時(shí)間：2023-03-20 16:14:42
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1原文轉(zhuǎn)述
在《SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)》中第226頁(yè)中7.1.2關(guān)于恒壓供水主方案的討論一節(jié)中原文摘錄如下：
7．1．2關(guān)于恒壓供水主體方案的討論
通常，在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)置兩臺(tái)常用泵，供水量大時(shí)開(kāi)2臺(tái)，供水量少時(shí)開(kāi)1臺(tái)。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí)，存在著一個(gè)用1臺(tái)變頻器還是2臺(tái)變頻器的問(wèn)題，討論如下：
1．1臺(tái)泵的變頻調(diào)速方案這也是應(yīng)用得較為普遍的方案。其控制過(guò)程是：用水少時(shí)，由變頻器控制1號(hào)泵，進(jìn)行恒壓供水控制。當(dāng)用水量逐漸增加，1號(hào)泵的工作頻率達(dá)到50Hz時(shí)，將其電動(dòng)機(jī)切換成由工頻電源供電。同時(shí)，將變頻器切換到2號(hào)泵上，由2號(hào)泵進(jìn)行補(bǔ)充供水。反之，當(dāng)用水量逐漸減少，即使2號(hào)泵的工作頻率已降到0Hz，而供水壓力仍偏大時(shí)，則關(guān)掉1號(hào)泵，同時(shí)迅速升高2號(hào)泵的工作頻率，并進(jìn)行恒壓控制。
此方案的主要特點(diǎn)是：
（1）只用1臺(tái)變頻器，故設(shè)備投資少。
（2）如果用水量恰巧在1臺(tái)泵全速供水量的上下變動(dòng)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)供水系統(tǒng)來(lái)回切換的狀態(tài)。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可設(shè)置壓力控制的“切換死區(qū)”。舉例說(shuō)明如下：
設(shè)所需供水壓力為200Pa，則可設(shè)定切換死區(qū)范圍為200Pa～250Pa，控制的方式是，當(dāng)1號(hào)泵的工作頻率上升至50Hz時(shí)，如壓力低于200Pa，則進(jìn)行切換，使1號(hào)泵全速運(yùn)行，2號(hào)泵進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)用水量減少，2號(hào)泵已完全停止，但壓力仍超過(guò)200Pa時(shí)，先暫不切換，直至壓力超過(guò)250Pa時(shí)，再行切換。
（3）本方案取用電功率的計(jì)算舉例如下：
設(shè)每臺(tái)泵的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為PMN=100KW，全速時(shí)的供水流量為QN。泵的空載損耗為P0=0.1×100KW=10KW，且設(shè)在調(diào)速過(guò)程中，P0≈Const，則全速時(shí)實(shí)際用于泵水的功率為Pp=(100-110)KW=90KW。
又設(shè)每天的平均總供水流量為140%QN，則1號(hào)泵為全速，其平均取用功率為
PM1=PMN=100KW
2號(hào)泵的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的40%，其平均取用功率為
PM2=(10+0.43×90)KW=15.8KW
兩臺(tái)泵取用的總平均功率P∑為
P∑=(100+15.8)KW=115.8KW
2．2臺(tái)泵的變頻調(diào)速方案2臺(tái)水泵的電動(dòng)機(jī)都由變頻器控制，或用2臺(tái)變頻器分別控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，或用1臺(tái)容量較大的變頻器同時(shí)控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī)。后者控制較為簡(jiǎn)單，但前者的機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，即使一臺(tái)變頻器出了故障，另一臺(tái)仍可使用，轉(zhuǎn)為1臺(tái)泵的變頻調(diào)速方案。
采用2臺(tái)泵的變頻調(diào)速方案的設(shè)備費(fèi)用較高，但運(yùn)行時(shí)的節(jié)能效果卻要好得多。仍以上面的例子為例，計(jì)算如下。
采用2臺(tái)泵的變頻調(diào)速方案時(shí)，供水流量可由2臺(tái)水泵平均分擔(dān)，則每臺(tái)的平均供水流量為70%QN，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的取用電功率為
PM1=(10+0.73×90)KW=40.9KW
2臺(tái)水泵共用功率為
P∑=40.9×2KW=81.8KW
2商榷分析
2．1基本相似關(guān)系
當(dāng)一臺(tái)泵抽同一種液體僅轉(zhuǎn)速不同時(shí)，可得出所謂“比例律”公式，即
Q1／Q2=n1／n2---------------------------------------------1
H1／H2=(n1／n2)2----------------------------------------2
N1／N2=(n1／n2)3----------------------------------------3
式中N1、N2指水泵軸功率，此功率已包含了水泵的容積損失功率、機(jī)械效率損失功率、水力損失功率等。
當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變后，水泵的其它工作參數(shù)也隨著改變，一般來(lái)講，水泵不允許在額定轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上作升速運(yùn)行，但降速運(yùn)行是可以的，但也不應(yīng)在臨界轉(zhuǎn)速之下長(zhǎng)期運(yùn)行。一般來(lái)講降速范圍在（60%--100%）額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行是安全穩(wěn)定的，“比例律”也是準(zhǔn)確的。
已知轉(zhuǎn)速為n的某泵Q—H性能曲線，如果把水泵的轉(zhuǎn)速降至n1時(shí),按比例律公式1與2可繪出Q1—H1曲線，但在運(yùn)用比例律公式時(shí)應(yīng)注意，它們僅適用于同一條相似工況拋物線上的不同點(diǎn)。所以，當(dāng)已知A1點(diǎn)(Q1H1)及n時(shí)，首先要求出通過(guò)A1點(diǎn)(Q1H1)工況的相似拋物線，此拋物線也通過(guò)轉(zhuǎn)速為n1的A2點(diǎn)(Q2H2)，按比例律公式進(jìn)行計(jì)算求相似工況點(diǎn)的方法如下：
根據(jù)比例律公式可得出
H1／Q12＝H／Q2＝K
H＝KQ2
若已知A1點(diǎn)(Q1H1)，則可求出K值，在Q--H曲線圖上假定幾個(gè)流量，就可作出H＝KQ2的相似工況拋物線，此曲線不但通過(guò)A1點(diǎn)(Q1H1)，而且與水泵轉(zhuǎn)速為n1的性能曲線相交于A2點(diǎn)(Q2H2)。但管道特性曲線與相似工況拋物線不是一回事，兩者重合的可能性很小，故在實(shí)際應(yīng)用時(shí)一定要注意概念的區(qū)分，以免發(fā)生錯(cuò)誤。
當(dāng)Q—H需不變時(shí)，即某工程系統(tǒng)凈揚(yáng)程為H凈，管道已確定時(shí)，見(jiàn)圖一所示，其在不同轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行工況點(diǎn)應(yīng)為點(diǎn)A3(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為n1)、點(diǎn)A1(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為n)，但點(diǎn)A1與A3由于工況不相似，故不能用相似律公式計(jì)算。點(diǎn)A3(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為n1)與點(diǎn)A4(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為n)才是相似的工況點(diǎn)，如果水泵在轉(zhuǎn)速為n1下運(yùn)行時(shí)，A3點(diǎn)是否在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，要看對(duì)應(yīng)的相似點(diǎn)A4是否在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，如果A4點(diǎn)是水泵的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，則A3點(diǎn)就是穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，否則就不是，在工程中選擇設(shè)備時(shí)一定要注意運(yùn)行工況范圍，所選水泵的工況范圍區(qū)間應(yīng)包含A1和A4點(diǎn)，這樣系統(tǒng)運(yùn)行是穩(wěn)定的、安全的和可靠的。不然就會(huì)使工程不能充分發(fā)揮效益，甚至造成不必要的浪費(fèi)。
圖一水泵及管道性能曲線
2.2邊界條件分析
在《SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)》中的恒壓供水主方案的討論，對(duì)設(shè)置一臺(tái)變頻器與二臺(tái)變頻器系統(tǒng)所需的軸功率計(jì)算，忽略了邊界條件，其邊界條件是管道特性與工況相似拋物線完全重合的特殊情況，且系統(tǒng)不是恒壓供水系統(tǒng)，應(yīng)是圖二所示的水平供水系統(tǒng)，當(dāng)管道末端所需流量小時(shí)系統(tǒng)壓力也小，管道末端所需流量大時(shí)系統(tǒng)壓力也大的輸水系統(tǒng)，且系統(tǒng)的凈水位差為零，即管道特性曲線必須經(jīng)過(guò)零流量點(diǎn)。在這樣的前提下，書中的計(jì)算結(jié)果才是正確的，但書中的結(jié)論還不確切。
2.3書中計(jì)算誤區(qū)
書中例子假如每天平均總供水流量為140%QN，則1號(hào)泵為全速，其平均取用功率為PM1=PMN=100KW，此刻的100KW為拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量，而不是水泵運(yùn)行所消耗的軸功率，不能以此進(jìn)行相似律的計(jì)算。參見(jiàn)圖一，2號(hào)泵的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的40%，其所需功率不是15.8KW，因?yàn)橄?5.8KW功率所對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn)為水泵全速運(yùn)行的工況點(diǎn)A1(Q1H1)的相似拋物線上對(duì)應(yīng)的40%運(yùn)行工況點(diǎn)A2(Q2H2)，而對(duì)應(yīng)40%額定流量下恒壓運(yùn)行的工況點(diǎn)應(yīng)該是工況點(diǎn)A5(Q2H1)，此點(diǎn)消耗的功率要比15.8KW大。恒壓運(yùn)行各轉(zhuǎn)速下的工況點(diǎn)是壓力為某一給定的數(shù)值，即水泵運(yùn)行的點(diǎn)為一平行于Q軸的過(guò)A1(Q1H1)線上的點(diǎn)，而不能用管道特性曲線上的點(diǎn)或相似拋物線上的點(diǎn)來(lái)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
同樣采用2臺(tái)變頻調(diào)速的方案，則平均每臺(tái)供水流量為70%Qr，則每臺(tái)水泵所需功率
圖二輸水系統(tǒng)示意圖
不是40.9KW，2臺(tái)水泵共用功率也不是81.8KW了。
2.4列例說(shuō)明
我們討論問(wèn)題的前提是恒壓供水系統(tǒng)，在此前提下必須是恒壓控制，那么在這種條件下選擇一臺(tái)變頻還是兩臺(tái)變頻，其節(jié)能效果確如書上所計(jì)算的那樣嗎？其經(jīng)濟(jì)技術(shù)的合理性到底怎樣呢？同樣我們以例子進(jìn)行計(jì)算分析。系統(tǒng)各流量下水泵所需軸功率進(jìn)行了計(jì)算，見(jiàn)表一。
Q總（m3/s）
1.1Qr
1.2Qr
1.3Qr
1.4Qr
1.5Qr
1.6Qr
1.7Qr
1.8Qr
1.9Qr
一一
臺(tái)臺(tái)
變工
頻頻
變
頻
泵
Q
0.023
0.046
0.069
0.092
0.115
0.138
0.161
0.184
0.207
H
45
45
45
45
45
45
45
45
45
η
20%
42%
58%
71%
76%
81%
83%
83%
82%
P
50.8
48.3
52.5
57.7
66.8
75.2
85.6
97.9
111.4
二臺(tái)泵P軸(KW)
176.2
173.7
177.9
182.6
192.2
200.6
211
223.3
236.8
二
臺(tái)
變
頻
Q
0.1265
0.138
0.1495
0.161
0.1725
0.184
0.1955
0.207
0.2185
H
45
45
45
45
45
45
45
45
45
η
79%
81%
82%
83%
83%
83%
82%
82%
82%
P
55.8
75.2
80.5
85.6
91.7
97.9
105.2
111.4
117.6
二臺(tái)泵P軸(KW)
111.6
150.4
161
171.2
183.4
195.8
210.4
222.8
235.2
二臺(tái)變頻較一臺(tái)變頻對(duì)比節(jié)能（KW）
64.6
23.3
11.9
11.4
8.8
4.8
0.6
0.5
1.6
經(jīng)
濟(jì)
比
較
每天運(yùn)行10小時(shí)計(jì)消耗電能（KWh）
646
233
119
114
88
48
6
5
16
每度電按0.8元計(jì)每年耗電費(fèi)（萬(wàn)元）
18.86
6.8
3.47
3.33
2.57
1.4
0.18
0.15
0.47
一臺(tái)變頻控制裝置設(shè)備價(jià)格（萬(wàn)元）
20
20
20
20
20
20
20
20
20
預(yù)計(jì)收回成本年限
1
3
6
6
8
14
111
133
43
表一設(shè)置一臺(tái)和二臺(tái)變頻器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表
假設(shè)系統(tǒng)設(shè)二臺(tái)12sh-9A泵，以此為例對(duì)恒壓供水主體方案進(jìn)行計(jì)算分析討論，以更為直觀地使大家判斷出選擇幾臺(tái)變頻控制設(shè)備更為合理。設(shè)每臺(tái)水泵在額定工況下Hr=45m
Qr=0.23m3/sη水=81%P軸=125.4KW配套電動(dòng)機(jī)P電動(dòng)機(jī)=160KWn=1470r/min恒壓變頻控制壓力整定為H=45m，分別對(duì)系統(tǒng)所需流量為1.1Qr、1.2Qr、1.3Qr、1.4Qr、1.5Qr、1.6Qr、1.7Qr、1.8Qr、1.9Qr進(jìn)行計(jì)算水泵所需軸功率。
當(dāng)系統(tǒng)所需流量為1.1Qr即0.253m3/s時(shí)，分別對(duì)設(shè)置一臺(tái)變頻器、二臺(tái)變頻器方案進(jìn)行計(jì)算。
i）當(dāng)設(shè)置一臺(tái)變頻器時(shí)，即一臺(tái)工頻運(yùn)行，一臺(tái)變頻運(yùn)行。變頻運(yùn)行的泵的流量為0.023m3/s，此時(shí)水泵揚(yáng)程為Hr=45mη水=20%P軸=50.8KW，二臺(tái)泵的軸功率為176.2KW。
ii）當(dāng)設(shè)置二臺(tái)變頻器時(shí)，則二臺(tái)泵同時(shí)進(jìn)行變頻運(yùn)行。每臺(tái)變頻運(yùn)行的泵的流量為0.1265m3/s，此時(shí)水泵揚(yáng)程為Hr=45mη水=73%P軸=76.5KW，二臺(tái)泵的軸功率為153KW。其節(jié)能23.2KW。
