻的原理

交直交變頻器在實際的設(shè)計過程當(dāng)中，將會主要由三基礎(chǔ)部分組成而成其分別是：直流、斬波以及逆變。交直交變頻器在實際的工作過程當(dāng)中，首先將會把三相或者是單項的不引調(diào)工頻相關(guān)電源通過整流橋?qū)⑵湔優(yōu)橹绷麟?，接著再?yīng)用逆變橋?qū)嶋H作用，將直流點基礎(chǔ)性質(zhì)逆變?yōu)橐粋€頻率任意引調(diào)之下的交流電內(nèi)容[2]。

3 變頻器優(yōu)缺點以及選擇

3.1 優(yōu)點

相關(guān)變頻器在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，其實際具有的可變頻率十分穩(wěn)定，并且在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中可以不用考慮負(fù)載的實際變化情況。因為在應(yīng)用過程當(dāng)中，調(diào)定相關(guān)同步頻率是不變得，所以變頻器在現(xiàn)實的作用過程當(dāng)中，其所具有的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速并不會發(fā)生很大的偏離。同時，在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，其所具有的頻率調(diào)節(jié)十分方便，可以利用旋鈕進行手工調(diào)節(jié)或者是直接進行電信號改變進行調(diào)節(jié)同樣可以得到目的，這在很大程度上十分有利于電子自動控制以及其他設(shè)備之間的聯(lián)動[3]。

3.2 缺點

變頻器電力電子開關(guān)在應(yīng)用過程中會產(chǎn)生較大的電磁干擾，如不采取措施，這些干擾會嚴(yán)重污染電網(wǎng)，所以必須遷用經(jīng)過 EMC（電磁兼容）測試合格的品牌。其次，變頻器本身有十分鮮明的功率消耗問題，所以安裝時要注意散熱。

3.3 變頻器選擇

通常情況之下，對于使用的變頻器在很大程度之上都是進一步的根據(jù)相關(guān)應(yīng)用電機所具有的額定電流、相關(guān)的額定電壓和啟動電流等基礎(chǔ)內(nèi)容進行考慮。本文的論述內(nèi)容，對于變頻器的選擇將會基于以上各個條件都恒定的條件下進行論述。立足于現(xiàn)階段的兩種基本應(yīng)用技術(shù)所具有的優(yōu)缺點來進行分析，我們國家當(dāng)中的大型和一些特大型煤礦在實際的發(fā)展過程當(dāng)中，因為相關(guān)的交變頻將會被應(yīng)用到500KW及以上的低速電場之下。而對于一些中小型企業(yè)以及一部分類型的特大型煤礦來說，在實際的建設(shè)過程當(dāng)中，還是更加的適合與應(yīng)用到交直交變頻比較合適。對于交直交技術(shù)來說，因為其現(xiàn)階段的發(fā)展已經(jīng)得到了很好的完善，所以在實際的發(fā)展過程當(dāng)中，這部分技術(shù)已經(jīng)具有了很多的應(yīng)用經(jīng)驗以及相關(guān)的維護經(jīng)驗，所以在現(xiàn)實的應(yīng)用過程當(dāng)中，使用起來也十分的順手。

4 結(jié)語

綜上所述，我們國家是一個人口眾多的國家，煤礦資源作為現(xiàn)階段最為普及的一種資源，需要在實際發(fā)展過程當(dāng)中發(fā)揮更加重要的作用。煤礦提升系統(tǒng)是大系統(tǒng)當(dāng)中的一個重要組成部分，其在實際的建設(shè)過程當(dāng)中將會發(fā)揮十分重要的作用，是不可以缺少的一個重要內(nèi)容。本文以上內(nèi)容里立足于變頻器原理，對其在煤礦提升系統(tǒng)當(dāng)中的選用進行了論述。希望可以本文的論述，促進我們國家的煤礦行業(yè)進一步發(fā)展。

參考文獻

[1]劉昀，董湘陵，朱思國.功率單元級聯(lián)型高壓變頻器原理與應(yīng)用[J].大眾用電，2008，01：20-21.

第4篇：變頻器原理范文

關(guān)鍵詞：變頻器 諧波 危害 抑制

1、什么是變頻器的諧波？變頻器諧波是變頻器運行過程中，需要對輸入電源用大功率二極管整流（或晶體管/逆變模塊）進行逆變，在其逆變過程中，在輸入輸出回路產(chǎn)生的高次諧波。也就是說變頻器在整流、逆變過程中，輸入輸出部分會產(chǎn)生大量的高次諧波。變頻器諧波對供電系統(tǒng)、負(fù)載及其它臨近電器設(shè)備產(chǎn)生干擾。

根據(jù)傅立葉級數(shù)對諧波的分析，任何周期性變化的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波整數(shù)倍數(shù)的諧波的正弦波分量。變頻器諧波是一個周期量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍，變頻器諧波的幅值大小和諧波相對于基波的相位關(guān)系都是影響這個周期量的重要因素。通俗地說，基波頻率是50HZ，那末諧波就是頻率為100HZ、150HZ...N*50HZ的正弦波。

2、產(chǎn)生機理：實際上不限于變頻器，凡是在電源側(cè)有整流回路的，都將產(chǎn)生因其非線性引起的高次諧波。

2.1、變頻器輸入端諧波產(chǎn)生機理

變頻器的主電路一般為交一直一交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓，經(jīng)電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流電壓。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波，諧波次數(shù)通常為6n±1次高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。

2.2變頻器 輸出端諧波 產(chǎn)生機理

在逆變輸出回路中，輸出電壓和電流均有諧波。對于PWM控制的變頻器，只要是電壓型變頻器，不管是何種PWM控制，其輸出電壓波形為矩形波。其中諧波頻率的高低是與變頻器調(diào)制頻率有關(guān)，調(diào)制頻率低（如1～2KHz），人耳聽得見高次諧波頻率產(chǎn)生的電磁噪聲（尖叫聲）。若調(diào)制頻率高（如IGBT變頻器可達20KHz），人耳聽不見，但高頻信號是客觀存在。從電壓方波及電流正弦鋸齒波，用傅立葉級數(shù)不難分析出各次諧波的含量。所以，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其它各次諧波，而高次諧波電流對負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。

