【汇总贴】变频相关资料大集合（申请加精！！！）

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11、控制器时钟运行正常，但控制部分没有输出或控制器没有任何相应？ 答：在这种情况下，主要是控制器内的数据出现了严重的错误。主要有以下几项参数：第6项，变频器的功率值已超出200KW；第7项，变频器的加减速时间已超出200秒；第8项，频率下限超出50Hz。出现以上情况后，可以先将控制器的电源断开，过一段时间（不少于15秒钟），然后再加电。此时，一般系统会恢复正常。如果系统仍为原样，则说明数据存储器已经被改写。请重新设定参数即可改正。修改完成后，请不要忘记将键盘锁定开关拨至LOCK位置。 12、如何使用流量补偿，及内、外补偿的区别？ 答：流量补偿是为了使远端管网达到稳定而采用的一种补偿性措施。C1型控制器的流量补偿分为内、外补偿两种方法。主要区别在于内补偿是在设计控制器的程序时，按照一定的管网流量损失的曲线而确定的二次曲线函数计算所得的值，加入控制器正常的模拟输出值而得出的最后结果，对水泵的转速进行控制，从而达到使管网压力得到补偿的控制方法。而外补偿则是根据外部所接的流量计所反馈的数值，经过转换后，和控制器正常输出值相叠加所得结果进行控制的。具体内补偿和外补偿的接线请用户参考控制器的说明书，或者参考本应用指南的工程附图内所示的接线方法。 13、控制器不起泵，RUN灯闪烁，为什么？ 答：因为此时控制器处于定时关机状态。用户将控制器的第16项功能代码设定为ON并规定了控制器开机和关机的时间，此时控制器时钟正处于这一时间段。将控制器的第16项参数更改即可。 14、控制器中，K2的作用是什么？ 答：开关K2作为控制器扩充功能用，目前用户暂用不到。 15、通讯出错，出现08现象应如何解决？ 答：先将通讯线接牢固，如果现象依旧，再判断控制器的主机是否还在正常工作。方法是接通控制器的RUN/STOP和GND端子，使其处于自动运行状态，观察控制器主机上的RUN灯是否亮，重复几次，如果RUN灯随之变化，则说明控制器主机仍然能正常工作。否则，控制器已经损坏。请用户与我所联系。 16、面板始终显示P000，这是为什么？ 答：首先，检查控制器的参数设定是否正确，检查第3项参数（控制器的压力量程）是否被设定为零。如果是非零，则将控制器上压力传感器的几个端子的控制线拆下，用万用表测量SV端与GND端之间是否为5V直流电压，如果正常，此时面板应显示正常的压力范围。否则控制器已损坏。如果测量所得结果不为5V，说明输出模拟量的供给电源故障。 17、键盘锁定打不开，怎么办？ 答：这种情况多数是键盘锁定开关接触不良的原因，可将键盘锁定开关上下多拨动几次，用力将开关推到位。如果还未解决，可将控制器的电源断开，向黑色开关内滴少量工业用酒精，再拨动几次。待酒精挥发干净后，通电试验，如果还未解决，则必须更换开关。 18、切泵切不过去，是怎么回事？ 答：如果当控制器每次发生切换信号时，切泵动作都不能完成，说明外部的控制逻辑的接线存在问题。如果控制器正常工作之中，发生切换泵切不过去时，说明控制器受到了较为强烈的干扰。用户可按前面提到的抗干扰接线的方法，将线路检查一下，必要时可将控制器的接线做适当修改。 19、 04报警，应如何处理？ 答：04报警，说明控制器检测到水位信号，请检查水位传感器的接线是否有问题。如果接线正常，可将接线拆下，用短接线将水位信号进行短接。如果问题仍然存在，则说明控制器的水位检测部分有故障。否则，说明是水位传感器的问题。 20、如果系统之中，只有一个水位信号，控制器应怎样接线？ 答：此时可将控制器的LA2短接，水位信号接入LA1上。此时应注意水位传感器所提供的信号类型，正确接入控制器方可使系统正常工作。 21、控制器未能按设定的时间间隔定时换泵，为什么？ 答：当系统压力稳定时，水泵不发生切换的情况下，控制器应当按设定的时间间隔进行换泵动作。在此过程之中，如果发生过水泵切换，或是中途停过机，则水泵的定时换泵时间将重新计时。如果发生未能按设定时间间隔换泵，请连续监测控制器，如果在设定的时间段内，没有发生以上提及的情况，而且也没有定时换泵，说明控制器有故障。 22、当反馈压力低于设定压力时，长时间不启动水泵是什么原因？ 答：此种情况下，请用户查看控制器的设定参数的第13项的设定值。此项是设置控制器的切泵压力误差的。为了防止水泵的频繁起停，允许压力在设定值减此项误差值为下界，设定值加此项误差值为上界的范围之内，不作水泵的起停或者切换。所以，如果用户觉得控制器不启动水泵的时间太长，则应将此项参数设置得小一些。

