第七章 變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

變頻器應(yīng)用技術(shù)第七章變頻器的功能選擇及參數(shù)設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉和了解變頻器在生產(chǎn)中的應(yīng)用。2.能夠分析變頻器各種應(yīng)用電路。3.應(yīng)用所學(xué)知識(shí)能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的變頻器調(diào)速控制電路。7.1變頻技術(shù)應(yīng)用綜述變頻技術(shù)的應(yīng)用分為兩類，一類用于交流調(diào)速系統(tǒng)，一類用于為其它設(shè)備提供靜止電源。變頻器最典型的用途是電力拖動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論的不斷發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)日新月異。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)廣泛取代直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)是節(jié)能、改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的必要手段之一。7.1變頻技術(shù)應(yīng)用綜述7.2變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的機(jī)械，如鍋爐的燃燒系統(tǒng)，礦山通風(fēng)系統(tǒng)以及造紙烘干系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制是全速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)提供固定的風(fēng)壓、風(fēng)量。但生產(chǎn)工藝往往需要對(duì)風(fēng)壓和風(fēng)量以及溫度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，若全速運(yùn)行必然導(dǎo)致電能的大量浪費(fèi)。因此，采用變頻器實(shí)施對(duì)風(fēng)機(jī)的控制具有重要的節(jié)能意義。7.2變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用7.2.1風(fēng)機(jī)負(fù)載的機(jī)械特性1．二次方律負(fù)載2．風(fēng)量調(diào)節(jié)方法3．風(fēng)機(jī)容量選擇4．變頻器容量選擇7.2變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用7.2.2變頻器的設(shè)置1．變頻器控制方式設(shè)置(1)操作模式設(shè)置(2)變頻器控制方式設(shè)置(3)U/f控制曲線的選擇7.2變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用2．變頻器參數(shù)設(shè)置(l)上限頻率(2)下限頻率(3)升、降速時(shí)間(4)升、降速方式(5)回避頻率(6)起動(dòng)前的直流制動(dòng)7.2變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用7.2.3風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電路組成7.2變頻器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用7.2.4節(jié)能效益分析如果，一臺(tái)工業(yè)鍋爐所使用的30kW引風(fēng)機(jī)，一天24h連續(xù)運(yùn)行。采用變頻調(diào)速，在大風(fēng)量時(shí)，頻率按46Hz計(jì)算，每天有10h；在小風(fēng)量時(shí)，頻率按20Hz計(jì)算，每天有14h。用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，在大風(fēng)量時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率消耗按額定功率的98%計(jì)算，每天同樣有1Oh；在小風(fēng)量時(shí)．電動(dòng)機(jī)功率消耗按額定功率的70%計(jì)算，每天也有14h。全年運(yùn)行時(shí)間以300天計(jì)算：請(qǐng)讀者自行計(jì)算變頻調(diào)速的節(jié)電效果。7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.1供水系統(tǒng)的主要參數(shù)1.流量2.壓力3.全揚(yáng)程4.損失揚(yáng)程與實(shí)際揚(yáng)程5.管阻7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.2供水系統(tǒng)的特性1.水泵的揚(yáng)程特性2.管道的阻力特性7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.3供水系統(tǒng)流量的調(diào)節(jié)方法1.管道閥門調(diào)節(jié)2.水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將管道閥門調(diào)節(jié)與水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)兩種方法相比較，可知，采用調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)水的流量，降低了電動(dòng)機(jī)使用功率，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.4恒壓供水的控制目標(biāo)當(dāng)供水能力Qg大于用水需求量Qn時(shí)，水壓上升(p↑)；