3、諧波干擾途徑

變頻器諧波干擾途徑還是與一般無線電干擾一樣分傳導(dǎo)和輻射，在傳導(dǎo)的過程中，與變頻器輸出線平行敷設(shè)的導(dǎo)線又會產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干擾；變頻器輸出側(cè)諧波又會輻射，對附近的無線電設(shè)備產(chǎn)生干擾，其干擾途徑如圖1所示。

4、諧波干擾的危害 。變頻器諧波污染對電力系統(tǒng)的危害是嚴(yán)重的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1、變頻器諧波降低電力設(shè)備的使用壽命。如變頻器電流諧波將會使變壓器的銅損增加。變頻器電壓諧波將增加鐵損，使其溫度上升，影響絕緣能力，并造成容量裕度減小，同時變頻器諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振。

4.2、變頻器諧波影響各種電氣元件的正常工作。變頻器輸出諧波對電動機的影響有：電機附加發(fā)熱使電機額外升溫；產(chǎn)生機械震動、噪音及過電流。變頻器諧波會使電力電容發(fā)生過載、過熱甚至損壞電容器。當(dāng)電容器與線路阻抗達到共振時會發(fā)生振動、短路、過電流及產(chǎn)生噪聲。變頻器諧波電流會使開關(guān)設(shè)備在啟動瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，破壞絕緣。

4.3、變頻器諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過中線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

4.4、變頻器諧波會引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大的增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

4.5、其他危害。變頻器諧波將使繼電保護和自動裝置出現(xiàn)誤動作，并使儀表和電能計量出現(xiàn)較大誤差；變頻器諧波對其他系統(tǒng)及電力用戶危害也很大：如對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者出現(xiàn)噪聲，降低通信質(zhì)量，重者丟失信息，使通信系統(tǒng)無法正常工作 ，變頻器諧波會對臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無法正常工作。

5、治理措施：

5.1

變頻器的隔離、屏蔽、接地。將變頻器系統(tǒng)的供電電源與其它設(shè)備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其它用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流?；蛘邔⒆冾l器放入鐵箱內(nèi)，鐵箱外殼接地。同時變頻器輸出電源應(yīng)盡量遠離控制電纜敷設(shè)，不小于50mm間距，必須靠近敷設(shè)時盡量以正交角度跨越，必須平行敷設(shè)時盡量縮短平行段長度不超過1mm，輸出電纜應(yīng)穿鋼管并將鋼管作電氣連通并可靠接地。

5.2、安裝適當(dāng)?shù)碾娍蛊?。 在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達到抑制諧波的目的，以減少傳輸過程中的電磁輻射。 通過抑制諧波電流，將功率因數(shù)由原來的（0.5-0.6）提高至（0.75-0.85）；

5.3、避免干擾輻射。 電動機和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號在不同的電纜溝分別敷設(shè)，避免輻射干擾；

5.4、變頻器正確的接地。 正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來干擾，又能降低設(shè)備本身對外界的干擾。變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開，使用短線，這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設(shè)備的輻射干擾；

5.5、縮短線路長度。 縮短線路長度，電源線和信號線單獨敷設(shè)，避免交叉，不能避免時，必須垂直交叉，絕對不能平等敷設(shè)，信號線屏蔽層不接到電機或變頻器的，而應(yīng)該接到控制線路的公共端；

5.6、線路分開。 因電源系統(tǒng)內(nèi)有阻抗

所以諧波負(fù)荷電流將造成電壓波形的諧波電壓畸形。把產(chǎn)生諧波的負(fù)荷的供電線路和對諧波敏感的負(fù)荷供電線路分開

線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷從同一電源接口點PCC開始由不同的電路饋電，使非線性負(fù)荷產(chǎn)生的畸變電壓不會傳導(dǎo)到線性負(fù)荷上去。

5.7、加裝無功功率靜止型無功補償裝置。 對于大型沖糶愿漢桑以獲得補償負(fù)荷快速變動的無功需求，改善功率因數(shù)，濾除系統(tǒng)諧波，減少向系統(tǒng)注入諧波電流，穩(wěn)定母線電壓，降低三相電壓不平衡度，提高供電系統(tǒng)承受諧波能力。而其中以自飽和電抗型SR型

的效果最好，其電子元件少，可靠性高，反應(yīng)速度快，維護方便經(jīng)濟，且我國一般變壓器廠均能制造。

5.8使用濾波模塊組件。 目前市場上有很多專門用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波模件或組件。這些濾波器具有較強的干擾能力，同時還具有防用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類用電設(shè)備有很多好處。

結(jié)束語：本文從變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手，分析了變頻器諧波產(chǎn)生的原因和危害，在此基礎(chǔ)上提出了抑制諧波常用的方法。相信隨著電力技術(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在治理諧波上將會邁上一個新的抬價。

參考文獻：

[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

第5篇：變頻器原理范文

關(guān)鍵詞：變頻液壓站、工作原理、變頻調(diào)速

中圖分類號： TG315.4 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、前言

隨著工業(yè)化的程度越來越高，交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)生了實質(zhì)性的突飛猛進，變頻調(diào)速是集電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)于一體的產(chǎn)物。在變頻調(diào)速具有絕對優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)試節(jié)電顯著，而且易于實現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)用戶的喜愛。下面來有筆者對變頻液壓站的工作原理進行解析。

二、變頻液壓站的工作原理

根據(jù)電動機學(xué)的工作原理，我們可以由其公式中看出：磁極對數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s不變的情況下,電源頻率和電動機轉(zhuǎn)速n成正比,即電動機轉(zhuǎn)速n增加，電源頻率也會隨著增加；電動機轉(zhuǎn)速n下降,電源頻率也下降。在變頻液壓站的工作原理中通過這種改變異步電動機的供電頻率,從而實現(xiàn)改變電動機的轉(zhuǎn)速,進而實現(xiàn)調(diào)速的目的。交流電動機變頻調(diào)速即為這種通過改變電源頻率實現(xiàn)的交流電機速度調(diào)節(jié)過程。