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【摘　要】 本文主要介绍了高压变频器的国内外发展现状，着重阐述了它的国民经济中的重要作用，以及未来发展态势。 【关键词】 现代电力电子；功率半导体；高压变频器 1　前言 　　十一五规划中，建设节约型社会是今后发展的一项重要内容。有效地利用能源、节约能源是建设节约型社会的具体体现。 电动机是公认的耗电大户，其占整个国民经济用电量的6成以上，对它进行节能改造，潜力巨大。要建设节约型社会，是我们必须要做的工作内容。大力推广变频调速技术是实现这一目标的必要手段，它也是交流电动机节能改造的工作重点。 2　高压变频器的发展背景及其重要意义 　　随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的高压变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高。 3　国产高压变频器的发展现状 　　目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为AC380V的中小功率产品，而在高压大功率变频器方面，却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。 　　国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，且普通采用V/f控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展阶段，每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如下几个方面： ① 国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场，并加快了本地化的步伐。 ② 具有研发能力和产业化规模的企业少。 ③ 国产高压变频器的功率等级较低，目前不超过3500KW。 ④ 国内高压变频器的技术标准还有待规范。 ⑤ 与高压变频器相配套的产业很不发达。 ⑥ 生产工艺落后，勉强满足变频器产品的技术要求，但是价格低廉。 ⑦ 变频器中使用的功率半导体，驱动电路，电解电容等关键器件完全依赖进口。 ⑧ 与发达国家的技术差距在缩小，具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。 ⑨ 已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。 ⑩ 能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。 4　国外高压变频器的发展现状 　　国外各大品牌的变频器生产商，均形成了系列化的产品，其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能，完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前，在发达国家，只要有电机的场合，就会同时有变频器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下： ① 技术开发起步早，并具有相当大的产业化规模。 ② 能够提供特大功率的变频器，目前已超过10000KW。 ③ 变频调速产品的技术标准比较完备。 ④ 与变频器相关的配套产业及行业初具规模。 ⑤ 能够生产变频器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。 ⑥ 高压变频器在各个行业中被广泛应用，并取得了显著的经济效益。 ⑦ 产品国际化，当地化加剧。 ⑧ 新技术，新工艺层出不穷，并被大量的、快速的应用于产品中。 ⑨ 目前，没有10KV产品。 5　高压变频器的未来发展态势 　　交流变频调速技术是强弱电混合，机电一体的综合技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题，后者要解决的软硬件控制问题。因此，未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展，其主要表现为： ① 高压变频器将朝着大功率，小型化，轻型化的方向发展。 ② 高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加（器件串联和单元串联）两个方向发展。 ③ 更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。 ④ 现阶段，IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色，SCR、GTO将会退出变频器市场。 ⑤ 无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。 ⑥ 全面实现数字化和自动化：参数自设定技术；过程自优化技术；故障自诊断技术。 ⑦ 应用32位MCU、DSP及ASIC等器件，实现变频器的高精度，多功能。 ⑧ 相关配套行业正朝着专业化，规模化发展，社会分工将更加明显。 6　结束语 　　建设节约型社会是全人类的事业，高效地利用能源，是本世纪必须要解决的问题。