綜合看二臺(tái)變頻裝置確實(shí)節(jié)能，但節(jié)能效果不是象書中所述的那樣，從表一可以看到，當(dāng)系統(tǒng)所需的流量在額定流量85%范圍內(nèi)運(yùn)行，那么選擇一臺(tái)變頻裝置為經(jīng)濟(jì)合理；若系統(tǒng)運(yùn)行流量變化很大，但在小流量下運(yùn)行時(shí)間很短，那么也沒(méi)有必要為此設(shè)置二臺(tái)變頻裝置；若系統(tǒng)所需流量在額定流量的55%以下長(zhǎng)期運(yùn)行，那么應(yīng)考慮增加機(jī)組臺(tái)數(shù)與增加變頻裝置數(shù)量的綜合經(jīng)濟(jì)比較后確定更為合理的方案。
論文摘要:介紹了電力電子器件和變頻技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，以及變頻技術(shù)在家用電器的應(yīng)用,分析了變頻技術(shù)的應(yīng)用也帶來(lái)了諧波、電磁干擾和電源系統(tǒng)功率因數(shù)下降等問(wèn)題。提出了相關(guān)的諧波抑制方法及提高電源系統(tǒng)功率因數(shù)的措施。
引言
隨著電力電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為發(fā)展趨勢(shì)。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動(dòng)性能被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻技術(shù)是交流調(diào)速的核心技術(shù)，電力電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)又是變頻技術(shù)的核心，而電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化、電機(jī)傳動(dòng)、航空航天等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的一種高新技術(shù)。專家預(yù)言，在21世紀(jì)高度發(fā)展的自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)是兩項(xiàng)最重要的技術(shù)。
一、電力電子器件的發(fā)展過(guò)程
上世紀(jì)50年代末晶閘管在美國(guó)問(wèn)世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國(guó)70年代將其列為節(jié)能技術(shù)在全國(guó)推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開(kāi)關(guān)器件，在交流傳動(dòng)和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管(PowerMOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點(diǎn)是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開(kāi)關(guān)器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當(dāng)前，IGBT以其優(yōu)異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。
許多國(guó)家都在努力開(kāi)發(fā)大容量器件，國(guó)外已生產(chǎn)6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問(wèn)世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開(kāi)通時(shí)相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時(shí)相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達(dá)幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達(dá)4500一6000V，3000一3500A。MCT因進(jìn)展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。高功率溝柵結(jié)構(gòu)IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國(guó)外有了最新發(fā)展?？梢韵嘈牛捎肎aAs、SiC等新型半導(dǎo)體材料制成功率器件，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)“理想器件”的追求，將是21世紀(jì)電力電子器件發(fā)展的主要趨勢(shì)。
高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國(guó)電力電子技術(shù)發(fā)展新熱點(diǎn)。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，必將為21世紀(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
二、變頻技術(shù)的發(fā)展過(guò)程
變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換
技術(shù)的不斷發(fā)展。起初,變頻技術(shù)只局限于變頻不能變壓。20世紀(jì)70年代開(kāi)始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代,作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問(wèn)題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優(yōu)化模式,如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時(shí)移相PWM技術(shù)等。
VVVF變頻器的控制相對(duì)簡(jiǎn)單,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時(shí),由于輸出電壓較小,受定子電阻壓降的影響比較顯著,故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。
矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過(guò)三相——二相變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法,求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量,經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。
直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算;它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流回路需要大的儲(chǔ)能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運(yùn)而生。
三、變頻技術(shù)與家用電器
20世紀(jì)70年代,家用電器開(kāi)始逐步變頻化,出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應(yīng)加熱)飯堡、變頻洗衣機(jī)等[4]。
20世紀(jì)末期期,家用電器則依托變頻技術(shù),主要瞄準(zhǔn)高功能和省電。
首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機(jī)始終處在低速運(yùn)行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機(jī)起動(dòng)引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。其次,空調(diào)器使用變頻后,擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍,不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運(yùn)行就可實(shí)現(xiàn)冷、暖控制,達(dá)到降低電力消耗,消除由于溫度變動(dòng)而引起的不適感。近年來(lái),新式的變頻冷藏庫(kù)不但耗電量減少、實(shí)現(xiàn)靜音化,而且利用高速運(yùn)行能實(shí)現(xiàn)快速冷凍。
在洗衣機(jī)方面,過(guò)去使用變頻實(shí)現(xiàn)可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機(jī)除了節(jié)能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容;電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋?zhàn)又苯影l(fā)熱,沒(méi)有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠?因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽(tīng)覺(jué)之上,從而消除了飯鍋振動(dòng)引起的噪聲。
四、電力電子裝置帶來(lái)的危害及對(duì)策
電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變,不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù),還引起了嚴(yán)重的諧波污染。
另外,硬件電路中電壓和電流的急劇變化,使得電力電子器件承受很大的電應(yīng)力,并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴(yán)重。許多國(guó)家都已制定了限制諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)政府也制定了限制諧波的有關(guān)規(guī)定[5]。
（一）諧波與電磁干擾的對(duì)策
1、諧波抑制
為了抑制電力電子裝置產(chǎn)生的諧波,一種方法是進(jìn)行諧波補(bǔ)償,即設(shè)置諧波補(bǔ)償裝置,使輸入電流成為正弦波[3]。
傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器,它既可補(bǔ)償諧波,又可補(bǔ)償無(wú)功功率。其缺點(diǎn)是,補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過(guò)載甚至燒毀。此外,它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波,效果也不夠理想。
電力電子器件普及應(yīng)用之后,運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償成為重要方向。其原理是,從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流,然后產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。
大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù):將多個(gè)方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波,從而得到接近正弦的階梯波。重?cái)?shù)越多,波形越接近正弦,但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。小容量變流器為了實(shí)現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù),一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。
2、電磁干擾抑制
解決EMI的措施是克服開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)過(guò)大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt,目前比較引入注目的是零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)和零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)電路。方法是:
(1)開(kāi)關(guān)器件上串聯(lián)電感,這樣可抑制開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)的di/dt,使器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了正關(guān)損耗;
(2)開(kāi)關(guān)器件上并聯(lián)電容,當(dāng)器件關(guān)斷后抑制du/dt上升,器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了開(kāi)關(guān)損耗;
(3)器件上反并聯(lián)二極管,在二極管導(dǎo)通期間,開(kāi)關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài),此時(shí)驅(qū)動(dòng)器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS動(dòng)作。
目前較常用的軟件開(kāi)關(guān)技術(shù)有部分諧振PWM和無(wú)損耗緩沖電路。
（二）功率因數(shù)補(bǔ)償
早期的方法是采用同步調(diào)相機(jī),它是專門用來(lái)產(chǎn)生無(wú)功功率的同步電機(jī),利用過(guò)勵(lì)磁和欠勵(lì)磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無(wú)功功率。然而,由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī),噪聲和損耗都較大,運(yùn)行維護(hù)也復(fù)雜,響應(yīng)速度慢。因此,在很多情況下已無(wú)法適應(yīng)快速無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>
另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置。它具有靜止型和響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn),但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài),損耗和噪聲都很大,而且存在非線性電路的一些特殊問(wèn)題,又不能分相調(diào)節(jié)以補(bǔ)償負(fù)載的不平衡,所以未能占據(jù)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的主流。
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置得到了長(zhǎng)足發(fā)展,其中以靜止無(wú)功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍寬的優(yōu)點(diǎn),而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后,可大大減少補(bǔ)償電流中諧波含量。更重要的是,靜止無(wú)功發(fā)生器使用的抗器和電容元件小,大大縮小裝置的體積和成本。靜止無(wú)功發(fā)生器代表著動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。
五、結(jié)束語(yǔ)