液壓泵的輸出流量公式如下:

Q=kqn/1000=0.06kdf(1-s)/p

從上述公式可以知道,電動機電源的頻率f與液壓泵的輸出流量Q成正比,也就是說電動機電源的頻率f隨著液壓泵的輸出流量Q的增加而增加，在數(shù)值上成正比。通過調(diào)節(jié)電動機電源的頻率f來變相的調(diào)節(jié)液壓泵的輸出流量Q，即為變頻液壓站的最基本的工作原理。

變頻器主要由主回路、保護回路、控制回路組成。作為變頻液壓器的主回路，其作用是直接提供調(diào)頻調(diào)壓電源給交流電動機；在變頻器中，控制回路是根據(jù)預(yù)先設(shè)定或由閉環(huán)反饋信號的方式來控制主回路,使得主回路的電壓與頻率按一定的規(guī)律調(diào)節(jié)以及輸出,主要包括：驅(qū)動回路、冷卻控制回路、輸入/設(shè)定參數(shù)回、運算回路、電壓/電流檢測回路、速度檢測回路、壓力檢測回路等組成；保護回路則為變頻器的各個部分及電動機提供完善的保護, 如過流、過載過電壓等故障的保護,將保護回路應(yīng)用在變頻器及電動機上可以使其工作具有很高可靠性。變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部分,也是變頻液壓站最為重要的部件。其控制方式主要有開環(huán)恒壓比的控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。

交流電動機在變頻液壓站中也是個重要的元件,雖然普通的交流電動機也能實現(xiàn)變頻控制,但因為結(jié)構(gòu)較大,慣性大,其節(jié)能效果不是特別明顯,控制精度較差,所以有很多的研究機構(gòu)和廠家在減小交流電動機轉(zhuǎn)子的慣性、增強輸出扭矩做了很多的研究,且取得不少的成果。例如在日本大金工業(yè)株式會社的專利產(chǎn)品IPM電動機的轉(zhuǎn)子中心鑲?cè)肓怂臈l稀土類磁石；磁石在定子產(chǎn)生的磁場里會產(chǎn)生磁石扭矩；由于電磁鋼板接近磁石時,磁力線比空氣更易于通過電磁鋼板,集中在鐵的周圍,磁力線想通過最短距離將鐵拉向左側(cè), ,形成向左磁阻力,S極的磁力線變短,從而在箭頭方向因磁阻扭矩產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力；IPM電動機的輸出扭矩=磁石扭矩+磁阻扭矩,比同等規(guī)格普通電動機的輸出扭矩大大增加,其效率達82%以上,低速能平穩(wěn)地控制在350r/min,最高轉(zhuǎn)速能達4500r/min,響應(yīng)時間達0.1s。變頻液壓站大多選用的液壓泵是定量齒輪泵,因為定量齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡單,低速自吸能力強；溢流閥在系統(tǒng)中的作用是安全閥,冷卻器、過濾器、空氣過濾器、液位計等元件的作用跟普通的液壓系統(tǒng)是一樣的。

三、變頻液壓站的優(yōu)缺點

1、優(yōu)點

變頻液壓站相對于傳統(tǒng)的容積控制是一種具有全局型的新型節(jié)能傳動方式,具有以下幾方面的優(yōu)點:

（1）實現(xiàn)了制動能的能量回收。

（2）節(jié)能效果明顯,比傳統(tǒng)的容積控制液壓系統(tǒng)節(jié)能10%~60%。

（3）可以省去帶有復(fù)雜變量機構(gòu)的變量泵,而采用定量泵+變頻器+交流電動機的形式。

（4）調(diào)速范圍更廣。

（5）控制特性更高，因為其內(nèi)置了PID控制和采用無速度反饋矢量控制。

（6）采用了定量泵設(shè)置,大大降低了噪聲的影響。

2、缺點

（1）相對于大功率的交流電動機來說,變頻液壓站的轉(zhuǎn)動慣量大,以及變頻器的能力的限制,使得其響應(yīng)速度變慢,控制精度降低；

（2）低速穩(wěn)定性差。由于液壓泵的轉(zhuǎn)速過低,自吸能力下降,低頻時會產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩,致使電機轉(zhuǎn)速波動,導(dǎo)致低頻力矩不足。

四、變頻液壓站的應(yīng)用

變頻液壓站因為它調(diào)速性能良好、節(jié)能效果明顯等因素的影響,所以在液壓電梯、注塑機、液壓振動篩、飛機、液壓抓斗、機床、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制磚廠等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,我國電機的總裝機容量已達4億千瓦,年耗電量達6000億千瓦每時,約占工業(yè)耗電量的80%。我們相信隨著我國廣大企業(yè)節(jié)能意識的增強和變頻液壓技術(shù)的發(fā)展,變頻液壓站的應(yīng)用會更加廣泛。

五、交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的研究方向

從上世紀(jì)70年代以來，在電力電子技術(shù)和控制理論的高速發(fā)展規(guī)模下,變頻調(diào)速技術(shù)獲得了跨越式的進展。交流電動機變頻調(diào)速的優(yōu)勢豬油有一下幾個性能：效率較高、調(diào)速性能優(yōu)越、啟制動性能、高功率因數(shù)、高節(jié)能效果。巨大的優(yōu)勢也使得交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，被國內(nèi)外稱之為最有發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)速方式。目前，交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)已成為了節(jié)能、改善環(huán)境、改善工藝流程的提高產(chǎn)品質(zhì)量推動技術(shù)進步的一種主要手段。

交流電動機變頻調(diào)速主要有如下一些優(yōu)點:

（1）實現(xiàn)平滑啟動,進而減輕機械的沖擊力,達到保護機械設(shè)備的目的。

（2）節(jié)電效果突出。

（3）調(diào)速范圍較為廣泛,可以實現(xiàn)普通異步電動機的無級調(diào)速。

（4）啟動需求電流較小,另一表現(xiàn)就是啟動轉(zhuǎn)矩大。

（5）調(diào)節(jié)電壓大小和頻率快慢可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或者恒功率調(diào)速。