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作者：蔡晨远 4， 运行时“过电压”保护，变频器停止输出 检查电网电压是否过高，或者是电机负载惯性太大并且加减速时间太短导致的制动问题，请参考第8条。 5， 运行时“过电流”保护，变频器停止输出 电机堵转或负载过大。可以检查负载情况或适当调整变频器参数。如无法奏效则说明逆变器部分出现老化或损坏。 6， 运行时“过热”保护，变频器停止输出 视各品牌型号的变频器配置不同，可能是环境温度过高超过了变频器允许限额，检查散热风机是否运转或是电动机过热导致保护关闭。 7， 运行时“接地”保护，变频器停止输出 参考操作手册，检查变频器及电机是否可靠接地，或者测量电机的绝缘度是否正常。 8， 制动问题（过电压保护） 如果电机负载确实过大并需要在短时间内停车，则需购买带有制动单元的变频器并配置相当功率的制动电阻。如果已经配置了制动功能，则可能是制动电阻损坏或制动单元检测失效。 9， 变频器内部发出腐臭般的异味 切勿开机，很可能是变频器内部主滤波电容有破损漏液现象。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-3-28 17:10 编辑 ]

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引言： 本软件设计涉及一种高压变频器的标准人机界面控制方法，属于基于PC的自动化控制领域，在高压变频器产品中极具重要的地位。 　　随着高压变频器产品的使用日益增加，高压变频器产品广泛应用于冶金、石化、电力、交通、城市建设等各行各业，用户对高压变频器的现场使用千差万别，表现在：各自所控制的负载对象为除尘风机、给水泵、引风机、输油泵、压缩机、凝结泵等等各不相同；各自所控制的目标为风压，水压，流量、水位等等也不相同。同时，各自的工艺流程、自动化水平、控制方法，系统给定、以及现场的数据采集和现场总线通讯等，也是各有区别。另外，随着生产和技术的发展，由于技术或设备的改造，用户很可能对高压变频产品提出更新的升级要求。 　　因此，这就要求我们研制出一种基于标准化的软件平台，使得高压变频监控软件具有高度的自适应能力和很强的开放性能，用户或者代理商可以自定义安装，甚至与自身的自动化控制系统或现场通讯总线顺利结合, 以满足各自的监视和控制的需求；从而提高软件的应用能力，应用范围；同时，还提高软件服务的质量并降低软件维护的成本和复杂性。 随着高压变频器产品的广泛应用，人们对变频器的人机界面控制或其上位控制，越来越重视，一个实用友好的用户界面，可以增强设备的易操作性，同时还可以明显的提高工作效率。 　　目前的变频器的显示介质主要以LCD、LED面板为主，显示界面主要以字符显示为主，参数显示和设定不直观，对操作人员要求高，容易误操作，控制功能有限，操作繁琐。市场上的工业控制人机界面软件大多是通用型的组态软件，适合于对生产过程的流程控制，对于特定领域的高压变频器的控制有一定的局限性，为了满足用户现场不同的变频控制要求，需要专业人员对人机界面软件进行设计和组态，使得产品开发效率低，规模化生产和产品维护都不方便。另外，由于是购买第三方的软件，对产品的升级和售后服务也可能会产生一定的影响。 　　因此，我们凭借高压变频器产品在市场中良好运行的多年经验，以及对各种现场用户需求的广泛理解，提出了高压变频监控软件标准化平台的设计思想，该高压变频监控软件标准化平台的设计具有以下鲜明的特点： 　　● 系统以工程化、模块化的设计为基础： 在项目实施过程当中，运用工程化的思想，使得开发过程规范化，并且贯彻到需求、设计、编码和测试工作的各个环节，保证了项目在开发过程中的可控性和达到预期的质量要求；同时，进行模块化设计，将系统细分为核心层、中间层、用户界面层和应用层。这种工程化、模块化的设计，为软件技术的重用和可延续性的发展打下良好的基础。 　　● 方便快捷地为用户提供人机界面标准化的服务： 　　由于高压变频产品市场的开启，生产的任务比较大，同时，不同用户的现场环境和用户要求各不相同，使得为用户提供快捷方便的标准化服务尤为重要。人机界面最终是要解决高压变频器本身和不同用户现场接口的问题，通过标准化的设计方法，从各自的需求中寻找共性，完成了对不同用户的标准化服务，提高了工作的效率和服务水平，同时，也做到了方便、快捷。 　　● 为了保证数据和操作的安全性，建立了统一的权限管理模式： 系统功能的开放，导致数据和操作的安全性的问题。为了解决这一问题，在权限管理的模式中，权限等级分为操作员、管理员、系统员，而每种权限可以赋予多个用户。