我們相信，電力電子技術(shù)將成為21世紀(jì)重要的支柱技術(shù)之一，變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，近年來(lái)在中壓變頻調(diào)速和電力牽引領(lǐng)域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化及我國(guó)加人世界貿(mào)易組織，我國(guó)電力電子技術(shù)及變頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
參考文獻(xiàn):
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[3]王兆安黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
變頻技術(shù)的誕生不僅在很大程度上改變了我們的生活，與此同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)上更是帶來(lái)了巨大的便利。最初是因?yàn)檎{(diào)節(jié)電流頻率的需要才促使了變頻技術(shù)的產(chǎn)生，1960年后，電力電子器件大力發(fā)展，從最初的晶閘管到現(xiàn)代的絕緣柵雙極型晶體管控制品閘管，經(jīng)歷了不斷的更新歷程，大大促進(jìn)了變頻技術(shù)的發(fā)展，到了1970后，開(kāi)始研究(PWM)VVVF調(diào)速，這一研究引起了人們的關(guān)注。而在變頻技術(shù)中PWM模式才是核心，直到20世紀(jì)80年代，相關(guān)專業(yè)人士開(kāi)始對(duì)PWM模式的優(yōu)化進(jìn)行研究，這一研究項(xiàng)目引起了人們更多的關(guān)注進(jìn)而得出了更多的優(yōu)化模式。到了20世紀(jì)80年代中后期，一些發(fā)達(dá)國(guó)家將新研究出來(lái)的VVVF變頻器投放到了市場(chǎng)，VVVF變頻器憑借其更為優(yōu)異的服務(wù)得到了各廠家的大力推廣。而變頻技術(shù)的操作原理指的是在電壓不變的前提下，通過(guò)改變交流電頻率的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制。其中變頻器是通過(guò)利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將頻率無(wú)法改變的交流電轉(zhuǎn)換成了可以改變的交流電，從而實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速。
2變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用
2.1變頻技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用
采煤機(jī)在一定程度上代表了煤礦設(shè)備向現(xiàn)代化、機(jī)械化發(fā)展的里程碑。因此在煤礦開(kāi)采中顯得特別重要。由于采礦機(jī)大多是在環(huán)境惡劣的條件下工作的，所以采礦機(jī)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因此提高采煤機(jī)的性能便顯得尤其重要。采煤機(jī)在采煤工作中占據(jù)著主力位置，只要一發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤環(huán)節(jié)受到嚴(yán)重的影響，使采煤工作難以進(jìn)行下去，對(duì)整個(gè)煤礦造成不小損失。由于采煤機(jī)的重要位置使得其功能不斷改進(jìn)，變得越來(lái)越強(qiáng)大，但是其出現(xiàn)的故障和問(wèn)題也變得越來(lái)越強(qiáng)大，這也增加了維修難度，一旦采煤機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)大大降低工作效率。而隨著變頻技術(shù)的產(chǎn)生，將其用在采煤機(jī)中，成就了采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的采煤技術(shù)有了巨大的發(fā)展，變頻器也得到了采煤業(yè)的廣泛應(yīng)用。煤礦企業(yè)大膽嘗試，勇于創(chuàng)新，將能量回饋型四象限變頻器運(yùn)用到了電牽引采煤機(jī)的工作中，這一舉措不僅將采煤機(jī)的科技含量進(jìn)一步提高，同時(shí)還減少了采煤機(jī)的損壞，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。
2.2變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
在礦井不同的生產(chǎn)時(shí)期，礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)也不盡相同，甚至還會(huì)有巨大的差異。一般在礦井生產(chǎn)中期會(huì)重復(fù)不斷更換風(fēng)機(jī)來(lái)解決通風(fēng)問(wèn)題，但這種方式操作起來(lái)不僅顯得累贅，并且還經(jīng)常發(fā)生設(shè)備故障，增加了不少多余的維修量。與此同時(shí)，原來(lái)的風(fēng)機(jī)也會(huì)被暫時(shí)擱置，這樣會(huì)產(chǎn)生資源浪費(fèi)，使設(shè)備的利用率大打折扣。但將變頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機(jī)中就會(huì)解決這種困境，重復(fù)的更換任務(wù)也無(wú)需再進(jìn)行，操作起來(lái)比較方便，不僅提高了設(shè)備性能，使風(fēng)機(jī)資源中的浪費(fèi)現(xiàn)象不斷減少，同時(shí)也起到了很好的節(jié)能效果。通風(fēng)問(wèn)題也輕輕松松地解決了。
2.3變頻技術(shù)在礦井提升運(yùn)輸設(shè)備上的應(yīng)用
2.3．1變頻技術(shù)在膠帶輸送機(jī)上的應(yīng)用
作為煤礦煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的主要設(shè)備之一的膠帶運(yùn)輸機(jī)，在以工頻進(jìn)行拖動(dòng)，液力耦合器進(jìn)行傳動(dòng)的方式運(yùn)行上一般采用交流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，但使用交流電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生傳動(dòng)效率低、啟動(dòng)電流大以及機(jī)械沖擊大等問(wèn)題。同時(shí)輸送機(jī)還存在運(yùn)送負(fù)載重、距離長(zhǎng)、傾角大的問(wèn)題，常常發(fā)生帶載或重載啟停的情況，使膠帶斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)事故發(fā)生的概率大幅度提升。但是將變頻技術(shù)運(yùn)用到膠帶運(yùn)輸機(jī)之后，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備及系統(tǒng)的軟啟動(dòng)功能，使設(shè)備及系統(tǒng)平穩(wěn)啟動(dòng)運(yùn)行。尤其是在變頻控制的軟啟功能之后，徹底消除了之前存在的安全生產(chǎn)隱患，在根本上解決了這個(gè)困難。
2.3．2變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)上的應(yīng)用
當(dāng)前，PLC控制系統(tǒng)和高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是礦井提升機(jī)變頻技術(shù)的主要應(yīng)用。在礦井提升機(jī)高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性和抗干擾性，從而使提升全過(guò)程中的速度控制、位置控制、保護(hù)功能及動(dòng)態(tài)畫面監(jiān)視等功能變得更加安全可靠，這一措施大大改善了提升機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行、加速、減速等運(yùn)行階段的性能，使設(shè)備鋼絲繩的機(jī)械沖擊得到減少，提升系統(tǒng)的安全水平也得到大大提升。除此之外，還使高壓回路與低壓控制回路之間的通訊變得更加便捷。
2.4變頻技術(shù)在泵中的應(yīng)用
泵以抽送液體為目的，將機(jī)械能裝換為液體能量。水泵不但能夠用來(lái)進(jìn)行輸送液體，而且還可以實(shí)現(xiàn)液體增壓，因此在礦區(qū)給液、給水中發(fā)揮著重要作用。在之前的工作運(yùn)轉(zhuǎn)中，泵擁有相對(duì)較長(zhǎng)的空轉(zhuǎn)時(shí)間，在頻繁的起停工作中不僅耗費(fèi)了大量的電能，并且也使相關(guān)的故障經(jīng)常發(fā)生。將變頻技術(shù)運(yùn)用到泵中，可以使設(shè)備運(yùn)行率得到有效提高，設(shè)備發(fā)生故障的情況大量減少，并且還顯現(xiàn)了良好的節(jié)能效果，操作起來(lái)也十分容易。由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)在水泵性能提高方面具有極好的效果。其原理是把變頻器應(yīng)用到水泵中，水泵的起停減速可以得到有效控制，使井下液位達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，減少了泵的空轉(zhuǎn)時(shí)間，起到了顯著的節(jié)能效果。
3結(jié)語(yǔ)
礦山按產(chǎn)品類型可分為煤礦、金屬礦和非金屬等;按采掘方式可分為露天開(kāi)采礦山和地下開(kāi)采礦山兩大類。本文主要介紹變頻調(diào)速器在金屬礦山中的應(yīng)用的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，對(duì)煤礦亦有參考價(jià)值，因?yàn)槁短烀旱V和露天金屬礦開(kāi)采方式和生產(chǎn)設(shè)備基本相同，地下礦山除需要考慮設(shè)備的防爆問(wèn)題外，大部分生產(chǎn)設(shè)備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產(chǎn)設(shè)備有很大不同。
露天礦山是以大型設(shè)備為主要特點(diǎn)，要求優(yōu)良的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，以保證這些大型設(shè)備的高效率運(yùn)行。露天礦山的這些大型設(shè)備包括用于穿孔的牙輪鉆機(jī)，用于裝載礦、巖石的電鏟(挖掘機(jī))，用于運(yùn)輸?shù)V、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能，目前這些大型設(shè)備大多采用直流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)。
地下礦山的生產(chǎn)較露天礦山復(fù)雜。由于井下生產(chǎn)的空間窄小，使生產(chǎn)設(shè)備環(huán)境潮濕、陰暗，粉塵大、噪音大、振動(dòng)大、并有塌方的危險(xiǎn)，工作條件十分惡劣。因此，井下生產(chǎn)設(shè)備的體積受限，這些設(shè)備以小型化為主，體積小、重量輕，對(duì)電氣傳動(dòng)的要求不高。但提升、排水、通風(fēng)、壓氣等固定設(shè)備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設(shè)備的安全運(yùn)行和節(jié)能就顯得至關(guān)重要。
根據(jù)我們多年來(lái)從事礦山電氣傳動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)及在礦山進(jìn)行變頻調(diào)速的應(yīng)用實(shí)踐，我認(rèn)為，在礦山應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)于提高礦山生產(chǎn)設(shè)備的效率，節(jié)約電能都是至關(guān)重要的。但遺憾的是在礦山應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)還很不普遍，除了因變頻器的投資問(wèn)題外，與人們對(duì)變頻器的認(rèn)識(shí)不夠有關(guān)，也與不能正確了解礦山設(shè)備對(duì)變頻器的特殊要求、不能正確地應(yīng)用變頻器、因此所帶來(lái)的負(fù)面影響有很大關(guān)系。
本文主要介紹目前礦山應(yīng)用變頻器的狀況，礦山設(shè)備對(duì)電氣傳動(dòng)的特殊要求，以及如何正確地選用變頻器等。
2變頻器在露天礦山設(shè)備中的應(yīng)用
2.1電鏟
電鏟用于裝載礦巖，其工作條件非常惡劣，特別是在爆破不好的情況下挖根底作業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)大的沖擊載荷，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，電鏟對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)就有較高的要求:要求電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線的包絡(luò)面積大，有足夠的有用功率;要求有良好的調(diào)速性能，能四象限運(yùn)行，能快速地進(jìn)行加、減速和反轉(zhuǎn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快;要求系統(tǒng)制動(dòng)性能好，并能回收能量;要求系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維修方便等。由于電鏟對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的這些特殊要求，所以，我國(guó)電鏟目前應(yīng)用的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)主要還是直流傳動(dòng)系統(tǒng)。例如:WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型號(hào)的電鏟都是采用直流發(fā)電機(jī)-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱機(jī)組系統(tǒng));從美國(guó)Harnischfeger公司引進(jìn)制造的P&H-2300XP和P&H-2800XP型電鏟則是采用晶閘管變流器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱晶閘管直流系統(tǒng))。雖然后者比前者技術(shù)先進(jìn)，效率也有所提高，但這兩種系統(tǒng)都還存在直流電機(jī)的固有的缺點(diǎn)，即維修工作量大、效率較低等。
自上世紀(jì)90年代后期，我國(guó)有個(gè)別礦山從美國(guó)B-E公司引進(jìn)了變頻器-鼠籠型電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱交流變頻調(diào)速系統(tǒng))，這是全交流化的電鏟電氣傳動(dòng)系統(tǒng)。例如:385-B、295-BⅡ、290-BⅢ型電鏟就是全交流化電鏟，變頻調(diào)速由德國(guó)SIEMENS公司開(kāi)發(fā)、提供的電壓型變頻器?，F(xiàn)以395-B電鏟為例作一簡(jiǎn)要說(shuō)明:高壓交流電由電纜經(jīng)集電環(huán)引入電鏟，由1600kVA主變壓器將6kV變?yōu)?75V，由1950A的整流器將交流變?yōu)橹绷?，?jīng)濾波后送入公共直流母線。在直流母線上有4臺(tái)容量為750kVA的逆變器，其中2臺(tái)并聯(lián)供電給1臺(tái)容量為1066kW的提升電動(dòng)機(jī);第三臺(tái)逆變器供電兩臺(tái)容量各為243kW的回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī);第四臺(tái)逆變器供電給容量為294kW推壓電動(dòng)機(jī)。當(dāng)某工作機(jī)構(gòu)處于再生制動(dòng)工作時(shí)，逆變器將再生制動(dòng)能量反饋到公共直流母線上，可供其它工作機(jī)構(gòu)使用，使能量得到充分利用。使用不完的制動(dòng)能量，可以通過(guò)制動(dòng)電阻消耗掉。