（6）對電動機具有保護功能,降低電機的維修費用。

直流電動機和交流電動機相比，而交流電動機的體積更小,重量輕，價格上相對較低,運行性能也較直流電動機優(yōu)良,維護量小,因此交流電動機在各行各業(yè)的應(yīng)用也比直流電動機廣泛。所以，在選擇變頻調(diào)速時，對交流電動機進行變頻調(diào)速具有更大的實用性。液壓動力傳動在工業(yè)生產(chǎn)上也有很大的應(yīng)用。其優(yōu)點有：調(diào)速方便、傳動平穩(wěn)、功率體積比大，但是液壓動力傳動的缺點卻是至關(guān)重要的，因為其能量利用率不高,以至于較低了整機系統(tǒng)的工作效率。因此，節(jié)能一直是提升液壓動力傳動工作效率的主要困擾之一。但交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使得這一問題得到解決。交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)可以改變供電電源的頻率從而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的速度調(diào)節(jié),使電機始始終處在高效率的工作狀態(tài)。將交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)用于液壓系統(tǒng),如簡化液壓回路,減少液壓系統(tǒng)的能量損失,降低噪聲等液壓系統(tǒng)的一些缺點,交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)與液壓系統(tǒng)的結(jié)合還有一個更重要的作用，那就是減少液壓系統(tǒng)的能量損失,提高整個系統(tǒng)的效率。

六、結(jié)語

綜上所述，在進入21世紀(jì)以來，交流變頻液壓調(diào)速技術(shù)在工業(yè)中各行各業(yè)中正逐步展開應(yīng)用。本文從交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的研究方向介紹了變頻液壓站工作原理、優(yōu)缺點及其應(yīng)用。現(xiàn)如今，社會潛力巨大，變頻液壓技術(shù)現(xiàn)逐步向主控一體化、變頻控制的高性能化、變頻器的環(huán)保化、變頻器與電機的整體化、變頻控制系統(tǒng)的全數(shù)字化、高復(fù)合液壓的高功率控制的方向發(fā)展，相信在不久的將來，變頻液壓技術(shù)一定會給人類帶來更多意想不到的驚喜。

參考文獻：

趙秀娟 李建平：《淺議液壓傳動技術(shù)在自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用》，《科技與生活》,2011年

第6篇：變頻器原理范文

物品提升機械是國民經(jīng)濟各行業(yè)不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備，在各工礦企業(yè)中大量使用，如工廠的行吊、港口碼頭的塔吊、礦井提升機、高爐卷揚機、民用電梯、軋機升降臺、以及油田抽油機等，都是典型的提升機械。這類設(shè)備大多采用繞線式電動機作為主驅(qū)動，用于提升或下放重物，具有典型的位能負(fù)載特性。

由于啟動及調(diào)速成等方面的需要，通常都是在繞線式電動機的轉(zhuǎn)子回路串接電阻，從而降低電機啟動電流，并實現(xiàn)電動機的分級調(diào)整。這種控制方式帶來如下弊端：

1、轉(zhuǎn)子回路串接電阻，消耗電能，造成能源浪費。

2、電阻分級切換，實現(xiàn)有級調(diào)速，設(shè)備運行不平穩(wěn)，引起電氣及機械沖擊。

3、再生發(fā)電時，機械能回饋電網(wǎng)，造成電網(wǎng)功率因數(shù)低。尤其在供電饋線較長的應(yīng)用場合，會加大變壓器、供電線路等方面的投資。

4、接觸器頻繁投切，電弧燒傷觸點，影響接觸器的使用壽命，設(shè)備維修成本較高。

5、繞線電動機滑環(huán)存在的接觸不良問題，容易引起設(shè)備事故。

隨著交流電動機變頻調(diào)速器的應(yīng)用和普及，人們已開始淘汰繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速這一落后的調(diào)速方式，采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)取而代之，實現(xiàn)了提升機械的平滑調(diào)速和節(jié)能運行，并將電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高到0.95以上，同時省去了調(diào)速接觸器、正反轉(zhuǎn)接觸器等軟件，完全解決了傳統(tǒng)提升機械的存在的固有缺陷，使設(shè)備性能行到極大提高。

二、位能負(fù)載的調(diào)速特性

提升機械用于提升或下降位能負(fù)載，無論是過平衡或欠平衡配置，必然存在電動和再生發(fā)電兩個工作區(qū)，繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速時，通過電阻的分級切換和正反轉(zhuǎn)接觸器切換，實現(xiàn)有級調(diào)速和正反轉(zhuǎn)控制。其中，工作點1和工作點2為電動狀態(tài)，工作點3為能耗制動狀態(tài)，工作點4為再生發(fā)電機狀態(tài)。

變頻調(diào)速特性為一組平行的曲線，同于變頻器的頻率可以連續(xù)可調(diào)，因而能夠?qū)崿F(xiàn)平滑無級調(diào)速。圖二中1區(qū)為電動區(qū)，2區(qū)為再生發(fā)電區(qū)，電能回饋至變頻器的直流側(cè)，通過制動組件泄放。

三、變頻器的容量選擇

提升機械采用變頻器進行控制時，可以遷用鼠籠型電動機，對于原使用繞線式電動機的提升機械，可將繞線式電動機的轉(zhuǎn)子短接，當(dāng)作籠型電機使用。常用的電動機為YZ系列鼠籠型電動機和YZR系列繞線型電動機，這兩個系列的電動機，都是以工作制S3及負(fù)載持續(xù)率40%的定額作為基準(zhǔn)定額。電動機的額定值選定后，應(yīng)選擇相應(yīng)的變頻器容量。

YZ和YZR系列電動機的過載力矩一般為2.2―2.8倍，為了充分發(fā)揮電動機的負(fù)載能力，提高起重設(shè)備的安全性能，采用變頻器進行控制后，必須保證變頻器－電動機系統(tǒng)具有2.2―2.8倍的過載能力。由于普通變頻器的過載能力一般為150%一分鐘，瞬態(tài)過載力矩只能達到180%―200%，因此必須提高所適配的變頻器容量，以便提高變頻器－電動機系統(tǒng)的瞬時過載能力。