操作员的权限范围限定在基本的功能切换和启动停车等常规操作，相当于用户现场的值班人员；管理员的权限在拥有操作员的全部权限同时，可以修改与现场相关的用户自定义配置，相当于现场的项目负责人或维护管理人员或项目设计人员；系统员的权限同时具有操作员的全部权限和管理员的全部权限，同时，可以修改与变频器相关的属于内核方面的系统参数，是关系到系统运行的重要参数；在进入系统前，首先进行身份识别，检查用户权限，进行统一的权限管理。 　　● 为高压变频器自身的发展提供技术平台： 　　随着高压变频调速技术的发展，以及不断引入先进的控制理论和控制方法，通过监控软件标准化的数据接口，配合下位控制器的核心控制标准化程序，可以定制和扩展内部变频控制参数以及电机控制用数学模型，从而为高压变频器向高性能发展留有扩展的空间。 系统功能： 　　● 基本功能： 　　作为高压变频监控软件，应当首先实现其基本功能：对变频器的启动、停车、复位等操作；开环和闭环的工作模式切换；对系统的运行情况进行常规记录；报告故障并报警提示；参数的设置和备份等等。 　　● 电流电压波形采样的功能： 　　通过对变频器的输入和输出的电流电压进行采样和检测，可以协助系统进行过流保护，并且查看运行中的波形质量，以及进行功率因素和系统功率的计算等等。 　　● 变频器柜体温度采样： 　　对高压变频器的功率单元柜和控制柜的温度进行检测，并可以设置报警范围，从对变频器的柜体从温度上进行检测和保护。 　　● 自动调度的功能： 　　用户填写自动调度表格，并输入到系统当中，使得变频器可以按照用户的安排，在不同的时间，自动工作在不同的工作模式当中，方便用户的使用。 ● 系统自诊断： 　　自动检测核心主控制器, 可编程序逻辑控制器PLC，以及上位机等当前的状态，辅助分析基本的各控制器间的通讯情况，并设计内核检测的功能，协助控制器分析运行性能或解决故障。 　　● 系统自修复： 　　系统赖以生存的数据环境不可破坏，每次进入系统时，自动检测数据文件的完整性，提示并自动产生遭破坏的数据文件，修复到系统的出厂设置。 　　● 用户向导： 　　使得用户按照系统的提示步骤，并根据现场的实际使用情况和应用逻辑，进行简单的设置就可以完成系统的定义而满足现场实际的应用。 　　● 用户策略： 　　通过定义用户的运行策略，使得变频器在需要的时刻工作在不同的运行模式和给定模式。系统提供功能锁定的设定方法，通过远控锁以及本控锁，锁定用户的基本给定方式和控制功能的使用逻辑，满足现场相当部分的用户使用逻辑，更大程度上满足用户的使用逻辑上的不同要求。

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提要：本文主要介绍变频器在油田的重要生产设备之一－游梁式抽油机节能改造的应用，通过分析设备和工艺对节能和提高工艺水平做了说明，并对改造方案和应用中应该注意的问题做了简单介绍。 前言: 我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，不像中东的油田那样具有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。因此，石油行业十分重视节约电能。 在我国的石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油（有杆抽油井）占总机械采油的90%以上。全国产油量70%以上靠有杆抽油机来完成。其能耗已占油田能耗的三分之一。全国每年耗电约四十二亿人民币。由于各油田每年要有几千口新井投入生产，　连同原有设备更新，每年要新增几千台抽油机。抽油机在我国石油开采有重要的地位。 目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。2003年，胜利油田某采油厂采用变频器对抽油机实施改造油井泵效率显著提高，日均增油2吨，节电率达到30％以上，下面简单介绍节能改造的原理和操作方案。 游梁式抽油机工作原理 　　它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。 除上述两方面问题外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高产油量；在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电动机转速，减少冲程，有效提高充盈率。 　　目前，对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下两个方面的优点： 　　(1)提高电网质量，减小对电网影响。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为避免电网质量的下降，需引入变频控制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。 　　(2)节能。