實(shí)踐證明，交流變頻調(diào)速電鏟和前兩種直流調(diào)速電鏟相比，具有節(jié)約電能、調(diào)速性能好、可靠性高、維護(hù)量小、生產(chǎn)效率高、功率因數(shù)高(0.95以上)等優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的電鏟電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。
2.2變頻器在牙輪鉆機(jī)中的應(yīng)用
牙輪鉆機(jī)是露天礦山、尤其是大型露天礦山的主要穿孔設(shè)備。為使牙輪鉆機(jī)在不同的巖層中都能保持較佳的鉆進(jìn)狀態(tài)，要求鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能根據(jù)巖層的性質(zhì)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。鉆機(jī)的提升/行走機(jī)構(gòu)也需要無(wú)級(jí)調(diào)速。目前，牙輪鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和提升/行走機(jī)構(gòu)一般都是直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。主要有三種調(diào)速裝置:(1)采用晶閘管直流調(diào)速裝置的牙輪鉆機(jī)有:YZ-55，YZ-35和YZ-12型;(2)采用大功率磁放大器調(diào)速裝置的有KY-250型牙輪鉆機(jī)和從美國(guó)進(jìn)口的45R型牙輪鉆機(jī);(3)采用直流發(fā)電機(jī)組調(diào)速裝置的有從美國(guó)進(jìn)口的60R型牙輪鉆機(jī)。
牙輪鉆機(jī)上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)不僅是為了節(jié)能，更重要的是為了提高鉆機(jī)的生產(chǎn)效率，降低維修工作量?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)安裝在鉆桿的頂端，工作條件異常惡劣，以往使用的直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)常損壞，維修工作量大，影響牙輪鉆機(jī)的正常作業(yè)和效率的提高。因此采用堅(jiān)固耐用的交流鼠籠型電動(dòng)機(jī)代替直流電動(dòng)機(jī)，用變頻調(diào)速裝置代替直流調(diào)速裝置，就成為人們公認(rèn)的牙輪鉆機(jī)電氣傳動(dòng)的發(fā)展方向。在牙輪鉆機(jī)上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的難點(diǎn)在于:鉆機(jī)的轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等對(duì)調(diào)速裝的性能要求高，因?yàn)橛捎趲r層地質(zhì)條件的不同，鉆機(jī)在鉆進(jìn)工作時(shí)有可能被卡鉆，使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)堵轉(zhuǎn)，這就要求調(diào)速裝置的機(jī)械特性曲線具有挖土機(jī)特性，并具有立即反轉(zhuǎn)和立即重新起動(dòng)、鉆進(jìn)功能;牙輪鉆機(jī)振動(dòng)大，對(duì)調(diào)速設(shè)備的防振要求高。變頻調(diào)速在牙輪鉆機(jī)中的應(yīng)用首先是由美國(guó)B-E公司在55R型牙輪鉆機(jī)上應(yīng)用。我國(guó)礦山的牙輪鉆機(jī)的變頻調(diào)速還在開(kāi)發(fā)試驗(yàn)之中，尚未在推廣應(yīng)用。
2.3電動(dòng)輪汽車的電氣傳動(dòng)
目前，大型露天礦山的運(yùn)輸主要是采用無(wú)軌運(yùn)輸，而主要運(yùn)輸設(shè)備是大型汽車，特別是電動(dòng)輪汽車成為了大型露天礦山的主要運(yùn)輸設(shè)備。這是因?yàn)殡姎鈧鲃?dòng)比機(jī)械傳動(dòng)有更多的優(yōu)點(diǎn)。如調(diào)速性能好，響應(yīng)速度快，調(diào)速平滑無(wú)沖擊;可實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)，能充分利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，耗油少;制動(dòng)安全，牽引特性好等。目前，世界各國(guó)大型露天礦，包括我國(guó)的大型露天礦都普遍采用電動(dòng)輪汽車。我國(guó)自1975年以來(lái)，引進(jìn)了不少電動(dòng)輪汽車，并成功研制開(kāi)發(fā)了SF3102型100t和LN-3100型108t電動(dòng)輪汽車，與美國(guó)UnitRig公司合作制造了MARK-36型154t電動(dòng)輪汽車。
電動(dòng)輪汽車的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)主要有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)-交流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，人們也在探討將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)輪汽車電氣傳動(dòng)的可能性。但目前尚未見(jiàn)到成功的先例。不過(guò)，作為大型露天礦山的主要運(yùn)輸設(shè)備的電動(dòng)輪汽車，人們會(huì)繼續(xù)努力，研究將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)輪汽車，以進(jìn)一步改善其調(diào)速性能，提高其運(yùn)輸能力。
3變頻器在地下礦山中的應(yīng)用
3.1變頻調(diào)速技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用
礦井提升機(jī)是地下礦山運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。它是用一定的裝備沿井筒運(yùn)出礦石、廢石、升降人員及材料、設(shè)備等運(yùn)輸環(huán)節(jié)。礦井提升設(shè)備按井筒傾角可分為豎井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)備;按提升容器可分為罐籠提升機(jī)和箕斗提升機(jī)等;按提用途可分為主提升機(jī)(專們或主性提升礦石，一般稱為主井提升機(jī))，副井提升機(jī)(提升廢石、升降人員、運(yùn)送材料和設(shè)備等，一般稱為副井提升機(jī))和輔助提升機(jī)(如天井電梯、檢修提升等)。
礦井提升是地下礦山生產(chǎn)的咽喉，所以，無(wú)論哪種提升機(jī)，對(duì)電氣傳動(dòng)的要求都很高，因?yàn)殡姎鈧鲃?dòng)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，可靠性的高低，都直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)的效率和礦山生產(chǎn)的正常進(jìn)行。對(duì)礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的要求是:有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運(yùn)行，能快速進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，可靠性要求高等。
目前，我國(guó)地下礦山礦井提升機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)主要有:對(duì)于大型礦井提升機(jī)，主要采用直流傳動(dòng)系統(tǒng)，有采用直流電動(dòng)機(jī)-直流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和晶閘管變流器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng);這兩種系統(tǒng)都存在著直流電動(dòng)機(jī)固有的缺點(diǎn)，如效率不高，維修工作量較大等。對(duì)于中、小型提升機(jī)，則多采用交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，如采用交流繞線式電動(dòng)機(jī)，使用電機(jī)轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速，這種電氣傳動(dòng)系統(tǒng)雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，但它是有級(jí)調(diào)速，調(diào)速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻上，而且可靠性也差。
將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機(jī)是礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。我國(guó)已有幾臺(tái)大型礦井提升機(jī)采用交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，取得了很好的效果，但其缺點(diǎn)是功率因數(shù)不高，諧波大，需加諧波和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交-直-交電壓型變頻調(diào)速技術(shù)已開(kāi)始在礦井提升機(jī)中應(yīng)用。例如國(guó)外已有礦山將有源前端三電平變頻器應(yīng)用于礦井提升機(jī)上，據(jù)介紹，采用這種變頻調(diào)速的交流提升機(jī)可以克服直流調(diào)速系統(tǒng)和交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)，是提升機(jī)電氣傳動(dòng)的發(fā)展方向。對(duì)于小型交流提升機(jī)已有成功應(yīng)用變頻器的實(shí)例，如山東風(fēng)光電子有限公司和東營(yíng)市東萃科技有限公司合作開(kāi)發(fā)的變頻器，成功地應(yīng)用于山東寧陽(yáng)縣華寧煤礦的380V,180kw的交流提升機(jī)上。
3.2變頻調(diào)速技術(shù)在空壓機(jī)中的應(yīng)用
空氣壓縮機(jī)是地下礦山生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，它生產(chǎn)壓縮空氣，用以帶動(dòng)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)等設(shè)備以及其它風(fēng)動(dòng)工具，其耗電量在礦山總耗電量中占有相當(dāng)大的比重。深入分析空氣壓縮機(jī)的電能消耗情況，找出節(jié)能潛力，實(shí)現(xiàn)空氣壓縮機(jī)的節(jié)能運(yùn)行，將會(huì)降低礦山生產(chǎn)成本，提高其經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)以凡口鉛鋅礦為例說(shuō)明:
凡口鉛鋅礦坑口空壓機(jī)站共有6臺(tái)空氣壓縮機(jī)，其中4臺(tái)為日本日立空氣壓縮機(jī)。4臺(tái)日立壓縮機(jī)型號(hào):BTD2，排氣壓力7kg/cm2，排氣量103m3/min屬兩級(jí)壓縮活塞式壓縮機(jī)，其拖動(dòng)電機(jī)型號(hào)EFOU，額定功率450kW，額定電壓380V，額定電流892A，采用Y/Δ降壓起動(dòng)方式;2臺(tái)國(guó)產(chǎn)空氣壓縮機(jī)(活塞式空氣壓縮機(jī))，其拖動(dòng)電機(jī)為高壓(6kV)同步電動(dòng)機(jī)。6臺(tái)空氣壓縮機(jī)采用并聯(lián)運(yùn)行方式。一般情況下，只運(yùn)行2～3臺(tái)(其中一臺(tái)國(guó)產(chǎn)空氣壓縮機(jī))其余的空氣壓縮機(jī)作為備用。空氣壓縮機(jī)站的容量是按最大排氣量并考慮備用來(lái)確定的，然而在實(shí)際的使用過(guò)程中，用氣設(shè)備的耗氣量是經(jīng)常變化的，當(dāng)耗氣量小于壓縮空氣站的排氣量時(shí)，便需對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制，以減少排氣量使之適應(yīng)耗氣量的變化，否則空氣壓縮機(jī)排氣系統(tǒng)的壓力會(huì)升至不能允許的數(shù)值，使空氣壓縮機(jī)和用氣設(shè)備的零部件負(fù)載過(guò)大，并有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。凡口鉛鋅礦4臺(tái)日本日立空壓機(jī)采用的是多級(jí)壓力節(jié)流進(jìn)氣控制方式:即當(dāng)壓力低于6.2Mpa時(shí),打開(kāi)全部進(jìn)氣閥,壓縮機(jī)組以100%負(fù)荷率狀態(tài)運(yùn)行;當(dāng)壓力達(dá)到6.2~6.5Mpa時(shí)關(guān)閉隙閥，壓縮機(jī)組以75%負(fù)荷率運(yùn)行;當(dāng)壓力達(dá)到6.8~7Mpa時(shí),關(guān)閉一個(gè)進(jìn)氣閥,壓縮機(jī)組以50%負(fù)荷率運(yùn)行,當(dāng)壓力達(dá)到7Mpa時(shí)關(guān)閉所有進(jìn)氣閥,壓縮機(jī)組進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài).由于活塞式空氣壓縮機(jī)的起、停有著嚴(yán)格而復(fù)雜的規(guī)程，不允許頻繁起停。為了滿足井下用氣量的變化，一般由調(diào)度人員根據(jù)井下用氣量的時(shí)間變化特點(diǎn),把一天分為幾個(gè)時(shí)段，每一個(gè)時(shí)段需要開(kāi)的空壓機(jī)臺(tái)數(shù)由該時(shí)段內(nèi)最大用氣量決定。在該時(shí)段內(nèi)，空壓機(jī)不允許增開(kāi)或停開(kāi)(特殊情況除外)。地下礦金屬礦山的空壓機(jī)站多采用這種方式，但這種控制方式很顯然存在一些比較大的缺點(diǎn):
(1)據(jù)統(tǒng)計(jì)，壓縮機(jī)組75%負(fù)荷運(yùn)行率為41%，50%負(fù)荷運(yùn)行率為14%。無(wú)論空氣壓縮機(jī)是處于75%、50%還是空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，管網(wǎng)壓力較正常供氣壓力要高，井下用氣量很顯然要小于供氣量，而這時(shí)各臺(tái)空氣壓縮機(jī)仍然全速生產(chǎn)壓縮空氣，帶來(lái)了不必要的電能浪費(fèi)。
(2)節(jié)精度低，在某一進(jìn)風(fēng)量工作狀態(tài)下壓力波動(dòng)大，特別在生產(chǎn)用風(fēng)量變化頻繁時(shí)期內(nèi)(用風(fēng)量大且變化頻繁)，不能穩(wěn)定風(fēng)壓;
(3)閥門動(dòng)作值在一次整定后經(jīng)常會(huì)變，有時(shí)會(huì)使整個(gè)壓風(fēng)系統(tǒng)工作壓力偏高，增大了單位壓風(fēng)量的功耗;
(4)當(dāng)空壓機(jī)運(yùn)行在75%、50%進(jìn)氣量的工作狀態(tài)下，進(jìn)氣流速增大，造成進(jìn)氣過(guò)程壓風(fēng)量的損失，降低了壓風(fēng)機(jī)的效率。
因此有必要對(duì)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行改進(jìn)，以節(jié)約電能，提高空壓機(jī)的運(yùn)行效率。我院和凡口鉛鋅礦合作，用變頻調(diào)速對(duì)其空壓機(jī)站進(jìn)行技術(shù)改造。