由上述可知，只要把變頻器的容量提高20%左右，即可使變頻器―電動機系統(tǒng)的瞬時過載能力提高到2.0―2.4倍，基本滿足要求。因此，應(yīng)選擇變頻器額定容量為電動機額定容量的120%以上，即把變頻器的容量提高一個等級。如45KW的電動機，應(yīng)配置55KW的變頻器，且變頻器應(yīng)具有較大的過載能力，過載率在150%一分鐘以上。

四、制動組件的合理選用

再生發(fā)電時機械能被轉(zhuǎn)換成電能，回饋到變頻器直流側(cè)的電容器上，其結(jié)果將使直流回路的電壓升高，當(dāng)電壓升高到某一設(shè)定值（如750V），制動單元自動控制放電用開關(guān)管導(dǎo)通，電能向制動電阻上泄放。制動單元動作后，泄放的能量大于回饋能量，直流回路的電墳開始下降，當(dāng)它下降到某一設(shè)一值（如630V），則制動單元自動控制放電用開關(guān)管關(guān)閉，停止放電。這一充電與放電過程由變頻器和制動組件自動完成，維持直流回路電壓在一個安全的范圍之內(nèi)。由上述可知，選擇制動組件的基本原則是：

1、制動組件的最大瞬時放電能量大于等于最大瞬時回饋能量。

2、制動組件的平均放電能量大于等于平均回饋能量。

通常，制動組件的最大瞬時放電能力由其放電開關(guān)管的額定電流所決定，而平均放電能力則取決于制動電阻的額定功率大小。

五、調(diào)速控制方法

采用變頻調(diào)速控制的提升機械仍可使用傳統(tǒng)的速度控制方法，如行吊的速度控制，仍使用傳統(tǒng)的凸輪控制器，不同的檔位給出了上升或下降方向指令和多級速度指令，輸入到變頻器的控制端，實現(xiàn)方向控制和調(diào)速?，F(xiàn)在已有行吊變頻專用控制器推出，應(yīng)用它可以簡化控制系統(tǒng)設(shè)計，減少故障點。變頻調(diào)速器還可提供更為先進的閉環(huán)控制方法，如配合工藝實現(xiàn)提升和下降的不同速度運行等。某鋼鐵廠軋機升降臺采用變頻傳動，為了實現(xiàn)電動機與液硬度平衡機構(gòu)的協(xié)調(diào)控制，應(yīng)用先進的控制技術(shù)實現(xiàn)了不同平衡力矩下的變速控制，在不增加變頻器容量的情況下解決了液硬度平衡系統(tǒng)的冷起動問題。

第7篇：變頻器原理范文

關(guān)鍵詞 半導(dǎo)體制冷 珀爾貼效應(yīng) 恒溫箱 制冷片 驅(qū)動電路

中圖分類號：TN37 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

便攜式樣品恒溫箱是衛(wèi)生防疫、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林畜牧、生物實驗、工業(yè)化工等行業(yè)和大專院校、科研機構(gòu)、部門實驗室或生產(chǎn)單位的重要的實驗設(shè)備。由于便攜式樣品恒溫箱具有特定的使用范圍和專業(yè)性強的特點，因此對該產(chǎn)品有著特別的要求。在各種制冷技術(shù)中，半導(dǎo)體制冷由于具有體積小、重量輕、作用速度快、可靠性高等特點，近年來在國內(nèi)外得到廣泛的重視，因此，半導(dǎo)體制冷技術(shù)在研發(fā)便攜式樣品恒溫箱產(chǎn)品方面具有不可替代的優(yōu)勢。

1 半導(dǎo)體制冷技術(shù)原理及其優(yōu)、缺點

1.1 半導(dǎo)體制冷原理

半導(dǎo)體制冷是建立在溫差電效應(yīng)基礎(chǔ)上的，所以半導(dǎo)體制冷也稱溫差電制冷。如果把兩種不同的金屬導(dǎo)線的一端連在一起，另一端接上直流電源，則一端將會產(chǎn)生吸熱（制冷）效應(yīng)，另一端產(chǎn)生放熱效應(yīng)（圖1），這就是著名的珀爾貼效應(yīng)。

事實上，組成溫差電制冷器的材料不是任意兩種不同金屬就能達到理想效果的。一般是取N型和P型兩種半導(dǎo)體組件組成熱電堆。圖2為半導(dǎo)體制冷器工作原理圖。

直流電流沿回路依次從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體，然后又從P型半導(dǎo)體流向N型半導(dǎo)體，電流這樣連續(xù)流過去，半導(dǎo)體的A、B兩端便產(chǎn)生吸、放熱現(xiàn)象。如果不斷地把放熱端B的熱量移走，那么A端就不斷地向周圍吸取熱量，從而達到制冷之目的。

1.2 半導(dǎo)體制冷的優(yōu)、缺點

半導(dǎo)體制冷，它的優(yōu)點十分明顯：制冷迅速，操作簡單，可靠性強，容易實現(xiàn)高精度的溫度控制，無噪音污染和有害物質(zhì)排放，壽命長，穩(wěn)定性好等。但同時，也有其缺點：主要表現(xiàn)在制冷系數(shù)低，制冷量小而且電流大。半導(dǎo)體制冷效果主要取決于半導(dǎo)體材料的選擇和熱端散熱冷卻的程度。由于當(dāng)今科技，特別是電子技術(shù)的飛速發(fā)展，世界各國的科技人員從改進半導(dǎo)體材料和開發(fā)新工藝兩方面，做了大量工作，來不斷提高半導(dǎo)體制冷的制冷系數(shù)。在一些制冷量要求小，熱流量大，傳統(tǒng)蒸氣壓縮制冷不方便或不經(jīng)濟的場合，半導(dǎo)體制冷得到了很多的應(yīng)用。