一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作情况的连续变化，取决于地下的状态，若始终处于工频运行，也会造成电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。 节能改造的实施方案 （一）、简单降速方式：直接加装变频器并将电动机运行频率降下来，降低电机转速，增加每个冲程的时间，达到节能效果。实际应用中能达到15％－30％的节电效果。 （二）、变化冲程方式：经过实测井况和油水比例，根据游梁式抽油机的运行特性，对每个冲程中下降和提升设置不同的频率，随时调整电动机的转速，抽油杆慢速下降快速提升，不仅达到节电效果，而且能够有效地调整油水比例，提高产量。实际应用中对近40台改造后的游梁式抽油机现场实测，较工频运行时平均节电38％，如果再计算产油量的提高，综合效益非常可观。 　　实际应用中容易出现的问题及解决方法 在实际应用过程中出现了许多问题，主要集中在游梁式抽油机发电状态产生能量的处理上。对于上述第一种情况，采用变频器加能耗制动单元可较方便实现，这是以多耗电能为代价的，主要因为发电能量不能回馈电网造成。在未采用变频器时，电动机处于电动状态时，从电网吸收电能；电动机处于发电状态时，释放能量，电能直接回馈电网的，并未在本地设备上耗费掉。综合表现为抽油机供电系统的功率因数较低，对电网质量影响较大。但在使用普通变频器时，情况发生了变化。普通变频器输入是二极管整流，能量不可反方向流动。上述这部分电能没有流回电网的通路，须用电阻就地消耗，这是必须使用能耗制动单元的原因。 使用环境对变频调速系统的影响不容忽视，变频调速系统安装位置大多数是野外的抽油机附近，降雨、结露、潮湿、冰冻、灰尘、昆虫、小动物都会对变频器造成严重损害，同时还要防盗。这些情况要在安装之初就充分解决，目前大多数现场采用的办法是双层、防水防尘配电柜来解决上述问题。这样基本上能解决野外作业的环境影响，但是同时造成散热不良的问题，为保证正常工作，需要在变频器容量的选择上充分考虑。 电网质量对变频器的影响也很大，游梁式抽油机的供电线路较远，电网容易产生波动，很多对电网稳定要求高的变频器会经常出现过电压或者欠电压保护，因为变频器具备适应电网波动较大场合使用的特性，所以应用变频器以来，虽然电网有较大波动（310V――430V）之间，一直能够正常运行。 野外安装，防雷击也是重要方面，在安装时要注意设置避雷装置。 【结论】：变频技术因其节能、利于提高工艺水平、方便构成自控系统的优势，在各个行业得到越来越过广泛的应用。应用变频调速是企业提高工艺水平、节能挖潜、增加效益的重要途径，今后必将得到更广泛的应用，为企业创造巨大的效益。

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一、引言 锅炉主要的控制技术在於煤效率及用电效率，传统方法使用风门档板及阀门控制鼓风机、补水泵、循环泵的流量，其设计上并未考虑节能目的，同时，生产工艺及生产任务不同，蒸汽需求量变化时，需改变给煤（喷降）量，以达到高效率燃烧，传统的控制方式采用人工操作、耗电高、控制精度代，且需非常熟练的技术人员操作，烟囱才会冒出黑烟。锅炉常因一台不够用，需再开一台并联使用，便当蒸汽压力需求量不足两台时，常需排空放汽，以降低蒸汽压力，既浪费能源又污染环境。 二、锅炉供水控制系统的改造 传统的锅炉水位控制系统中，给水泵是连续恒速运行的，并且流量的控制是通过调节水管道中调节阀和回流支路实现的。这两种方法都存在明显的缺陷。采用调节阀调节时，由于阀门的开度的减小，水泵出口的压力会上升阀门两边的压差将增大。当增大到很大时不但会造成水泵的能量的浪费，而且使该水泵的振动和磨损加大，进而寿命缩短。采用回流支路调整时，大量的水回流也同样造成能量的消耗。 水泵的工作原理 由水泵的工作原理可知流量与转速N成正比，扬程H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N三次方成正比，电机的转速与电源频率F成正比，因此改变电源频率，可改变电动机即给水泵的转速，从而达到调节给水流量的目的。 系统组成及原理 本系统主要由一单片机和一台变频器组成，这里汽包水位是被控变量，给水量与蒸发量是两个辅助的冲量，这三个变量是由电动差压变送器进行检测，然后经过单电机的计算输出4～20mA的电流信号控制变频器以实现给水泵转速的调节。 在设计系统时，首先应确定变频器的输出频率，因为这一参数的选择关系到整个系统的控制效果，应根据水泵流量，扬程等参数和最大用水量和最小用水量确定。 变频器的工作状态 变频器通过与外部电路相连的输入输出端子设置。手动和自动两种工作状态，手动工作状态通过调节电位器来给定变频器输出频率，这种工作状态是在单电机因某种情况停用时进行操作的，自动工作状态时由单片机的输出信号进行控制。 在实际应用中，该系统较传统调节阀控制方式最实出的优点是同期节电率高达近20%并且水泵磨损严重的问题得到解决，维修率明显降低，延长设备的使用寿命而且能更好地提高系统的自动化水平。 