空壓機(jī)恒壓自動(dòng)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:
空壓機(jī)恒壓自動(dòng)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)5#空壓機(jī)和6#空壓機(jī)的輪換控制。5#空壓機(jī)和6#空壓機(jī)均可由新老兩套系統(tǒng)拖動(dòng)，這樣做有兩個(gè)目的:伒5#空壓機(jī)出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，新系統(tǒng)可迅速切換到6#機(jī)，以提高恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的利用率;當(dāng)新系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要停車檢修時(shí)，能夠很快地投入老系統(tǒng)運(yùn)行，不致于影響正常生產(chǎn);當(dāng)管網(wǎng)壓力超出恒壓調(diào)節(jié)范圍時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出增開(kāi)或者減開(kāi)一臺(tái)空壓機(jī)。
系統(tǒng)于1999年4月2日在凡口鉛鋅礦通過(guò)了驗(yàn)收，正式移交生產(chǎn)使用，系統(tǒng)運(yùn)行十分正常，滿足了生產(chǎn)的需要，達(dá)到了預(yù)期的目的。本系統(tǒng)的目的是為了節(jié)能，根據(jù)廣州金粵節(jié)能服務(wù)站對(duì)本系統(tǒng)做的節(jié)能測(cè)試:采用本空氣壓縮機(jī)恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)平均每天節(jié)電量2226kWh。按照年工作日330天計(jì)，則采用恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)每年可節(jié)電734629kWh，按照凡口鉛鋅礦現(xiàn)行電價(jià)0.7元/kWh計(jì)，每年可節(jié)約電費(fèi)51.42萬(wàn)元。本系統(tǒng)總共投資98萬(wàn)元，兩年內(nèi)即可收回全部投資。本系統(tǒng)應(yīng)用的成功為活塞式空氣壓縮機(jī)的節(jié)能運(yùn)行提供了重要的新手段，對(duì)于企業(yè)節(jié)能降耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要意義，有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
3.3變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
礦井通風(fēng)機(jī)是地下礦山生產(chǎn)的主要用電設(shè)備之一，其節(jié)能運(yùn)行在礦山節(jié)電中占有重要的地位。礦井通風(fēng)機(jī)一般采用異步電機(jī)或同步電機(jī)拖動(dòng)，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，一般容量大，電機(jī)供電電壓高(6kV或10kV)。
礦山建設(shè)的特點(diǎn)是:巷道逐年加深，產(chǎn)量逐年增加，所需的通風(fēng)量逐年上升。但礦井通風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)選型時(shí)，往往是按最大開(kāi)采量時(shí)所需的風(fēng)量為依據(jù)的，一般都留有余量，因此礦井在投產(chǎn)后幾年甚至十幾年內(nèi)，礦井通風(fēng)機(jī)都是處在低負(fù)載下運(yùn)行。此外，通常礦山井下作業(yè)不均衡，一般夜班工作人員少，所需風(fēng)量也小，在節(jié)假日時(shí)，可能只有泵房等固定的井下場(chǎng)所的值班人員工作。盡管井下人員少，但也得照常向井下送風(fēng)，礦井通風(fēng)機(jī)一般不調(diào)節(jié)風(fēng)量，若要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，傳統(tǒng)的方法是調(diào)節(jié)檔板。這種辦法雖然簡(jiǎn)單，但從節(jié)能的觀點(diǎn)看，是很不經(jīng)濟(jì)的。圖2所示為幾種調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法節(jié)電比較。
圖2中:1—擋板法;2—前導(dǎo)器法;3—液力耦合器;4—繞線電動(dòng)機(jī)切換轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速法;5—變頻調(diào)速法。
由圖2可見(jiàn)，變頻調(diào)速法在各種風(fēng)量調(diào)節(jié)方法中是最理想、最有效、最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法。有關(guān)變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用，仍以凡口鉛鋅礦為例說(shuō)明。
該礦的礦井通風(fēng)機(jī)都采用高壓電機(jī)傳動(dòng)，有高壓同步電機(jī)和高壓異步電機(jī)兩大類。由于礦井通風(fēng)機(jī)是礦山的耗電大戶，節(jié)電潛力很大，但它又是高壓電機(jī)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速有一定困難。于是，長(zhǎng)沙礦山研究院與凡口鉛鋅礦、冶金自動(dòng)化研究院等單位合作，以老南風(fēng)井的6kV，800kW同步電機(jī)傳動(dòng)的礦井通風(fēng)機(jī)為對(duì)象，研制開(kāi)發(fā)了同步電機(jī)直接高壓變頻器。1997年8月投入運(yùn)行，并于1998年4月28日通過(guò)了中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司的技術(shù)鑒定，獲得了部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)同步電機(jī)直接高壓變頻器，節(jié)電效果十分顯著。新南風(fēng)井的礦井通風(fēng)機(jī)采用6kV,880KW高壓異步電機(jī)傳動(dòng)，高壓變頻器采用SIEMENS公司的SIMOVERTMV型三電平高壓變頻器。于2002年9月投入運(yùn)行，節(jié)電效果也是十分顯著的。下面分別簡(jiǎn)要介紹這兩種高壓變頻器。
(1)同步電機(jī)直接高壓變頻器
同步電機(jī)高壓變頻器主要有兩類，即他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)和自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻裝置是獨(dú)立的，其輸出頻率直接由速度給定信號(hào)決定，屬速度開(kāi)環(huán)控制。自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)可以使同步電機(jī)不存在失步和振蕩等問(wèn)題，所以一般都采用自控式運(yùn)行。
我們與有關(guān)單位合作研制開(kāi)發(fā)的這種同步電機(jī)直接高壓變頻調(diào)速裝置是采用交-直-交電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)，屬自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)，它由變頻器、同步電機(jī)、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器以及控制系統(tǒng)組成。變頻器主電路采用晶閘管串聯(lián)組成的高壓閥串作為功率元件，它是利用同步電機(jī)的反電勢(shì)來(lái)關(guān)斷逆變器的晶閘管，它沒(méi)有強(qiáng)迫換流電路，因而主電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。變頻器的框圖如圖3所示。
圖3中，硬件全套設(shè)備由高壓開(kāi)關(guān)切換柜(圖中未表示出)、整流柜、逆變柜、勵(lì)磁柜、控制柜、操作臺(tái)及交流進(jìn)線電抗器、直流平波電抗器、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、光電編碼器等到部分組成。
根據(jù)凡口礦生產(chǎn)的情況需要，本高壓變頻器按周期性的固定頻率運(yùn)行，早班(7:00~16:00)變頻裝置運(yùn)行在40Hz，中班(16:00~19:00)運(yùn)行在35Hz，在19:00~20:00期間為放炮時(shí)間，變頻器運(yùn)行于40Hz，20:00~23:00運(yùn)行在35Hz，23:00~24:00期間為放炮時(shí)間，變頻器運(yùn)行于40Hz，0:00~3:00井下作業(yè)人員很少運(yùn)行于28Hz，3:00~4:00期間為放炮時(shí)間，變頻器運(yùn)行于40Hz，4:00~7:00運(yùn)行于28Hz。
經(jīng)廣州金粵節(jié)能服務(wù)站的節(jié)能測(cè)試及能量平衡測(cè)試，以及凡口礦老南風(fēng)井的實(shí)際記錄，在正常生產(chǎn)期間，節(jié)電率達(dá)42%;節(jié)假日時(shí)變頻器運(yùn)行于28Hz，節(jié)電率達(dá)73%。年節(jié)電為192.3萬(wàn)kWh，在不到一年的時(shí)間內(nèi)，就由節(jié)電費(fèi)用收回到了高壓變頻器的全部投資，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
(2)異步電機(jī)三電平高壓變頻器
在成功研制開(kāi)發(fā)了老南風(fēng)井同步電機(jī)直接高壓變頻器的基礎(chǔ)上，根據(jù)深部開(kāi)采的需要，對(duì)新南風(fēng)井的礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，我院和有關(guān)單位合作，經(jīng)過(guò)論證，最終決定采用引進(jìn)WOODS軸流式風(fēng)機(jī)和Siemens公司的SIMOVERTMV三電平高壓變頻器。該變頻器的原理圖如圖4所示。
但SIEMENS公司實(shí)際提供的這種三電平高壓變頻器的系統(tǒng)如圖5的框圖所示。
由圖5可見(jiàn)，6kV高壓電源經(jīng)三繞組降壓變壓器降壓，2組二次側(cè)繞組(接法、Y)，電壓各為1.2kV，經(jīng)各自的6脈沖整流橋整流成直流，直流電壓為3240V(正負(fù)電壓各為1620V)經(jīng)三電平逆變器變頻變壓，可輸出頻率可變的0~2300V的三相交流電壓;經(jīng)濾波器濾波后，再經(jīng)升壓變壓器升壓至6kV，供給6kV高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速。
新南風(fēng)井高壓變頻器原訂為直接高壓變頻器，但由圖5可見(jiàn)，這實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)高低高式高壓變頻器，因?yàn)樗粌H有降壓變壓器，而且也有升壓變壓器。不過(guò)經(jīng)我們對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，其結(jié)果表明，盡管它是高-低-高式高壓變頻器，但并不影響它在生產(chǎn)中的應(yīng)用。
根據(jù)凡口礦目前的生產(chǎn)情況，高壓變頻器的運(yùn)行情況是:白班和中班，高壓變頻器運(yùn)行于40Hz，在晚班，由于井作業(yè)人員很少，高壓變頻器則運(yùn)行于30Hz，在節(jié)假日，則運(yùn)行于更低的頻率。據(jù)此，計(jì)算出節(jié)電效果，年平均節(jié)電為56%，年節(jié)電357.9萬(wàn)kWh，節(jié)電效果顯著達(dá)到了原計(jì)劃的節(jié)電目標(biāo)。
3.4關(guān)于球磨機(jī)、井下排水泵等是否可用變頻調(diào)速的問(wèn)題
球磨機(jī)、井下排水泵等設(shè)備容量大，都是礦山的高耗能設(shè)備。對(duì)于這些設(shè)備是否可以采用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行呢？我認(rèn)為，在這些設(shè)備上采用變頻調(diào)速是達(dá)不到節(jié)能目的的。
我們應(yīng)某金礦的委托，采用變頻器對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行調(diào)速節(jié)能試驗(yàn)。當(dāng)變頻器的輸出頻率調(diào)整到48Hz和45Hz時(shí)，球磨機(jī)的電能消耗雖有所降低，但磨礦質(zhì)量有很大降低，此時(shí)球磨機(jī)的出礦粒度由原來(lái)不調(diào)速時(shí)的300目粒度占99%，分別下降到90%和58%?？梢?jiàn)這種工藝、設(shè)備條件下，不宜采用變頻調(diào)速節(jié)能運(yùn)行。
另外，我看到有的文章說(shuō)，變頻器用于井下排水泵站的節(jié)能[3]。我認(rèn)為，這是不現(xiàn)實(shí)的。因?yàn)槿魏蔚V山為排出井下的涌水，都在井底設(shè)有水倉(cāng)。值班工人根據(jù)水倉(cāng)水位確定開(kāi)仃水泵及開(kāi)仃幾臺(tái)水泵，因此它不需進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)。所以，它不需要采用變頻器。對(duì)于地面生活供水或工業(yè)供水的泵站，由于需要根據(jù)用水量的多少來(lái)調(diào)節(jié)供水量，在這種情況下，采用變頻調(diào)速以調(diào)節(jié)流量，可達(dá)到節(jié)能的目的。
在礦山中，還有一些小型設(shè)備可以采用變頻調(diào)速節(jié)能，如螺旋給料機(jī)、沙泵等，在此就不一一介紹了。
4選擇變頻器應(yīng)注意的事項(xiàng)
變頻器，特別是高壓變頻器價(jià)格昂貴，如選擇不當(dāng)，達(dá)不到節(jié)電和提高生產(chǎn)效率的目的，以致造成浪費(fèi)和不必要的麻煩和損失。在這里，提供一些選擇變頻器的意見(jiàn)，供參考。
4.1根據(jù)工藝要求選擇變頻器
(1)電機(jī)調(diào)速雖是風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能的有效途徑，但并非凡是風(fēng)機(jī)、水泵都能采用調(diào)速節(jié)電。對(duì)于工藝參數(shù)基本穩(wěn)定，不需要調(diào)速的風(fēng)機(jī)、水泵可以采用高效節(jié)能電機(jī)和高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，以提高系統(tǒng)效率。對(duì)于已建成而配置不合理的風(fēng)機(jī)可以通過(guò)采用更換電機(jī)，調(diào)節(jié)葉片角度等方法達(dá)到節(jié)電的目的。選擇調(diào)速節(jié)能時(shí)應(yīng)注意:風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速變化范圍不宜太大，通常最低轉(zhuǎn)速不少于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般調(diào)速范圍在100%~70%之間為宜，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%~50%時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵本身的效率明顯下降，是不經(jīng)濟(jì)的;調(diào)速范圍確定時(shí)，應(yīng)注意避開(kāi)機(jī)組的機(jī)械臨界共振轉(zhuǎn)速，否則調(diào)速至該諧振頻率時(shí)，將可能損壞機(jī)組。
(2)進(jìn)行可行性分析