當(dāng)供水能力Qg小于用水需求量Qn時(shí)，水壓下降(p↓)；

當(dāng)供水流量Qg等于用水需求量Qn時(shí)，水壓恒定(p)。7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.5恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)控制原理1．恒壓供水變頻調(diào)遵系統(tǒng)構(gòu)成7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用2．壓力傳感器(1)壓力變迸器SP(2)遠(yuǎn)傳壓力表P7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用3．系統(tǒng)工作原理7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.6變頻器選型及功能設(shè)置1．變頻器選型2．控制方式設(shè)置3．頻率功能設(shè)置4．暫停運(yùn)行功能7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.7恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析1．多臺(tái)水泵的切換2．主電路說明7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用3．系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用4．控制電路說明(1)PLC輸入點(diǎn)(2)PLC輸出點(diǎn)(3)信號(hào)處理器7.3變頻器在恒壓供求系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4.1中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成1．冷凍主機(jī)與冷卻水塔2．外部熱交換系統(tǒng)7.4變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4.2冷卻水系統(tǒng)變頻調(diào)速控制1．系統(tǒng)的控制依據(jù)2．冷卻水循環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)控制7.4變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4.3冷凍水系統(tǒng)變頻調(diào)速控制1.系統(tǒng)的控制依據(jù)(1)壓差控制(2)溫度控制2.系統(tǒng)的控制方案(1)壓差為主溫度為輔的控制(2)溫度為主壓差為輔的控制7.4變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4變頻器在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4.4中央空調(diào)變頻調(diào)速的節(jié)能作用有關(guān)資料表明，我國(guó)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘考s4億多千瓦，其用電量占當(dāng)年全國(guó)發(fā)電量的60%-70%。而風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備裝機(jī)總功率達(dá)1.6億千瓦，年耗電量非常巨大，約占當(dāng)年全國(guó)電力消耗總量的1/3。應(yīng)用變頻器后，其節(jié)電率一般在20%-60%，投資回收期1—2年，企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。所以，大力推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅是當(dāng)前推進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，而且也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變和我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用7.5.1變頻調(diào)速起重設(shè)備系統(tǒng)的特點(diǎn)1.起重機(jī)械起升機(jī)構(gòu)的基本組成7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用2.起重機(jī)械起升機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩分析（1）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩TM（2）重力轉(zhuǎn)矩TG（3）摩擦轉(zhuǎn)矩T07.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用3.升降過程中電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)（1）重物上升（2）輕載或空鉤下降（3）重載下降7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用7.5.2起升機(jī)構(gòu)拖動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求1．調(diào)速范圍2．上升時(shí)的傳動(dòng)間隙3．制動(dòng)方法4．溜鉤問題5．點(diǎn)動(dòng)功能6．電動(dòng)機(jī)的選擇7．變頻器的選擇8．制動(dòng)電阻估算7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用9．再生電能的處理(1)有源逆變器(2)直流反饋7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用10．公共直流母線7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用

7.5.3變頻器在起置設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例分析1．控制方案(1)控制方式(2)起動(dòng)方式(3)制動(dòng)方式(4)點(diǎn)動(dòng)方式(5)調(diào)速要求7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用2．電路分析①按鈕SBI、SB2控制接觸器KMI，由KMl控制變頻器的電源。

②PLC的輸出端子Y4、Y5分別接人變頻器輸入端子S1、S2，控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及停車。

③由接觸器KMB控制制動(dòng)電磁鐵YB，KMB的動(dòng)作是根據(jù)起重機(jī)械在升、降或停止過程中的需要來控制的7.5變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用④SA是操作手柄。在正、反兩個(gè)方向共設(shè)7擋轉(zhuǎn)速。正轉(zhuǎn)時(shí)采用接近開關(guān)SQR2作為限位控制；反轉(zhuǎn)時(shí)采用接近開關(guān)SQR1作為隈位控制。⑤SQFI、SQF2是吊鉤最高限位控制開關(guān)。⑥按鈕SB3、SB4是作為正、反方向的點(diǎn)動(dòng)控制。⑦采用旋轉(zhuǎn)編碼器PG測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，然后反饋給變頻器，作為有速度傳感器矢量控制方式的反饋信號(hào)。