三、锅炉鼓(引)风控制系统的改造 锅炉的鼓（引）风机的风量也是经常变动的，由于汽量变化是经常变化的，所以风 量就需要经常调节如由阀门调节，锅炉的控制室到阀门的距离较远，操作十分不便，也不可能调节得当，风量调节过大，空气含氧量超标，浪费了热能，风量调节过小，煤渣残留碳份超标又浪费了煤，因此为了提高控制水平，保证空气含氧量和煤渣残留的碳份达标，必须对风量进行有效的调节，调节的方式，必须方便、灵敏、可靠。 为了提高锅炉风量的控制水平，又能达到节能的效果，采用变频调速方式对风量进行调节，是首选的方案。由于应用变频调速技术可根据用汽量的变化，随时调整鼓引风机的转速，减少了噪音对环境的污染（电机均运行于额定转速以下，风的噪音随之下降）对提高工业卫生水平起到一定的作用，由于鼓引风机长期低于额定转速的状态之下运行电机及风机的轴承不易损坏，延长了使用寿命，电机的发热量也减少了，维修量下降。停机时间减少，节约了大量的维修费用。 应用变频器的节能效果 一般使用的风机、水泵设备额定的风量、流量，通常都超过实际需要的风量流量，又因为工艺要求需要在运行中变更风量、流量，而目前，采用档板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍，虽然方法简单，但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费大量电能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。 从流体力学原理知道，风机风量与转速及电机功率的关系，用下述关系式表示： 式中，Q－风量(流量)Ｈ－风压（扬程）P－轴功率n－转速 当风量减少风机转速下降时，其电动机输入功率迅速降低，例如风量下降到80%，转速(n)也下降到80%时其轴功率则下降到额定功率的51%；若风量下降到50%，轴功率将下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大，下图两条曲线之间的阴影部分表示了采用变频调速方式的节电效果。 上述的原理也基本适用于水泵，因此对风量流量调节范围较大的风机水泵，采用调速控制来代替风门或阀门调节，是实现节能的有效途径。 驱动风机，水泵，大多数为交流异步电机，（大功率的多数为同步电机），异步电动机或同步电动机的转速与电源的频率f成正比，改变定子供电频率就改变了电动机的转速，变频调速装置，是将电网50Hz的交流电，变成频率可调电压可调的交流电去驱动交流电动机实现调速的。 变频调速的特点是效率高，没有因调速带来的附加转差损耗，调速的范围大，精度高、无级调速。容易实现协调控制和闭环控制，由于可以利用原鼠笼式电动机，所以特别适合于对旧设备的技术改造，它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点，又能达到节电的显著效果，是风机水泵节能的较理想的方法。 采用菱科变频器调速，可取代风门档板阀门控制流量，并控制给煤机，给煤量改造效果如下： 1、节省用电约30%-80%，约6-9个月即回收投资。 2、提高燃烧效率，节省用煤10%左右。 3、降低排烟浓度，避免冒黑烟的环境污染。 4、不必依赖有经验的操作人员，可以数据化控制。 5、可以开环或闭环控制，也可选用RS-485通讯接口作电脑集中控制。 6、多台锅炉并联运转时控制更方便。 7、驱动电机软起动，没有起动的冲击流。

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题要：本文主要介绍变频器在油田的重要生产设备之一－游梁式抽油机节能改造的应用，通过分析设备和工艺对节能和提高工艺水平做了说明，并对改造方案和应用中应该注意的问题做了简单介绍。 前言: 我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，不像中东的油田那样具有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。因此，石油行业十分重视节约电能。 在我国的石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油（有杆抽油井）占总机械采油的90%以上。全国产油量70%以上靠有杆抽油机来完成。其能耗已占油田能耗的三分之一。全国每年耗电约四十二亿人民币。由于各油田每年要有几千口新井投入生产，　连同原有设备更新，每年要新增几千台抽油机。抽油机在我国石油开采有重要的地位。 目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。2003年，胜利油田某采油厂采用变频器对抽油机实施改造油井泵效率显著提高，日均增油2吨，节电率达到30％以上，下面简单介绍节能改造的原理和操作方案。 