2 半導(dǎo)體制冷技術(shù)在便攜式樣品恒溫箱的應(yīng)用

由于半導(dǎo)體制冷便攜式樣品恒溫箱采用箱體底部固定連接半導(dǎo)體控溫元件，半導(dǎo)體控溫元件與可充電電池固定連接，箱體的正面左上端固定連接電子溫度控制及顯示裝置，箱體上蓋和箱體內(nèi)壁固定連接保溫層的結(jié)構(gòu)形式，箱體的背后右下端固定連接電源插孔，插入家庭交流電直接使用，也可插接到汽車點煙器上，另外，在沒有交流電的情況下，還可以使用充電電池內(nèi)的電能來控制溫度。

2.3.2 半導(dǎo)體制冷便攜式樣品恒溫箱的驅(qū)動電路設(shè)計

半導(dǎo)體制冷便攜式樣品恒溫箱的最核心部件是半導(dǎo)體制冷片的控制及驅(qū)動電路，因為半導(dǎo)體制冷片根據(jù)流過半導(dǎo)體的電流方向和大小來決定其工作狀態(tài)的（電流的方向決定制冷或者制熱，電流的大小決定制冷或者制熱的程度和效果）。為了使半導(dǎo)體制冷片能夠自動進行恒溫控制，就必須設(shè)計好其驅(qū)動電路和控制電路。PID控制系統(tǒng)是目前精度較高的技術(shù)，可以用來對半導(dǎo)體制冷片的電流進行控制，以實現(xiàn)高精度的控溫效果。

A、總體框圖：見圖5。B、基于H橋的驅(qū)動電路：見圖6

當(dāng)設(shè)置OUT3為高、OUT4為低電平，OUT2為低、OUT1為高電平時，Q3和Q4斷開，Q1和Q2導(dǎo)通，電流由TEC（半導(dǎo)體制冷片）左至右；反之OUT3為低、OUT4為高電平，OUT2為高、OUT1為低電平時，Q3和Q4導(dǎo)通，Q1和Q2斷開，電流由右至左。通過單片機PID控制設(shè)置OUT1或者OUT4的PWM（脈沖寬度調(diào)制）波占空比，控制Q1或者Q4的導(dǎo)通時間來控制TEC的工作時間，從而達到控溫的效果。

2.3.3 半導(dǎo)體制冷便攜式樣品恒溫箱半導(dǎo)體制冷器的散熱裝置

熱端散熱冷卻的程度是影響半導(dǎo)體制冷效果的重要因素，所以解決好散熱問題對制冷效率的提高起到至關(guān)重要的作用。

半導(dǎo)體制冷的幾種散熱方式：（1）自然散熱，采用導(dǎo)熱較好的材料，做成各種散熱器，利用空氣的自然對流來帶走熱量，優(yōu)點是使用方便，缺點是體積較大；（2）充液散熱，它是用較好的材料做成水箱，用通液體或通水的方法降溫，缺點是用水不方便，浪費太大，優(yōu)點是體積小，散熱效果好；（3）強迫風(fēng)冷散熱，散熱器采用的材料和自然散熱器相同，使用方便，體積比自然散熱小，缺點是增加一個風(fēng)機，出現(xiàn)噪音和耗用功率；（4）“熱管”散熱器，是最常用的一種形式，它利用蒸發(fā)潛熱快速傳遞熱量。因此本半導(dǎo)體制冷便攜式樣品恒溫箱的半導(dǎo)體制冷散熱采用熱管散熱。結(jié)構(gòu)設(shè)計要點：熱管散熱熱管采用銅鋁復(fù)合管制成，冷凝段很長，而蒸發(fā)段很短，工質(zhì)為戊烷，自然對流散熱。

3 結(jié)束語

隨著目前半導(dǎo)體制冷片已經(jīng)規(guī)模化生產(chǎn)、大功率可充式鋰電池組工藝的成熟、汽車的普及、光伏電池的普及以及高精度半導(dǎo)體制冷式溫度控制系統(tǒng)技術(shù)的成熟和塑料工業(yè)的發(fā)展，為生產(chǎn)出輕便、節(jié)能、環(huán)保、高效的便攜式樣品恒溫箱提供了有利條件。便攜式樣品恒溫箱具有特定的使用環(huán)境和條件的要求，而這些要求與半導(dǎo)體制冷技術(shù)的特點又相符，因此半導(dǎo)體制冷技術(shù)在便攜式樣品恒溫箱及其類似產(chǎn)品的開發(fā)必將得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

第8篇：變頻器原理范文

[關(guān)鍵詞]電力變壓器；時頻域介電；空間電荷

中圖分類號：TQ122 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）04-0064-01

前言：變壓器的油紙絕緣介質(zhì)熱老化現(xiàn)象是電力變壓器在運行過程中最常見的問題，變壓器遇絕緣介質(zhì)熱老化，使得變壓器內(nèi)部絕緣層的絕緣性能大幅下降，對變壓器的正常使用造成了嚴(yán)重的影響。本文深入分析了當(dāng)變壓器的油紙絕緣介質(zhì)熱老化后的時頻域介電和空間電荷的特性，為相關(guān)電力工作人員在發(fā)現(xiàn)并處理變壓器的油紙絕緣熱老化問題提供解決思路。

1.變壓器油紙絕緣介質(zhì)熱老化現(xiàn)狀及影響

電力變壓器是國家電網(wǎng)的重要組成部分，保證著電網(wǎng)的高效運轉(zhuǎn)，電力變壓器的正常運行是電網(wǎng)保持穩(wěn)定狀態(tài)的基礎(chǔ)。在電力網(wǎng)絡(luò)中，由于電力變壓器負(fù)責(zé)的是電力變壓的作用，一般經(jīng)過大型變電站的電力變壓器需要改變的電壓幅度高達幾十甚至上百萬伏特，因此，為了保障電力變壓器的正常運行并減少電磁干擾現(xiàn)象，電力變壓器內(nèi)部都會設(shè)置絕緣介質(zhì)，而當(dāng)前我們使用的變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)主要采用的是油紙。油紙相較于一般的絕緣物質(zhì)，具有價格較低、絕緣效果良好的優(yōu)點，因為油紙絕緣在市場上變壓器的應(yīng)用非常的多，但是由于油紙絕緣的特殊性，在長時間的熱消耗之后，油紙絕緣的絕緣性會逐漸減弱，這是油紙絕緣老化的必然現(xiàn)象，這個時候必須及時對油紙絕緣層進行檢修更換，否則油紙絕緣介質(zhì)熱老化后，其絕緣性質(zhì)的減弱會對變壓器的正常運行造成嚴(yán)重的影響，甚至?xí)Φ貐^(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成影響。