7.6變頻器在電梯控制中的應(yīng)用7.6.1電梯傳動(dòng)系統(tǒng)組成配重的重量=（載重量／2+轎箱自重）×k7.6變頻器在電梯控制中的應(yīng)用2.電梯工作過程3.對(duì)升降速的要求4.電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)（1）轎廂滿載（2）轎廂輕載5.電梯變頻調(diào)速主電路(1)變頻器輸入側(cè)(2)變頻器輸出側(cè)(3)制動(dòng)7.6變頻器在電梯控制中的應(yīng)用6．控制電路特點(diǎn)7.6變頻器在電梯控制中的應(yīng)用7.6.2變頻調(diào)速電梯實(shí)例分析7.6變頻器在電梯控制中的應(yīng)用1.整流與回饋電路2.逆變電路3.檢測(cè)電路4.控制電路7.6變頻器在電梯控制中的應(yīng)用7.6.3自動(dòng)扶梯技術(shù)改造簡(jiǎn)介1．自動(dòng)扶梯變頻節(jié)能運(yùn)行原理2．全自動(dòng)扶梯節(jié)能改造方案3．對(duì)變頻器的要求4．變頻調(diào)速特點(diǎn)7.7變頻器在唪酒灌裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用7.7.1系統(tǒng)的組成1．工藝流程及控制方案2．電氣控制系統(tǒng)組成7.7變頻器在唪酒灌裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用7.7.2電氣控制原理1.模擬量控制方式2.多擋速度控制方式7.7變頻器在唪酒灌裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用7.7.3變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)置1．變頻器容量選擇2．變頻器參數(shù)設(shè)置(1)起動(dòng)頻率(2)加、減速時(shí)間(3)多擋速度設(shè)置(4)各段頻率設(shè)置7.7變頻器在唪酒灌裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用7.8變頻器在龍門刨床上的應(yīng)用7.8.1龍門刨床的機(jī)械運(yùn)動(dòng)7.8變頻器在龍門刨床上的應(yīng)用7.8.2龍門刨床變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成1．刨床的機(jī)械特性2．變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成7.8變頻器在龍門刨床上的應(yīng)用3．變頻調(diào)速的特點(diǎn)(1)減小靜差率(2)具有轉(zhuǎn)矩限制功能(3)容易控制爬行距離(4)節(jié)能效果顯著7.8變頻器在龍門刨床上的應(yīng)用4．對(duì)刨床的控制要求①刨臺(tái)轉(zhuǎn)速變化的控制必須滿足于刨臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的要求。②刨床的切削速度以及返回速度必須便于調(diào)節(jié)。③需設(shè)置點(diǎn)動(dòng)功能，以利于工件在刨臺(tái)上的位置調(diào)整。④刨臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與橫梁的位移及刀架的運(yùn)行之間，必須要有可靠的互鎖。油泵電動(dòng)機(jī)需要與刨臺(tái)電動(dòng)機(jī)互鎖。因?yàn)?，只有在油泵正常工作情況下才允許刨臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果在刨臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，油泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，則刨臺(tái)不允許在切削中間位置停止，而必須等刨臺(tái)返回到起始位置時(shí)才能停止運(yùn)行。7.8變頻器在龍門刨床上的應(yīng)用7.8.3刨臺(tái)變頻調(diào)速系統(tǒng)工作原理1．變頻器的通、斷電方式2．刨臺(tái)速度調(diào)節(jié)方式3．往復(fù)運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)4．故障處理5．停機(jī)7.8變頻器在龍門刨床上的應(yīng)用7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用1.高壓節(jié)能設(shè)備選型煉鐵廠高爐除塵風(fēng)機(jī)的電機(jī)型號(hào)YKK560-6800KW10000V54.7A993轉(zhuǎn)/分LPH-10-6-800高壓智能化節(jié)能設(shè)備，該設(shè)備采用西門子羅賓高的高壓變頻器，加上LPH-10-6-800控制主板及LP控制軟件，減少了電網(wǎng)的諧波污染，不存在因諧波引起的電機(jī)發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、共模電壓等。7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用2．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用3.高壓變頻原理4.