襄城专业的变频器

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器在空压机节能改造中的应用
2019-07-02 08:50 技术/安全
1、空压机在工业生产中有着广泛的应用。空压机的种类有很多，有活塞式空压机、螺杆式空压机、离心式空压机，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。该供气控制方式虽然原理简单、操作简便，但存在能耗高，进气阀易损坏、供气压力不稳定等诸多问题。随着社会的发展和进步，高效低耗的技术已愈来愈受到人们的关注。在空压机供气领域能否应用变频调速技术，节省电能同时改善空压机性能，提高供气品质就成为我们关心的一个话题。


2、空压机工作原理


目前空压机上都采用两点式控制（上、下限控制）或启停式控制（小型空气压缩机），也就是当压缩气体气缸内压力达到设定值上**，空压机通过本身气压或油压关闭进气阀，小型空气压缩机则停机。当压力下降到设定值下**，空压机打开进气阀，小型空压机则又启动。传统的控制方式容易对电网造成冲击，对空压机本身也有一定的损害，当用气量频繁波动时，尤其明显。


正常工作情况下，空气被压缩到储气罐。空压机各点的检测（包括压缩空气温度、压力，镙杆温度、冷却水压力、温度和油压、油温等等）和整体控制由主控制单板机控制。当空压机出口压力达到设定值上**，通过油压分路阀关闭进气口，同时打开内循环管路，作自循环运行。此时用气单位继续用气。当压力下降到设定值下**，油压分路阀关闭循环管路，打开空气进口，空气又由过滤器经压缩到储气罐中。在静态，原起动方式（Y-△），及加载、卸载时对电网供配电设备及镙杆都会造成较大的冲击。尤其是能源的严重浪费。主电机转速下降，轴功率将下降很多。节能潜力相当大。)变频节能的效果是十分显著的，特别是调节范围大的系统及设备，通过实际应用可以直观的看出在流量变化时只要对转速（频率）稍作改变就会使轴功率有更大程度上的改变，就因有此特点使得变频调速（节能）方式成为一种趋势并且不断深入的应用于各行业及其各种调整领域。


3、加、卸载供气控制方式存在的问题


3.1耗能分析


我们知道，加、载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是较低压力值，即能够保证用户正常工作的较低压力。一般情况下， Pmin、Pmax之间关系可以用下式来表示：CPmax=（1+δ）Pmin 是一个百分数，其数值大致在10%～25%之间。


而若采用变频调速技术可连续调节供气量的话，则可将管网压力始终维持在能满足供气压力上，即Pmin附近。


由此可知，在加、卸载供气控制方式下的空压机较之变频系统控制下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分：


（1）压缩空气压力


**过Pmin所消耗的能量


在压力达到Pmin后，原控制方式决定其压力会继续上升（直到Pmax）。这一过程同样是一个耗能过程。


（2）卸载时调节方法不合理所消耗的能量


通常情况下，当压力达到Pmax时，空压机通过如下方法来降压卸载：关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。


3.2其它不足之处


（1）靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。


（2）频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到**。


4、 恒压供气控制方案的设计


针对原有供气控制方式存在的诸多问题，经过上述分析，应用变频调速技术进行恒压供气。通过压力变送器采集实际压力P送给PID智能调速器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时，该方案可增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。


5、技术指标和配置


磁场定向矢量控制，电机变量完全解耦，电流闭环。


采用美国TI公司较新款高性能32位电机控制**DSP，高速完成复杂准确的控制算法，国内一家产品化应用。


调速精度：0.01HZ


调速范围：0.5-600.00HZ


冲击负载：180%电机额定转矩，2秒内不跳脱。


低频转矩：0.5Hz，150%额定转矩输出。


150%额定转矩加速和减速。


内置多功能组合数字PID调节器。


内置标准485数据接口。


可编程开关量输入端口：8位，输出端口：2位，。


可编程继电器输出端口：1路，常开/常闭可选。


可编程模拟量输入端口：4通道，输出端口：1通道。


电压可设定电源：1路。


端子控制电源：1路。


独立风道、无触点软启动开关、低电感直流母线排高可靠性设计。


6、 改造效果


（1）整套改造装置并不改变空压机原有控制原理，也就是说原空压机系统保护装置依然有效。并且工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁，从而大大的提高了系统的安全、可靠性。


（2）空压机改造工程安装完毕后，一次试车成功，运行稳定，空压机振动和噪声大减低。


（3）除缓冲缸压力在部分频率时增大0.2公斤外，油压、油温及各点的检测数据均在


安全数值内被优化。


（4）变频改造后，起动为软起动，运行时无卸载和加载冲击电流现象，空压机本身的机械性冲击大大减小。


（5）在保证管网供气的情况下，电流大大降低，基本不出现满载现象，一般在40Hz左右，和以前相比，节电率在30%以上，约10个月可以收回投资。


（6）空压机、供配电设备及机械设备因供气稳定，维修量大大减小，综合效益明显。


（7）改造后空压机的运行安全、可靠，同时达到了用气的工艺要求

变频器主要用来给电动机调速度，有两方面应用：
1、节能，主要是风机水泵类负载，采用变频器后比直接电网运行省电，所以节能，省电比率可以达到50%以上，具体节能效果与电机运行的工艺有关。电机经常运行在低速度时能大量节能，如果电机始终是满负荷运行，那么也没有必要采用变频器。
2、工艺要求，在冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭等行业，有的工艺不允许电机直接启动，需要由变频器调速和协调工作才能满足工艺要求。这是必须采用变频器的。比如冶金行业需要采用变频器的电机大概达到70%。

变频器的工作原理
概述
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类
变频功率分析仪
变频功率分析仪(5张)
：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路
整流器
大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。
平波回路
在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。
逆变器
同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
变频器
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
PWM和PAM的不同点
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅值调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什么不同？
变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
基本组成
变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。
整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。
高容量电容：存储转换后的电能。
逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。
控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。
给定方式编辑
变频器常见的频率给定方式主要有：操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通讯方式给定等。这些频率给定方式各有优缺点，须按照实际所需进行选择设置