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在工业领域中变频调速技术都有哪些应用方向?


大多数工业电机变频器(以下简称-VFD)是将工频交流电源转换成频率和电压可调的交流电源以实现交流电机调速的电气装置,已广泛应用于工农业生产的各个领域。所以VFD的应用知识是机电工程技术人员必备的技能之一。
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  VFD采用高性能U/f控制和矢量控制技术,提供低速大扭矩输出,具有良好的动态特性和过载能力,创新的内部互联功能具有无与伦比的灵活性。VFD可以在默认出厂设置状态下工作。是为大量简单电机变速驱动系统供电的理想变频驱动装置。用户可以根据需要设置相关参数,充分利用VFD全面完善的控制功能,服务于需要多种功能的复杂电机控制系统。

  VFD的概念

  VFD是将工频交流电源转换成频率和电压可调的三相交流电源,用于驱动交流异步电动机实现变频调速的电气装置,如下所示。
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  根据交流异步电动机的速度表达式:
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  1.电机变频驱动

  (1)使用VFD可以实现交流电机调速。由于VFD可以看作是一个频率可调的交流电源,对于现有的恒速运行的电机,只需要在电源和电机之间连接VFD及其相应的设备,就可以实现电机的调速,不需要对电机及其系统进行任何设备改造。

  (2)调速范围大,调速精度高。普通VFD的调速范围可达1:10,高性能vectorVFD可达1:1000。另外,采用VFD,这种矢量控制方式来控制感应电机的速度,也可以控制电机的输出转矩。

  (3)电机启动电流降低。电机直接启动时,工频电机的启动电流是额定电流的4-7倍,会大大增加电机线圈的电应力,产生热量,从而缩短电机的使用寿命。当VFD用于调速时,可以从零速开始零电压,按照斜率函数规律进行加速,从而限制电机的启动电流。

  (4)高速、高压、大电流控制;现在高频VFD的输出频率可以达到3000KHz,高速VFD可以驱动两极异步电机达到18万转的高转速。随着变频技术的不断发展,高频VFD的输出频率也在不断增加,而VFD的高速驱动是其调速的一大优势。

  2.能源节省

  采用变频调速,风机、水泵等负载,节能率可达10%-30%,最高可达60%。因为风扇和泵的实际功耗大约与三次方的转速成正比。近几十年来,节能VFD的应用发展迅速。据有关方面统计,我国已进行变频改造的风机和水泵的负切能力仅占总能力的5%左右,还有很大的改造空间。在这方面,风扇、泵等。采用变频调速,可节省大量电能,投资可在短时间内收回,因此应用最为广泛。成功的应用包括恒压供水、各类风机、中央空调、液压泵变频调速等。

  3.精确控制

  随着控制技术的发展,VFD除了基本的速度控制外,还增加了多种运算和智能控制功能,输出精度在0.1%-0.01%之间。VFD还配有完善的检测和保护环节,因此广泛应用于印刷、电梯、纺织、机床、生产线上的速度控制等自动化系统中。

  4.提高工艺水平和产品质量。

  VFD还广泛应用于输送、提升、挤压、机床等各种机械设备的控制领域。,可提高工艺水平和产品质量,降低设备的冲击和噪声,延长设备的使用寿命。这些机器经过变频控制后,可以简化机械设备,操作控制更加人性化。有些可以改变原有的工艺规范,从而提高整个设备的功能。

  5.新能源发电

  随着风力发电机组功率的增加,风力发电机组的叶片已经重达几吨或几十吨。控制如此巨大的转动惯量以跟上风速的变化来响应速度要求是相当困难的。近年来,变桨距风力发电机已经投入运行。一方面,叶片角度由变桨距控制;另一方面,发电机的转子电流由fanVFD控制。变桨控制是一个比较慢的过程,动作时间以秒计算,对于风速和功率输出变化很快的情况不太理想。但是VFD控制发电机转子电流频率的动作时间在毫秒级以下。

  因此,当高频风速变化时,通过大功率大负载VFD瞬时改变发电机转子电流频率,可以保证发电机组跟上风速的频繁变化,稳定发电机组的功率输出,减少对电网的不利影响,降低变桨距控制机构的工作频率,延长变桨距控制机构的使用寿命。

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