二次回路及控制7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用5.節(jié)能原理分析1）節(jié)能分析2）風(fēng)機(jī)節(jié)能原理即風(fēng)門調(diào)節(jié)與變頻調(diào)節(jié)的區(qū)別3）液力耦合器調(diào)速與變頻調(diào)速的區(qū)別7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用6.系統(tǒng)調(diào)試中的問題及解決辦法1）在高壓變頻器通電之前，對(duì)進(jìn)線變壓器進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)，可分三次以上不同的時(shí)間進(jìn)行，完成之后，才能對(duì)高壓變頻器通電進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)的速度由變頻器直接輸出，從10%到100%的額定速度，分段進(jìn)行速度給定，這期間注意高壓變頻器及電機(jī)等設(shè)備運(yùn)行情況。7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用當(dāng)運(yùn)行正常后，即可開始連接風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行，速度也是由10%到100%的額定速度給定分階段進(jìn)行升、降速。在此階段必須調(diào)節(jié)好高壓變頻器的升、降速時(shí)間，不能過快，否則變頻器會(huì)報(bào)故障而停機(jī)，甚至?xí)龎腎GBT模塊。針對(duì)除塵風(fēng)機(jī)情況，一般升速時(shí)間在70秒左右，降速時(shí)間在100秒左右，這樣即保證了生產(chǎn)工藝要求的快速升降速度，又保護(hù)了變頻器不會(huì)損壞。7.9高壓變頻器在煉鐵廠除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用2）變頻器的速度輸出是由外部給定的模擬信號(hào)來控制的，因此，在調(diào)試中必須確保模擬信號(hào)的穩(wěn)定性。變頻器設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾信號(hào)，對(duì)于模擬信號(hào)的傳輸影響很大。因此，設(shè)計(jì)、施工時(shí)做好接地工作、選用屏蔽電纜之外，最好對(duì)信號(hào)電纜穿鐵管加以屏蔽。信號(hào)類型選擇電流信號(hào)而不要選用電壓信號(hào)。7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用起動(dòng)平穩(wěn)，可滿載起動(dòng)； 調(diào)速方便，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)人、運(yùn)料、驗(yàn)繩等多種速度； 負(fù)力提升時(shí)能自動(dòng)進(jìn)入電氣制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，再生能量通過回饋電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)； 處理事故或檢修時(shí)可逆運(yùn)行； 必須設(shè)置可靠的各種安全保護(hù)裝置； 維護(hù)量小。7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用7.10.1本系統(tǒng)的構(gòu)成1.拖動(dòng)部分1）本系統(tǒng)采用磁通矢量控制變頻器2）變頻軟起動(dòng)、軟停止特性7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用3）重載起動(dòng)4）自動(dòng)回饋制動(dòng)5）實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速6）可任意調(diào)整的加、減速度：7）完善的保護(hù)和故障自診斷功能：8）針對(duì)煤礦采取特殊措施：7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用2.控制部分1）隔爆兼本安型PLC控制箱：2）本質(zhì)安全型操作集控臺(tái)功能介紹（1）速度設(shè)定：（2）可逆運(yùn)行7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用7.10.2操作方式及流程1.自動(dòng)方式：2.手動(dòng)方式：3.甩變頻器或電機(jī)運(yùn)行：7.10防爆變頻技術(shù)在鋼纜皮帶中的應(yīng)用7.11變頻技術(shù)在家用電器上的應(yīng)用7.11.1家用變頻空調(diào)7.11變頻技術(shù)在家用電器上的應(yīng)用1.室內(nèi)機(jī)部分2．室外機(jī)部分3．變頻空調(diào)控制原理7.11變頻技術(shù)在家用電器上的應(yīng)用7.11.2變頻洗衣機(jī)1．提高洗衣效果2．節(jié)能3．低噪聲7.11變頻技術(shù)在家用電器上的應(yīng)用7.11.3變頻冰箱變頻冰箱通過變頻技術(shù)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。冰