在選擇要進(jìn)行的變頻調(diào)速的設(shè)備對(duì)象以后，應(yīng)從提高效率或提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要情況，從節(jié)約電能的情況進(jìn)行分析、計(jì)算，并與變頻器的投資進(jìn)行比較，計(jì)算出變頻器的投資回收期。一般來(lái)說(shuō)，如能從節(jié)約的電費(fèi)或從提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率等方面所得的收益中，在兩年內(nèi)償還變頻器的投資，都應(yīng)認(rèn)為是可行的。同時(shí)還應(yīng)分析外部條件是否滿足變頻器的使用要求。
(3)變頻器的可靠性
變頻器的可靠性如何，直接決定了變頻器能否成功地應(yīng)用于生產(chǎn)。這是選擇哪種變頻器的首要條件。有的礦山所購(gòu)買的變頻器可靠性不高，加之自身的維修技術(shù)力量不強(qiáng)，變頻器出了故障，只好仃下，甚至棄用。造成損失，同時(shí)也為變頻器的繼續(xù)推廣應(yīng)用帶來(lái)負(fù)面影響。
(4)根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇變頻器在按工藝要求、電源條件、場(chǎng)地及容量等選擇了變頻器方案后，再具體到選擇哪個(gè)廠家的哪種高壓變頻器。在選擇變頻器時(shí)可以根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料及報(bào)價(jià)表來(lái)選擇。
變頻器的制造廠家和經(jīng)銷商都會(huì)向準(zhǔn)備購(gòu)買變頻器的用戶提供樣本及報(bào)價(jià)。在樣本中，廠家公開(kāi)說(shuō)明其產(chǎn)品種類、特性、技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)，用戶在訂貨前通過(guò)對(duì)產(chǎn)品樣本資料可以對(duì)其產(chǎn)品有大概了解。因此對(duì)產(chǎn)品樣本的閱讀和了解是比較各廠家變頻器性能的重要依據(jù)。
4.2主要應(yīng)考慮的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)
(1)型號(hào)
各廠家生產(chǎn)的變頻器的型號(hào)多是系列號(hào)和容量的組合，通過(guò)對(duì)型號(hào)和規(guī)格得了解，
可以確認(rèn)該廠家生產(chǎn)的品種，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，不一定會(huì)使用到全系列的變頻器，但可以從型號(hào)、規(guī)格、所采用的功率元件、控制技術(shù)等方面判斷廠家的實(shí)力和生產(chǎn)態(tài)勢(shì)，甚至可以從一個(gè)方面判斷其產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品品種齊全，容量覆蓋范圍大，功率元件及控制技術(shù)先進(jìn)的廠家，一般來(lái)說(shuō)其實(shí)力強(qiáng)，生產(chǎn)態(tài)勢(shì)好，產(chǎn)品質(zhì)量一般來(lái)說(shuō)也會(huì)有較好的保障。
(2)效率
變頻器效率的高低，直接關(guān)系到變頻器調(diào)速節(jié)能的多少，因?yàn)樵谧冾l器運(yùn)行時(shí)，變頻
器本體也要消耗一部分電能。一般來(lái)說(shuō)直接高壓變頻器的效率都可達(dá)到0.97~0.98,而高-低-高式高壓變頻器由于多一個(gè)變壓器的損耗，使其系統(tǒng)效率有所降低。
(3)功率因數(shù)
在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，功率因數(shù)的變化是一項(xiàng)重要指標(biāo)。最好是在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)功率因數(shù)都保持在0.95以上，以使其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3485-83的標(biāo)準(zhǔn)，這只有電壓型變頻器和IGBT單相變頻器串聯(lián)的高壓變頻器能夠滿足此項(xiàng)規(guī)定。而電流型變頻器較難滿足這項(xiàng)要求。
(4)諧波
國(guó)家對(duì)電網(wǎng)諧波有嚴(yán)格要求。限制用戶非線性諧波設(shè)備注入電網(wǎng)的諧波電流，是限制電網(wǎng)電壓正弦波畸變的關(guān)鍵。所用的高壓變頻器的諧波(即裝置對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波)必須符合國(guó)標(biāo)GB/T14549-93“電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波”的規(guī)定，在國(guó)際上要符合IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對(duì)于電流型變頻器如采用六脈沖整流，則5次、7次諧波都超過(guò)了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采用12脈沖整流或附加諧波補(bǔ)償措施。
(5)輸出容量和額定輸出電流
變頻器輸出容量以kVA或kW表示，它代表可以供給電動(dòng)機(jī)的輸出功率。用kW表示時(shí)，一般以四極標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)為基礎(chǔ)考慮;用kVA表示，需進(jìn)行核算。額定輸出電流是在額定電壓下變頻器能夠連續(xù)輸出的電流值。在以輸出容量為標(biāo)準(zhǔn)選擇了變頻器以后，還應(yīng)對(duì)額定輸出電流進(jìn)行核算，以使電動(dòng)機(jī)的額定電流不要超過(guò)變頻器的額定輸出電流。
(6)率范圍
由最低使用頻率和最高頻率定義調(diào)速范圍。最低使用頻率的意思與起動(dòng)頻率不同。起動(dòng)頻率很小時(shí)，并不一定能使電機(jī)從該頻率起動(dòng)。變頻器要對(duì)最高頻率設(shè)定，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵的最高頻率應(yīng)設(shè)定(即箝位)在50Hz，所有的變頻器都可滿足這個(gè)要求，在選擇變頻器時(shí)可不作考慮，但使用中需注意此點(diǎn)。
(7)電源容量和允許電壓變化范圍
供給變頻器的電源容量應(yīng)足夠大，電源電壓變化范圍應(yīng)在變頻器允許的范圍。用戶在選擇變頻器時(shí)應(yīng)根據(jù)自己電網(wǎng)容量及電網(wǎng)電壓的變化情況，對(duì)變頻器進(jìn)行選擇。曾有一個(gè)礦山因電壓波動(dòng)范圍超過(guò)了變頻器的允許范圍，而使變頻器不能正常應(yīng)用。
(8)保護(hù)功能
變頻器樣本中一般表明其保護(hù)功能，這是為了檢測(cè)出變頻器的異常情況和防止外部原因及內(nèi)部異常對(duì)變頻器造成損害，保護(hù)變頻器正常運(yùn)行和變頻器安全可靠。因此保護(hù)種類是否齊全、完善，從一個(gè)方面反映變頻器質(zhì)量和運(yùn)行的安全可靠性。
(9)價(jià)格
變頻器價(jià)格是用戶最關(guān)心的問(wèn)題之一，用戶應(yīng)了解廠家或經(jīng)銷商所報(bào)出的價(jià)格的具體含義和具體內(nèi)容，及服務(wù)內(nèi)容，以及任選件價(jià)格等。還應(yīng)與其它廠家的變頻器進(jìn)行綜合比較。
5結(jié)束語(yǔ)
《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第39條，已將變頻調(diào)速技術(shù)列為通用節(jié)能技術(shù)加以推廣。在礦山推廣應(yīng)用變頻器節(jié)能是重要目的之一，如風(fēng)機(jī)、水泵;同時(shí)也有提高生產(chǎn)效率、降低維修工作量、提高產(chǎn)品質(zhì)量等目的，如電鏟、牙輪鉆機(jī)、礦井提升機(jī)等。在礦山應(yīng)用變頻器和其它工業(yè)部門有相同之處，也有不同之處，如電鏟、牙輪鉆機(jī)、礦井提升機(jī)等設(shè)備應(yīng)用變頻器有一豺特殊要求，所用的變頻器還有一些技術(shù)開(kāi)發(fā)工作要做。建議有關(guān)科研院所、變頻器生產(chǎn)廠家和礦山用戶共同合作，開(kāi)發(fā)我國(guó)礦山設(shè)備使用的變頻器。
本文的目的在于拋磚引玉。由于作者的水平有限，資料不夠，經(jīng)驗(yàn)不足，所述內(nèi)容錯(cuò)誤之處在所難免，所論觀點(diǎn)也屬一孔之見(jiàn)，歡迎讀者和朋友們批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
[1]采礦手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社,1991,(6).
關(guān)鍵詞：變頻器，控制技術(shù)，應(yīng)用
1.變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀
電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)、控制裝置和信息裝置三部分組成。電氣傳動(dòng)可分為調(diào)速和不調(diào)速兩大類,調(diào)速又分為交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。免費(fèi)論文。不調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接由電網(wǎng)供電。但是,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,原本不調(diào)速的機(jī)械越來(lái)越多地改用調(diào)速傳動(dòng)以節(jié)約電能,改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)量。以我國(guó)為例,60%的發(fā)電量是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗的。因此,調(diào)速傳動(dòng)有著巨大的節(jié)能潛力,變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容,變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。近年來(lái)。變頻調(diào)速技術(shù)已成為交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的技術(shù)。
1.1國(guó)外現(xiàn)狀
采用變頻的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制,大約已有40年的歷史,但變頻調(diào)速技術(shù)的高速發(fā)展,則是近十年的事情,主要是由下面幾個(gè)因素決定:
1.1.1市場(chǎng)有大量需求
隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個(gè)行業(yè)以及風(fēng)機(jī)、水泵等節(jié)能場(chǎng)合,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
1.1.2功率器件發(fā)展迅速
變頻調(diào)速技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)之上的。近年來(lái)高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。在大功率交―交變頻(循環(huán)交流器)調(diào)速技術(shù)方面,法國(guó)阿爾斯通已能提供單機(jī)容量達(dá)30000kW的電器傳動(dòng)設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。
IPM投入應(yīng)用比IGBT約晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路,有的甚至還把光耦也集成于一體,是一種更為適用的集成型功率器件。目前,在模塊額定電流10-600A范圍內(nèi),通用變頻器均有采用IPM的趨向。IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量采用之外,經(jīng)濟(jì)型的IPM在近年內(nèi)也開(kāi)始在一些民用品,如家用空調(diào)變頻器,冰箱變頻器,洗衣機(jī)變頻器中得到應(yīng)用。IPM也在向更高的水平發(fā)展,日本三菱電機(jī)最近開(kāi)發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦,通過(guò)內(nèi)部自舉電路可單電源供電,并采用了低電感的封裝技術(shù),在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化、專用化、高性能、低成本方面又推近了一步。
1.1.3控制理論和微電子技術(shù)的支持
在現(xiàn)代自動(dòng)化控制領(lǐng)域中,以現(xiàn)代控制論為基礎(chǔ),融入模糊控制、專家控制、神經(jīng)控制等新的控制理論,為高性能變頻調(diào)速提供了理論基礎(chǔ);16位、32位高速微處理器以及信號(hào)處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展,則為實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的高精度、多功能提供了硬件手段。
1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
從整體上看我國(guó)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)制造技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平差距10-15年。免費(fèi)論文。在大功率交-交,無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)等變頻技術(shù)方面,國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造,但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組啟動(dòng)及運(yùn)行、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動(dòng)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)方面有很大需求。免費(fèi)論文。在中小頻率技術(shù)方面,國(guó)內(nèi)學(xué)者做了大量變頻理論的基礎(chǔ)研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理論,針對(duì)交流電機(jī)具有多變量、強(qiáng)耦合、非線性的特點(diǎn),采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機(jī)變頻調(diào)速的控制策略。國(guó)內(nèi)學(xué)者一直致力于變頻調(diào)速新型控制策略的研究,但由于半導(dǎo)體功率器件和DSP等器件依賴進(jìn)口,使得變頻器的制造成本較高,無(wú)法形成產(chǎn)業(yè)化,與國(guó)外的知名品牌相抗衡。國(guó)內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的V/f控制,僅有少量的樣機(jī)采用矢量控制,品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)需要,每年需大量進(jìn)口高性能的變頻器。