2.變壓器的熱老化形式

2.1 變壓器絕緣油老化

電力變壓器油紙絕緣熱老化現(xiàn)象的發(fā)生，其中一個重要的老化形勢是油紙絕緣中存在的絕緣油發(fā)生的老化的現(xiàn)象。油紙絕緣的效果，與油紙所包含的絕緣油是密不可分的，穩(wěn)定可靠的油紙絕緣油，能夠使得油紙絕緣層表現(xiàn)出極為優(yōu)異的絕緣效果，但是由于油紙絕緣層的油一般是為烷烴混合物，其穩(wěn)定性會隨著電力變壓器放出的熱量以及電磁感應(yīng)現(xiàn)象而降低。在電力變壓器運轉(zhuǎn)的過程中，電磁感應(yīng)現(xiàn)象是不可避免的，而電力變壓器運轉(zhuǎn)過程中由于內(nèi)阻的存在，產(chǎn)生熱量也是正常的現(xiàn)象，但是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的微小電弧以及電流產(chǎn)生熱量與變壓器絕緣油混合在一起，電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電荷量經(jīng)過長期的積累，達到一定的數(shù)量，會產(chǎn)生許多自由電子在電力變壓器內(nèi)部沖撞，當(dāng)電子碰到絕緣油的瞬間，就會使變壓器絕緣油中的碳氫鍵、碳碳鍵發(fā)生斷裂，在合適的條件下生成揮發(fā)性氣體，絕緣就在這種緩慢的化學(xué)反應(yīng)之下不斷的被消耗。若變壓器一直保持運轉(zhuǎn)，變壓器的溫度就會逐漸升高，隨著溫度的升高，再加上電力變壓器內(nèi)部自由電子的不斷產(chǎn)生，又會促進這種化學(xué)反應(yīng)的快速進行，長此以往，電力變壓器的油紙絕緣層內(nèi)部的絕緣油會不斷的被消耗，當(dāng)消耗量達到電力變壓器絕緣效果的臨界值時，其絕緣性便很難再發(fā)揮正常的作用，最終導(dǎo)致電力變壓器的絕緣油紙熱老化，使得變壓器難以正常的運轉(zhuǎn)，影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。

2.2 變壓器絕緣紙老化

電力變壓器油紙絕緣熱老化現(xiàn)象，絕緣介質(zhì)的絕緣紙也是容易發(fā)生老化現(xiàn)象的部分。電力變壓器絕緣油紙所使用紙一般與正常的紙張沒有差異，為標(biāo)準(zhǔn)的纖維素組成的紙張，其主要作用是吸收絕緣油形成絕緣油紙，兩者相互結(jié)合才能發(fā)揮出良好的絕緣效果。絕緣紙老化，一般是絕緣紙中所包含的纖維素發(fā)生老化，纖維素老化的速度，一般與溫度、水分、氧氣等因素有關(guān)。溫度是造成絕緣紙的纖維素成分分解的重要原因，纖維素是有葡萄糖分子相互連接組成的大分子結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)在一定程度上是具有穩(wěn)定性的，但是隨著溫度的升高，纖維素內(nèi)部的葡萄糖連接的化學(xué)鍵會逐漸斷裂，當(dāng)溫度升高到一定程度時，葡萄糖內(nèi)部的化學(xué)鍵也開始發(fā)生斷裂，最終生成二氧化碳和水，長此以往，絕緣紙的纖維素含量越來越少，就很難再吸附絕緣油，最終使得油紙絕緣失去應(yīng)有的絕緣效果。水分和氧氣同樣會對絕緣油紙造成較大的影響，由于絕緣油屬于碳氫有機物，其暴露在空氣中會吸收一定的水分與氧氣，吸收的水分會加速的纖維素的水解，而氧氣的增加虎加快纖維素的氧化速度。

3.油紙絕緣熱老化后的特性

3.1 時頻域介電特性

時頻域介電特性是研究電力變壓器的油紙絕緣熱老化后重要的特性之一，可以通過時頻域介電特性深入了解油紙熱老化后對絕緣性的影響。研究時頻域介電，首先要對變壓器進行時頻域介電測試，從原理上分析，時頻域介電的變化，是由于電力變壓器內(nèi)部電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電場造成的，在電力變壓器長期的運行過程中，油紙絕緣層的介電常數(shù)隨著電力變壓器的運行而不斷變化，可以通過電流、電容等對時頻域介電進行測試。測試油紙絕緣層的時頻域介電，可以取一定的絕緣油紙，先對油紙進行加熱， 模擬電力變壓器產(chǎn)生的熱變化過程中，將變化后的油紙放于容量瓶，保持容量瓶的氣壓與外界氣壓持平，然后再進一步進行熱老化過程，在熱老化的過程中分時段取出一部分試樣進行測量時頻域介電。測定熱老化后的絕緣油紙可以得到，經(jīng)過長期的老化，絕緣油紙的時頻域介電變化較大，而絕緣層的介質(zhì)常數(shù)卻沒有發(fā)生改變。因此，當(dāng)油紙絕緣層老化時，電力變壓器的性能一定會受到影響，主要是由于油紙絕緣層熱老化后頻域介電的變化，最終使得油紙絕緣效果變差，造成電力變壓器容易發(fā)生故障，對電網(wǎng)的安全運行造成隱性的危害。

