变频控制在供水泵改造中的应用

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1、变频控制及在供水栗改造中的应用摘要变频技术随着电力电子技术、电子计算机、自动控制理论等的发展已经进入一个崭新的时代。其应用也越来越广泛，特别是其在机械节能领域的应用。本文主要就低压变频控制技术及其在某厂供水泵改造中应用进行分析，来说明如何解决变频器应用中常出现的问题。引言：变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的50Hz恒定频率变成可调频率的交流电，作为电动机的电源装置。目前，变频器使用较广泛，特别是在节能领域。对许多企业来说，风机、水泵类机械的能耗占企业用电的很大一部分。过去，在自动调节方面大部分采用阀门节流控制来完成系统的要求，节流损失很大,特别是在低负荷阶段;也有采用液力联

2、轴调节，但调节精度远不如变频调节。现阶段，许多单位都在进行风机、水泵类机械的变频改造。但在实际中常遇到变频器选择不合理引起电动机发热、变频器发热、误动作等不能充分发挥变频调速的效果；变频器安装不合理，造成通风不良导致变频器温度过高等，线路及配套选择不合理，造成干扰等问题。下面主要就变频器的工作原理及对某厂供水泵变频控制改造工作进行分析，说明变频器在节能改造等方面的应用。一、变频器的基本工作原理及控制方式变频器的基本工作原理为：变流器将交流变为直流，经直流滤波后，由逆变器将它变换为频率可调的交流。为了进行电动机的调速，所给出的操作量有电流、电压、频率。在电机恒转矩的变频调速系统中，随变

3、频器输出频率的变化，还必须相应调节其输出电压，另外，在变频器输出频率不变的情况下，为了补偿电网电压和负载变化所引起的输出电压波动，也应适当调节其输出电压，其方法很多，主要有PAM和PWM两种。对于变频器来说，主回路基本上是一样的，区别主要在主回路控制方式上，需要根据电动机的特性对供电电压、电流、频率进行适当的控制。变频器主要控制方式有以下几种：1、U/f控制：异步电动机的转速由电源频率和极对数决定，改变频率时，电动机就可以调速运行。但是频率改变时，电机内部阻抗也改变，单是改变频率将产生由弱励磁引起的转矩不足、由过励磁引起的磁饱和等现象，使电动机的功率因数、效率下降。U/f控制指在改变

4、频率的同时控制变频器的输出电压，使电动机的磁通保持一定，在广范围内调速运行时电动机的效率、功率因数不下降。这种控制方式被广泛用于泵、风机类机械的节能方面。2、转差频率控制：检出电动机的转速，然后以电动机速度相对应的频率与转差频率的和给定变频器的输出频率。由于能够任意控制与转矩、电流有直接关系的转差频率，其加减速特性和限制过流的能力得到提高。此外，这种控制方式具有速度控制器，利用速度反馈进行速度闭环控制，适用于自动控制系统。3、矢量控制：异步电动机与直流电动机有相同转矩产生原理，将供给异步电动机的定子电流在理论上分为两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分

5、量（转矩电流）。此磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。矢量控制就是将定子电流分解为磁场电流和转矩电流，分别进行任意控制，同时将二者合成后的定子电流供给电动机。从而达到与直流电动机相同的控制性能。几种控制方式相比，U/f控制在控制构成上最简单，调整因数少，对电动机无特殊要求，通用性较强，不能进行转矩控制，在低速区电压调整困难，在急加减速或负载过大时，抑制过电流的能力有限，不适用于要求同步运转的用途，属开环控制；转差频率控制，其过电流抑制能力相较U/f控制强，使用速度范围有所扩大，能适用于要求同步运转的用途属闭环控制；矢量控制比其他控制方式均优越，能实现与直流电动机同

6、等以上的控制特性，可以进行转矩控制属闭环控制。二、采用变频调速节能的原理在自动调节领域内，调节手段可采用阀门节流调节、液力联轴调节等。在采用阀门节流调节时，由于存在阀门的节流作用，有节流损失，而且对阀门的要求也较高，阀门磨损严重；采用液力联轴调节，虽说比节流调节损耗小，但设备较庞大，大部分的系统用油进行调节，油系统复杂，而且调节精度远不如变频调节。而采用变频调节可以完全解决上述问题。由栗的特性曲线及管路特性曲线可知，在管路特性曲线不变的情况下，流量与转速成正比，压力与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。采用变频调节时，由于管路上出口阀门处于常开状态，阀门的节流损失降到最小，而且，

7、在管路特性曲线不发生变化时，当频率降低，转速下降，从而轴功率明显下降，直接反映有电机的电流明显下降。达到节能降耗的目的。三、变频控制在供水泵改造中的应用1、供水泵的原来情况：供水泵泵主要承担全厂工业水及生活、低压消防用水的供给，无备用泵。泵为单级双吸离心泵，型号为350S-16A，扬程为12米，流量为1130立方米/小时，转速为1450r/min,电机为Y250M-4型三相异步电动机，额定电流为102.5A，额定电压为380V,功率为55KW。正常运行中平