因此,國(guó)內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下:(1)變頻器控制策略的基礎(chǔ)研究與國(guó)外差距不大。(2)變頻器的整機(jī)技術(shù)落后,國(guó)內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并沒(méi)形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。(3)變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(4)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。(5)產(chǎn)銷量少,可靠性及工藝水平不高。
2.變頻調(diào)速技術(shù)未來(lái)發(fā)展的方向
變頻調(diào)速技術(shù)主要向著兩個(gè)方向發(fā)展:一是實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、高效率、無(wú)諧波干擾,研制具有良好電磁兼容性能的“綠色電器”;二是向變頻器應(yīng)用的深度和廣度發(fā)展。隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域深度和廣度的不斷開(kāi)拓,變頻調(diào)速技術(shù)將越來(lái)越清楚地展示它在一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性?？梢灶A(yù)料,現(xiàn)代控制理論和人工智能技術(shù)在變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用和推廣,將賦予它更強(qiáng)的生命力和更高的技術(shù)含量。其發(fā)展方向具有如下幾項(xiàng):(1)實(shí)現(xiàn)高水平的控制;(2)開(kāi)發(fā)清潔電能的變頻器;(3)縮小裝置的尺寸;(4)高速度的數(shù)字控制;(5)模擬與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)。
3.變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用
縱觀我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用,總的說(shuō)來(lái)走的是一個(gè)由試驗(yàn)到實(shí)用,由零星到大范圍,由輔助系統(tǒng)到生產(chǎn)裝置,由單純考慮節(jié)能到全面改善工藝水平,由手動(dòng)控制到自動(dòng)控制,由低壓中小容量到高壓大容量,一句話,由低級(jí)到高級(jí)的過(guò)程。我國(guó)是一個(gè)能耗大國(guó),60%的發(fā)電量被電動(dòng)機(jī)消耗掉,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),我國(guó)大約有風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)4200萬(wàn)臺(tái),裝機(jī)容量約1.1億萬(wàn)千瓦,然而實(shí)際工作效率只有40%-60%,損耗電能占總發(fā)電量的40%,已有經(jīng)驗(yàn)表明,應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),節(jié)電率一般可達(dá)10%-30%,有的甚至高達(dá)40%,節(jié)能潛力巨大。
有關(guān)資料表明,我國(guó)火力發(fā)電廠有八種泵與風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?2829MW,年總用電量為450.2億千瓦小時(shí)。還有總?cè)萘考s為3913MW的泵與風(fēng)機(jī)需要進(jìn)行節(jié)能改造,完成改造后,估計(jì)年節(jié)電量可達(dá)25.69億千瓦小時(shí);冶金企業(yè)也是我國(guó)的能耗大戶,單位產(chǎn)品能耗高出日本3倍,法國(guó)4.9倍,印度1.9倍,冶金企業(yè)使用的風(fēng)機(jī)泵類非常多,實(shí)施變頻改造,不僅可以大幅度節(jié)約電能,還可改善產(chǎn)品質(zhì)量。
我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用已取得顯著成績(jī),主要表現(xiàn)在下面二個(gè)方面:
3.1變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用范圍已發(fā)展到新階段,以石油、石化、冶金、機(jī)械等行業(yè)為例,都經(jīng)過(guò)了單系統(tǒng)試用、大量使用和整套裝置系統(tǒng)使用3個(gè)發(fā)展階段。如廣東茂名石化公司和九江石油化工廠現(xiàn)已發(fā)展到引用常減壓和催裂化變頻裝置,取得了節(jié)能、增產(chǎn)的顯著效果。
3.2變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施,很多用戶實(shí)踐結(jié)果證明,節(jié)電率一般在10%-30%,有的高達(dá)40%,更重要的是生產(chǎn)中一些技術(shù)難點(diǎn)也得到解決。例如包鋼1150軋機(jī)采用變頻裝置后,年平均事故時(shí)間達(dá)到工作時(shí)間的0.1%以下,大幅度提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,且年節(jié)約電費(fèi)約50萬(wàn)元。
4.結(jié)束語(yǔ)
變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)、節(jié)能技術(shù),已經(jīng)滲透經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中。今后我國(guó)在變頻調(diào)速技術(shù)方面應(yīng)積極作好如下工作。
4.1應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量,獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
4.2大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù),必須把我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個(gè)新水平,縮小與世界先進(jìn)水平的差距,提高自主開(kāi)發(fā)能力,滿足重點(diǎn)工程建設(shè)和市場(chǎng)的需求。
4.3規(guī)范我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品可靠性工藝水平,實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
論文關(guān)鍵詞：地下水節(jié)能汲取，廢水循環(huán)利用系統(tǒng)，設(shè)計(jì)
1 研制背景
根據(jù)聯(lián)合國(guó)關(guān)于一個(gè)國(guó)家如果每人每年供水不足1000立方即為缺水國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，中國(guó)人口占世界總?cè)丝诘?2%，而淡水占有量?jī)H占世界的8%，人均淡水占有量只有世界人均值的1/3，是眾所周知的貧水國(guó)家。
水資源短缺造成的最為嚴(yán)重的后果便是一些國(guó)家的人民身體健康狀況惡化。世界衛(wèi)生組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在發(fā)展中國(guó)家有10億人喝不上淡水，全世界每年有1000萬(wàn)人死于因飲用臟水或污染水引起的疾病。而更令人不安的是，在世界許多地區(qū)，隱伏著國(guó)與國(guó)之間為爭(zhēng)奪水資源而發(fā)生沖突的危機(jī)。
2010年云南遭遇百年一遇的全省性特大旱災(zāi)，干旱范圍之廣、時(shí)間之長(zhǎng)、程度之深、損失之大，均為云南省歷史少有。嚴(yán)重干旱已經(jīng)造成全省742萬(wàn)人、459萬(wàn)頭大牲畜飲水困難。云南各災(zāi)區(qū)采取憑票供水、筑壩蓄水、組織運(yùn)水等措施保障災(zāi)區(qū)民眾用水。目前山東省正在遭受500年一遇的大旱環(huán)境保護(hù)論文，不能水澆的麥苗
沒(méi)有水，一切生命都將枯萎。為了生存，有人往返遠(yuǎn)方艱難背水，為了生存，有人向地下執(zhí)著地掘進(jìn)，……就讓你我從眼前的節(jié)水開(kāi)始吧。千萬(wàn)別讓人類的眼淚，成為地球上的最后一顆水滴！
近年來(lái)，伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中國(guó)開(kāi)始面臨能源短缺的嚴(yán)峻考驗(yàn)。在北京、上海、廣州等大城市，加油站經(jīng)常人滿為患，車主苦等幾個(gè)小時(shí)仍加不上油的例子經(jīng)常見(jiàn)諸報(bào)端；最近幾年，全國(guó)各地夏季用電高峰時(shí)段的拉閘限電措施每每使人們不得不沉浸在滾滾熱浪之中；煤、電、油的短缺已成為制約國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸――建設(shè)節(jié)約型社會(huì)已刻不容緩。
從我做起,從現(xiàn)在做起是我們每一個(gè)公民應(yīng)該做的，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了地下水節(jié)能汲取系統(tǒng)及廢水循環(huán)利用系統(tǒng)，以節(jié)約能源，節(jié)省水源。
2 設(shè)計(jì)方案
本方案包括地下水節(jié)能汲取和廢水循環(huán)利用兩個(gè)部分、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。
圖1 地下水節(jié)能汲取及廢水循環(huán)利用系統(tǒng)示意圖
2.1 地下水節(jié)能汲取系統(tǒng)
地下水節(jié)能汲取裝置主要有潛水泵、變頻器、控制器、管網(wǎng)中的壓力傳感器、止回閥等組成。系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)中壓力傳感器的反饋信號(hào)由控制器控制變頻器改變潛水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵流量，保持管網(wǎng)中水壓的恒定。
2.2 廢水循環(huán)利用系統(tǒng)
改變傳統(tǒng)的廢水直接進(jìn)入下水道模式，增設(shè)廢水接收裝置，廢水接收裝置設(shè)計(jì)成兩個(gè)出水口，將洗澡、洗手、洗菜、洗衣服等的污染較輕用水儲(chǔ)存，利用這些廢水沖刷廁所等。而污染較重或者不適宜再利用的水經(jīng)過(guò)污水處理裝置后直接進(jìn)入下水道。
3 理論設(shè)計(jì)計(jì)算
水泵是按工頻運(yùn)行設(shè)計(jì)的環(huán)境保護(hù)論文，同步轉(zhuǎn)速為，其中磁極對(duì)數(shù)P在廠家制造出來(lái)時(shí)已經(jīng)是固定的，只有通過(guò)改變頻率f來(lái)改變轉(zhuǎn)速n。通過(guò)變頻技術(shù)來(lái)改變補(bǔ)水泵的流量。水泵的特點(diǎn)是其負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，其軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：
（1）
（2）
（3）
式中n0為基準(zhǔn)(額定)轉(zhuǎn)速；n為運(yùn)行轉(zhuǎn)速；Q0為n0時(shí)的流量；H0為n0時(shí)的揚(yáng)程；H為n時(shí)的揚(yáng)程；P0為n0時(shí)的功率；P為n時(shí)的功率。
但是對(duì)于實(shí)際的泵負(fù)載，通常存在一個(gè)與高低差有關(guān)的實(shí)際揚(yáng)程，在進(jìn)行變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)必須注意。
(1)使用變頻器以后，水泵電機(jī)工作電流從30A下降到15―25A，電機(jī)溫升明顯下降，同時(shí)減少了機(jī)械磨損，維修量工作量也大大減少。
(2)保護(hù)功能可靠，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)變頻電機(jī)軟啟動(dòng)，具有短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)功能，工作穩(wěn)定可靠，大大延長(zhǎng)了水泵電機(jī)設(shè)備的使用壽命，確保安全生產(chǎn)。
(3)節(jié)能效果明顯，節(jié)能效益可觀。以一臺(tái)10KW 的電機(jī)為例，一年可節(jié)電2.5萬(wàn)Kwh，節(jié)省電費(fèi)(以0.6元／Kwh計(jì))可達(dá)1.5萬(wàn)元。
(4)按照每人每月生活用水3立方米，其中50%的生活用水可以循環(huán)利用計(jì)算，每人每年可以節(jié)約用水18立方米，數(shù)以億計(jì)的城市人口可以節(jié)約的水資源將是多么巨大的一個(gè)數(shù)字。
4 工作原理及性能分析
地下水節(jié)能汲取系統(tǒng)管網(wǎng)上裝設(shè)壓力傳感器隨時(shí)檢測(cè)壓力的變化，并將檢測(cè)到的模擬信號(hào)送入汲水系統(tǒng)與給定壓力比較、處理。當(dāng)管網(wǎng)中用水量大環(huán)境保護(hù)論文，管網(wǎng)壓力降低時(shí)，水壓信號(hào)傳給控制器，變頻器立即將頻率提高，潛水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，水泵流量增大，管網(wǎng)中壓力隨即升高；用水量較小時(shí)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵流量較??；當(dāng)管網(wǎng)中沒(méi)有用水時(shí)或者用水量很小，管網(wǎng)中水的壓力沒(méi)有變換或者變化較小時(shí)，變頻電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)本系統(tǒng)能根據(jù)管網(wǎng)中用水量的大小，變頻電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速高低，控制水泵流量大小，以節(jié)約電能。
廢水循環(huán)利用系統(tǒng)主要增加了一個(gè)廢水接收裝置，廢水接受裝置剖視圖如圖4所示。
關(guān)鍵詞：變頻器，調(diào)速，故障處理
1變頻器的組成
變頻器是由主回路和控制回路兩大部分組成的，主回路由整流器(整流模塊)、中間電路(濾波電路)和逆變器(大功率晶體模塊)三個(gè)主要部分組成，控制回路則由單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和光電隔離等電路組成。
2 變頻器的常見(jiàn)故障和處理
變頻器在運(yùn)行中常見(jiàn)的故障有:多種故障錯(cuò)亂出現(xiàn)(報(bào)警5,6,7,8)接地故障(報(bào)警14)、電機(jī)UVW相丟失(報(bào)警31.32.33 )、通訊故障等。
2.1 開(kāi)關(guān)電源損壞
這是眾多變頻器常發(fā)生的故障，通常是由于開(kāi)關(guān)電源的元器件損壞或負(fù)載發(fā)生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)電源的輸出，同時(shí)UC2844還帶有電流檢測(cè)，電壓反饋等功能。當(dāng)發(fā)生無(wú)顯示，控制端子無(wú)電壓，24V風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)我們首先應(yīng)該考慮開(kāi)關(guān)電源是否損壞(一般為UC2844或電阻損壞)。如果不能判斷是否電源故障，可以外接24V電源進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果一切正?？梢耘卸殡娫垂收?。
2.2 屏上顯示字母“14”報(bào)警