游梁式抽油机工作原理 　　它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。 目前，对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下两个方面的优点： 　　(1)提高电网质量，减小对电网影响。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为避免电网质量的下降，需引入变频控制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。 　　(2)节能。一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作情况的连续变化，取决于地下的状态，若始终处于工频运行，也会造成电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。 节能改造的实施方案 （一）、简单降速方式：直接加装变频器并将电动机运行频率降下来，降低电机转速，增加每个冲程的时间，达到节能效果。实际应用中能达到15％－30％的节电效果。 （二）、变化冲程方式：经过实测井况和油水比例，根据游梁式抽油机的运行特性，对每个冲程中下降和提升设置不同的频率，随时调整电动机的转速，抽油杆慢速下降快速提升，不仅达到节电效果，而且能够有效地调整油水比例，提高产量。实际应用中对近40台改造后的游梁式抽油机现场实测，较工频运行时平均节电38％，如果再计算产油量的提高，综合效益非常可观。 　　实际应用中容易出现的问题及解决方法 在实际应用过程中出现了许多问题，主要集中在游梁式抽油机发电状态产生能量的处理上。对于上述第一种情况，采用变频器加能耗制动单元可较方便实现，这是以多耗电能为代价的，主要因为发电能量不能回馈电网造成。在未采用变频器时，电动机处于电动状态时，从电网吸收电能；电动机处于发电状态时，释放能量，电能直接回馈电网的，并未在本地设备上耗费掉。综合表现为抽油机供电系统的功率因数较低，对电网质量影响较大。但在使用普通变频器时，情况发生了变化。普通变频器输入是二极管整流，能量不可反方向流动。上述这部分电能没有流回电网的通路，须用电阻就地消耗，这是必须使用能耗制动单元的原因。 使用环境对变频调速系统的影响不容忽视，变频调速系统安装位置大多数是野外的抽油机附近，降雨、结露、潮湿、冰冻、灰尘、昆虫、小动物都会对变频器造成严重损害，同时还要防盗。这些情况要在安装之初就充分解决，目前大多数现场采用的办法是双层、防水防尘配电柜来解决上述问题。这样基本上能解决野外作业的环境影响，但是同时造成散热不良的问题，为保证正常工作，需要在变频器容量的选择上充分考虑。 　　除上述两方面问题外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高产油量；在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电动机转速，减少冲程，有效提高充盈率。 电网质量对变频器的影响也很大，游梁式抽油机的供电线路较远，电网容易产生波动，很多对电网稳定要求高的变频器会经常出现过电压或者欠电压保护，因为变频器具备适应电网波动较大场合使用的特性，所以应用变频器以来，虽然电网有较大波动（310V――430V）之间，一直能够正常运行。 野外安装，防雷击也是重要方面，在安装时要注意设置避雷装置。 【结论】：变频技术因其节能、利于提高工艺水平、方便构成自控系统的优势，在各个行业得到越来越过广泛的应用。应用变频调速是企业提高工艺水平、节能挖潜、增加效益的重要途径，今后必将得到更广泛的应用，为企业创造巨大的效益。

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摘要：本文介绍建材行业的变频调速改造，首先叙述水泥制管机的工艺过程，然后着重介绍改造情况及注意事项和改造后的节能进行了定量的分析。 　　关键词：水泥制管机，变频调速，电磁调速器, 耗能的分析与计算一、 概述 　　 随着国民经济的快速发展，水泥及其制品在基础建设领域中发挥了巨大的作用，其行业呈现出一派朝气勃勃的兴旺景象。但由于该行业设备从国外学习和引进的时间较早，设备国产化的的时间也早，大约在上世纪70年代已经定型。多年来，大部分的设备厂商未调整产品结构，没有进行深入的开发，而且又不继续引进新技术，沿用上世纪70年代的技术进行生产，调速的方式大部分都以电磁调速为主，造成大批能耗高、性能低的水泥制品设备继续进入市场，并且这些能效比很低的设备一直在运行，大量消耗电能。 　　水泥管加工容易、原材料来源广泛、价格低、使用寿命长，并且，在建筑、市政施工中得到了广泛的应用。水泥管桩因其施工方便快捷，省时、省工且质量可靠，造价相对低廉，大量用于高速公路，桥梁，房屋基础，河堤，码头的基础设施中。 　　