3.2 空間電荷特性

了解電力變壓器的油紙絕緣熱老化后的空間電荷特性，可以起到幫助電力檢修人員及時發(fā)現(xiàn)油紙絕緣熱老化的作用?？臻g電荷特性的測試，一般采用電聲脈沖（PEA）進行，電聲脈沖通過聲電傳感器，可以實時的反映出油紙絕緣層空間電荷的特性。測試空間電荷特性的過程中，主體的模擬過程與測試時頻域介電相似，在模擬油紙絕緣熱老化的過程中，要重點注意電力脈沖的使用，從而保證能夠測得穩(wěn)定可靠的空間電荷數(shù)據(jù)。對空間電荷的變化情況進行分析，隨著時間的推移，絕緣油層周圍的電場強度越來越大，溫度越來越高，造成了部分空間電荷參數(shù)發(fā)生明@的變化，使得去極化電量逐漸增大，最終造成絕緣層的絕緣效果難以產(chǎn)生作用，對電力變壓器的正常運行造成影響。通過空間電荷特性的測定，我們可以根據(jù)空間電荷在電力變壓器油紙絕緣熱老化現(xiàn)象發(fā)生時的變化情況，能夠在檢修人員檢修油紙絕緣層效果時反映給檢修人員油紙絕緣層老化程度的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而能夠及時對油紙絕緣熱老化現(xiàn)象進行控制，從根本上保證電力變壓器的正常運行，使得整個電網(wǎng)能夠保持相對的穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

本文分析了我國當(dāng)前電力變壓器油紙絕緣熱老化問題的現(xiàn)狀，詳細介紹了油紙絕緣熱老化的過程，并在模擬油紙絕緣熱老化的過程中，探究了變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性以及它們的變化對電力變壓器造成的影響。在電力變壓器的使用過程中，一定要關(guān)注油紙絕緣層老化的問題，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 張邁.關(guān)于變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性研究[J].電子測試，2016，20：44-45.

第9篇：變頻器原理范文

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器 功率單元 低損耗絕緣柵雙極型晶閘管（IGBT） 脈沖寬度調(diào)制 脈沖幅度調(diào)制

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化企業(yè)的機器設(shè)備的自動化程度和精度越來越高，現(xiàn)代化企業(yè)的設(shè)備具有大型化、專業(yè)化、高速化、精密化、高智能自動化的特點，隨之而來的設(shè)備專業(yè)知識和維修技術(shù)的難度相應(yīng)提高，攀鋼提釩煉鋼廠也是如此，尤其是高壓變頻技術(shù)在鋼廠的應(yīng)用精度高、范圍廣，而點檢、維修的技術(shù)難度大。

二、提釩煉鋼廠高壓變頻器的應(yīng)用范圍

提釩煉鋼廠采用了國內(nèi)外等七大公司的高壓變頻技術(shù)，包括北京利德華福電氣技術(shù)有限公司、日本東方日立、東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司、美國羅克韋爾公司、美國羅賓康公司、法國阿爾斯通公司、深圳海力科，分別使用的高壓變頻器有：HARSVERT-A（11臺）、DHVECTOL-DI03000/06B（1臺）、東方日立（2臺）、Power Flex7000(2臺)、NBH（1臺）、ALSPA MD2000（2臺）、ZINVERT-A9H500/10Y（2臺），主要用于攀鋼提釩煉鋼廠的大慣量除塵風(fēng)機和水泵電機的控制。

三、轉(zhuǎn)爐高壓變頻器在提釩煉鋼廠使用中實際存在的問題

1、在轉(zhuǎn)爐區(qū)域應(yīng)用范圍廣：

主要用于7座轉(zhuǎn)爐的一、二次除塵、脫硫Ⅰ-Ⅴ部除塵、老轉(zhuǎn)爐地下料倉除塵的大慣量風(fēng)機。

2、影響范圍大：

影響7座轉(zhuǎn)爐和5部脫硫的生產(chǎn)及環(huán)保。

3、使用的廠家多，維修技術(shù)難度大：

包括北京利德華福電氣技術(shù)有限公司、日本東方日立、東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司、美國羅克韋爾公司、美國羅賓康公司、法國阿爾斯通公司。

4、變頻器的規(guī)格型號功率差異大，通用性差，備件組織難度大：

分別使用的高壓變頻器有：HARSVERT-A06/300( 07017)3000KW（1臺）、HARSVERT-A06/170 1600KW（2臺）、HARSVERT-A06/410 4000KW（1臺）、HARSVERT-A06/220 1800KW（2臺）、HARSVERT-A06/300( 07180) 800KW（1臺）、DHVECTOL-DI03000/06B 3000KW（1臺）、I07D022 3000KW（2臺）、Power Flex7000 3500KW(2臺)、NBH 3500KW（1臺）、ALSPA MD2000 2040-690 2000KW（2臺）。

5、使用年限久，部分關(guān)鍵備件已經(jīng)更換多次，機旁儲備大部分是修復(fù)件：

轉(zhuǎn)爐區(qū)域的高壓變頻器大部分是在05、06年上線使用的，已經(jīng)更換過多次功率單元、主控板、電源模板等關(guān)鍵備件，線下的大部分是修復(fù)件。

6、部分進口高壓變頻器運行顯示界面是英文版本，這就要求點檢、維護人員具有一定的專業(yè)英語水平，而現(xiàn)有的點檢、維護人員的專業(yè)英語知識比較低，增加了設(shè)備點檢、維護人員診斷、處理故障的難度。

7、高壓變頻器的結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜，專業(yè)知識性強，內(nèi)部程序為廠家鎖定，而現(xiàn)有的點檢、維護人員的專業(yè)理論知識比較膚淺，只能處理簡單的故障，而對于復(fù)雜的故障，只能憑經(jīng)驗或束手無策，這樣增加了處理故障的時間。

8、高壓變頻器屬于在高強度的電壓下運行的設(shè)備，一般在6000伏以上，而現(xiàn)有的點檢、維護人員對高壓設(shè)備的性能了解甚少，這樣在檢修和維護時，存在著一定的安全風(fēng)險。

四、認(rèn)真學(xué)好高壓變頻器知識，研究高壓變頻器維修技術(shù)

1、了解并掌握變頻器原理以及基本知識

1.1什么是變頻器？

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能的控制裝置。

1.2變頻器的基本結(jié)構(gòu)

變頻器是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。

1.3變頻器的分類

變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

1.4 PWM和PAM的不同點是什么？

PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調(diào)制) 縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。

1.5電壓型與電流型有什么不同？

變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。

2、掌握高壓變頻器關(guān)鍵部件的系統(tǒng)原理及特點