變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“ALARM14”報(bào)警，變頻器不能工作，重新送電后按RESET鍵能復(fù)位，再啟動(dòng)時(shí)再次報(bào)警，查操作手冊(cè)為接地報(bào)警，檢查電機(jī)和相關(guān)電纜并無(wú)接地故障，也就是說(shuō)故障在變頻器。分析電路導(dǎo)致接地報(bào)警的原因?yàn)榛魻杺鞲衅鬏敵鲭妷盒盘?hào)到電流取樣板再送到運(yùn)算放大器進(jìn)行比較，結(jié)果數(shù)值過(guò)大，檢測(cè)部分霍爾傳感器正常，檢測(cè)對(duì)陶瓷基薄膜集成電阻R501時(shí)測(cè)其中的一路阻值因腐蝕已變無(wú)窮大致使接地不良，造成信號(hào)過(guò)強(qiáng)，引起報(bào)警，無(wú)原件更換，在上面焊同阻值大功率貼片電阻，重新啟動(dòng)后運(yùn)行正常。接地故障是平時(shí)經(jīng)常遇到的故障，在排除電機(jī)接地存在問(wèn)題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器和信號(hào)傳輸電阻，由于它們受溫度、濕度、腐蝕氣體等環(huán)境因素的影響較大，工作點(diǎn)很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致接地報(bào)警。
2.3 屏上顯示“ALARM 13”報(bào)警
屏上顯示“ALARM13”報(bào)警，并能手動(dòng)復(fù)位，不升速時(shí)正常，加速時(shí)就報(bào)警，重新送電，沒(méi)有聽(tīng)到內(nèi)部繼電器吸合的聲音，懷疑為充電電阻R401并聯(lián)的接觸器KMI短路導(dǎo)致電流過(guò)大引起，用萬(wàn)用表測(cè)KMI線圈兩端電壓正常，停電測(cè)線圈直流電阻，為無(wú)窮大，換新線圈后上電試車，一切正常。
過(guò)流原因:
(l)重新啟動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過(guò)電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有:接觸器開(kāi)路，負(fù)載過(guò)重，機(jī)械部分故障;逆變模塊損壞;電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)小等。
(2)通電后立即報(bào)警，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位。主要原因有:模塊損壞、驅(qū)動(dòng)電路損壞、電流檢測(cè)電路損壞。論文參考網(wǎng)。
2.4 “ALARM 8”低壓報(bào)警
變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“ALARM8”報(bào)警不能復(fù)位，經(jīng)查線排端子104(l)為電壓檢測(cè)點(diǎn)，信圖3接觸器KMI短路導(dǎo)致電流過(guò)大，經(jīng)IC403輸送給控制板，并在內(nèi)部與參數(shù)設(shè)定電壓做比較，如果低與參數(shù)下限，變頻器就會(huì)停車并報(bào)警顯示故障，測(cè)104(11)點(diǎn)無(wú)電壓，正常為2.3 V說(shuō)明故障點(diǎn)在前面，測(cè)IC403 (3 )腳無(wú)電壓，測(cè)D1負(fù)極無(wú)直流電壓，測(cè)變壓器有交流輸出，可
以判斷為4R7電阻損壞，換電阻后通電，試運(yùn)行正常。
2.5 “ALARM29”散熱片溫度過(guò)高報(bào)警
變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“ALARM29”報(bào)警不能復(fù)位，這是我們常碰到的一個(gè)故障。出現(xiàn)這種故障時(shí)，我們應(yīng)首先看一下面板的溫度顯示是否超出參數(shù)設(shè)置的上限，如果超出看是否與現(xiàn)實(shí)溫度相符，如果不相符說(shuō)明檢測(cè)電路出現(xiàn)故障，經(jīng)查顯示溫度與現(xiàn)實(shí)不符，測(cè)電路14V正常，插頭兩端無(wú)電壓，查電阻R207,R208阻值為無(wú)窮大，更換新件后一切正常。
2.6 變頻器能啟動(dòng)有頻率無(wú)電壓
變頻器顯示正常，并能啟動(dòng)且有頻率變化但沒(méi)有交流電壓產(chǎn)生，試換控制板故障依舊，說(shuō)明故障在功率部分，測(cè)IGBT及相關(guān)電路正常，當(dāng)查到MK1-MK2的排線時(shí)，發(fā)現(xiàn)排線上有線因腐蝕造成接觸阻值過(guò)大，用酒精、尖針修理后確切無(wú)誤后重新通電，一切正常。
2.7 變頻器屏幕無(wú)顯示，燈頻閃
變頻器無(wú)顯示但燈頻閃，換控制板無(wú)變化，懷疑電源部分有故障，上電查功率板的電源各輸出都有明顯的閃動(dòng)，說(shuō)明電源有短路故障，斷電用手接觸各元器件，當(dāng)接觸到IC408時(shí)，發(fā)現(xiàn)其溫度過(guò)高，用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)部已嚴(yán)重短路，換新后通電測(cè)各電壓正常，帶電機(jī)試運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)故障。
2.8 變頻器面板顯示時(shí)好時(shí)壞
變頻器面板顯示時(shí)好時(shí)壞，換控制板故障依舊，懷疑為電源接觸不良，查各電源一切正常，測(cè)功率板到控制板之間的線排，發(fā)現(xiàn)有線接觸不良，換新后重新上電一切正常。論文參考網(wǎng)。
2.9 整流橋損壞
變頻器運(yùn)行時(shí)前級(jí)保險(xiǎn)燒毀，空開(kāi)跳閘，并且聽(tīng)到變頻器內(nèi)部有異常響動(dòng)，檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)整流橋已損壞，炸出幾條明顯裂縫，測(cè)全橋已經(jīng)短路，經(jīng)查整流橋的型號(hào)為SKB30/12參數(shù)是電流30A、耐壓1200V完全符合技術(shù)要求，因變頻器負(fù)載是拖輥、刀盤而且停車慣性大，且停車時(shí)有再生過(guò)電壓現(xiàn)象，由于再生功率使直流電路電壓升高，有時(shí)超過(guò)允許值，中間電壓十再生電壓超過(guò)整流橋耐壓值，即為整流橋炸裂的原因。根據(jù)以上原因，我們對(duì)變頻器個(gè)別參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如減速時(shí)間由原5s延長(zhǎng)到10s，三相輸出U,V,W加壓敏電阻(接法為連接、加壓敏電阻的耐壓為1000V)。通過(guò)以上改進(jìn)變頻器的故障率明顯降低。
三相整流橋模塊檢測(cè)方法:將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)艿蕉O管測(cè)試檔，用紅、黑兩表筆先后測(cè)R、S、T相與P、N極之間的正反向二極管特性，來(lái)檢查判斷整流橋是否完好。所測(cè)的正反向特性相差越大越好;如正反向?yàn)榱悖f(shuō)明所檢測(cè)的一相已被擊穿短路;如正反向均為無(wú)窮大，說(shuō)明所檢測(cè)的一相已經(jīng)斷路。整流橋模塊只要有一相損壞，就必須更換。
3 日常維護(hù)
操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作基本知識(shí)。在對(duì)變頻器日常維護(hù)之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷;并且在變頻器燈完全熄滅的5-30分鐘(根據(jù)變頻器的功率)后再進(jìn)行。論文參考網(wǎng)。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。
3.1 冷卻風(fēng)扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為20kH-40kH。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為3-5年就要更換一次風(fēng)扇，避免因散熱不良引發(fā)故障。
3.2 濾波電容
中間電路濾波電容:又稱電解電容，其主要作用就是平滑直流電壓，吸收直流中的低頻諧波，它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會(huì)加速其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。
正常情況下電容的選用使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器，定期送電，帶電機(jī)工作在2Hz的低頻約10min，以確保變頻器工作正常。
4 結(jié)束語(yǔ)
變頻器的科技含量較高，是強(qiáng)電與弱電相結(jié)合的，但是如果使用不當(dāng)或偶然事件也會(huì)造成變頻器的損壞。要想使變頻器正常的運(yùn)行少出故障，這對(duì)維修人員技術(shù)水平要求極高，同時(shí)維修技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、設(shè)備、工藝等的充分了解也是十分必要的。
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[3] 邵長(zhǎng)靖,張慶忠,倪培亮,孔娟. 尿素一甲泵變頻器抗晃電改造方案[J]. 變頻器世界, 2009, (04) .
這次煙機(jī)設(shè)備維修電工技師鑒定是國(guó)家實(shí)行技師資格鑒定后昆明卷煙廠第一次組織的通用工種類技師鑒定，鑒定工作由云南省第155國(guó)家職業(yè)技能鑒定所負(fù)責(zé)實(shí)施。參加鑒定人員自愿申報(bào)，然后由部門推薦經(jīng)昆明卷煙廠技師(高級(jí)技師)資格審查推薦領(lǐng)導(dǎo)小組嚴(yán)格按照申報(bào)條件進(jìn)行審核?？忌冉?jīng)過(guò)集中培訓(xùn)，然后由云南省第155國(guó)家職業(yè)技能鑒定所根據(jù)維修電工技師國(guó)家職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)考生分別進(jìn)行基礎(chǔ)理論、模擬電子電路、電路故障排除、變頻調(diào)速、plc編程、教案編寫及授課技能、論文寫作與答辯等項(xiàng)目的考核，全部考核項(xiàng)目都及格者，才能取得煙機(jī)設(shè)備維修電工技師職業(yè)資格證書。
現(xiàn)就維修電工職業(yè)技師資格鑒定的申報(bào)條件、鑒定程序和鑒定內(nèi)容摘抄如下：
鑒定對(duì)象和申報(bào)條件：
從事維修電工職業(yè)的專業(yè)人員，經(jīng)過(guò)規(guī)定學(xué)時(shí)技師資格培訓(xùn)合格，并具有下列條件之一者可申報(bào)維修電工技師資格鑒定：
1.取得本職業(yè)三級(jí)(高級(jí))資格證書后在本職業(yè)連續(xù)工作4年以上;
2.高級(jí)技工學(xué)校畢業(yè)，并取得本職業(yè)三級(jí)(高級(jí))資格證書后，在本職業(yè)連續(xù)工作2年以上;
3.本專業(yè)大專以上畢業(yè)，并取得本職業(yè)三級(jí)(高級(jí))資格證書后，在本職業(yè)連續(xù)工作3年以上;
4.連續(xù)從事本職業(yè)工作15年以上，并取得三級(jí)(高級(jí))資格證書。
知識(shí)考試范圍：
電子技術(shù)：晶體管多級(jí)放大電路分析;運(yùn)算放大器組成的典型線路分析及參數(shù)設(shè)定;典型邏輯組合電路，時(shí)序邏輯電路的分析及設(shè)計(jì)方法;綜合性電子電路的分析及設(shè)計(jì)方法。
電力電子技術(shù)：電力電子器件、晶閘管整流電路、逆變電路基本概念。
電氣自動(dòng)控制技術(shù)：自動(dòng)控制基本原理;雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理和參數(shù)設(shè)定;常用傳感器工作原理及檢測(cè)電路分析;復(fù)雜設(shè)備電氣系統(tǒng)安裝、調(diào)試知識(shí)及電氣檢測(cè)與診斷技術(shù)。
可編程控制器：用plc基本指令、常用功能指令，進(jìn)行程序設(shè)計(jì);用plc控制生產(chǎn)工藝流程的步驟及設(shè)計(jì)方法;將繼電氣線路改造成用plc控制的流程圖、程序表。
新技術(shù)：數(shù)控系統(tǒng)的基本概念;微機(jī)應(yīng)用及接口-技術(shù)基本概念;網(wǎng)絡(luò)通訊基本概念;交流變頻調(diào)速系統(tǒng)基本概念;交流電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)基本概念;專業(yè)發(fā)展方向。
熟悉氣動(dòng)控制、液壓控制的基本原理以及識(shí)圖、分析及排除故障的方法。
檢修工藝編制：能夠制定電氣系統(tǒng)與電氣設(shè)備檢修、大修工藝，了解電氣設(shè)計(jì)基本方法。
論文摘要：目前我們?nèi)粘Ｋ褂玫囊恍в谢蚴褂米冾l器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，這種嚴(yán)重的電磁輻射是我們平時(shí)用肉眼看不到的隱形殺手，無(wú)論是對(duì)我們的身體健康，還是對(duì)精密儀器的使用，它都有嚴(yán)重的危害性，而且影響深遠(yuǎn)。
變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是驅(qū)
動(dòng)的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機(jī)控制方式以及自動(dòng)化控制水平三個(gè)方面決定的。當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)在于高壓變頻器的研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)方面。
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響；二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢(shì)：主電路功率開(kāi)關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開(kāi)關(guān)頻率不斷提高，開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步降低。
在變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器，對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對(duì)電網(wǎng)的公害。
脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。
交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開(kāi)發(fā)無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。
近幾年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。
在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠MPU（微處理器）來(lái)完成。但MPU較低的處理速度無(wú)法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上首枚DSP芯片誕生了。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問(wèn)世標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度成倍提高，成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問(wèn)世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用于范圍逐步擴(kuò)大到通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。