二、 水泥制管的工艺过程 　　 水泥管桩是众多的水泥制成品之一，它的生产工艺有多种，为保证水泥管管壁厚薄的均匀性、致密性，其中使用最普遍的生产加工工艺是离心成型法。离心成型是将完成配料好的混凝土注入模腔中，首先进行低速搅拌，搅拌均匀后电机升速到中速，在离心力的作用下基本成形，且混凝土逐渐密实，再经过高速成型脱水，整个工艺过程结束。水泥电杆的生产也是用类似的离心浇注法，其生产工艺与此大体相同。 离心成型法对电气传动设备要求较高，首先要求满载启动，启动力矩应在电机100%额定力矩以上；其次低速运转的时间长，要求低速力矩大；最后由于制管机调速范围大，为保证水泥管桩的质量，要求在整个工作速度范围内，转速基本稳定。早期的调速方式有机械式分级调速、整流子电机调速、直流调速、电磁调速等。由于电磁调速结构简单，使用简便价格相对较低，因此，近年来在水泥制管设备中，电磁调速用得较多。但电磁调速效率低，最高转速时效率为85%，速度越低效率也越低。水泥管离心成形工艺低速的时间占50%左右，电磁调速速度低速时耗能相当大。 　　水泥制管机负载机械特性为大惯性负载，起动前模腔内需加足一根水泥管桩定量的混凝土，启动后低速运行，显然是重载起动。电磁调速器低速运行时机械特性软，低速转矩较差，要保证生产的正常进行，电动机的容量选得较大，这又使耗能进一步增加。一般制管机的电气传动由1台75kW(55kW)的电磁调速电机驱动。电磁调速电机的调速的范围有限，而低速力矩又较差，但混凝土进行低速搅拌要求力矩大，不能满足时转速会出现不稳定现象，甚至可能无法启动。转速的不稳定性对产品质量有一定的影响。另外，4极交流异步电动机的额定转速为1440r/min，但电磁调速器最高只能调到1200r/min。速度高，对水泥管的质量的提高有益。从以上制管机对电气传动的要求上看，用电磁调速器是一种无奈的选择。现在变频器的价格已经下降到合理的水平，以变频器的优异性能完全可满足制管工艺要求，用变频调速代替电磁调速是最佳的选项。 三、 水泥制管的变频调速 　　 根据以上的情况，变频器的机械特性近似为恒转矩，电机在5Hz便可运行，高速50Hz时可达1440r/min，调速比1：10，极大地满足了水泥制管的工艺要求。东莞市大岭山鸿基管桩厂有4台离心浇注机，电机的型号和功率分别为Y260M-4-75KW 2台，Y250M-4-55KW 2台，全部采用电磁调速。将电磁调速改造为变频调速，简单的方法是用变频器驱动电磁调速电机，将电磁调速器杯型转子的励磁调到最大，如前所述效率为85%。为达到最高的节能效率，将电磁调速电机换为普通Y系列三相鼠笼电机，变频器用菱科SB40S75KW 2台，BT40S55KW 2台。变频器设置为外控端子操作，电位器调节变频器的频率。加速和减速时间设定比较长，均为120s，降速到变频器的输出频率5Hz时，启用直流制动，操作十分方便。使用了变频器后，转速稳定性好，管桩的成型的质量有了较大的提高。变频调速后，考虑到电机运行在低速的时间比较长，电机的散热受到一些影响，温度会升高。在改造过程中，将电磁调速电机换为Y系列交流异步电动机时，如果是等容量的代换，由于原来电机的容量就选得比较大，改造后电机的温升不会超过额定值，不必加恒速风扇降温；如果是非等容量代换，代换电机的容量比电磁调速电机小时，那就需在电机尾罩上加恒速风机，以利于电机的散热。 四、 节能分析 　　 水泥制管机是采用55kW或75kW的电磁调速电机，转速通常控制在300-1200r/min，这是根据离心制管工艺情况，对电机速度进行控制。实践证明，采用变频调速的方法取代电磁调速平均节能量50%左右。

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一、搅拌机的配置及运行概况： 液体搅拌机械在化工等行业的生产过程中应用很广泛。 搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量的，而搅拌机在实际使用过程中，则不一定要在最大转速下工作，有很多时间都可以工作在非满载状态；传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速；机械方式调速会增大搅拌机的损耗，同时会使搅拌机工作在波动状态，也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态，很不经济。 由泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速（频率）的关系可知：变频器调速方式的节能效果很高，胜过以往的任何一种调速方式，并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似，故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多问题，并可通过变频节能收回投资。 二、搅拌机变频方案： 根据搅拌机配置及运行转矩大的特点，通常是在搅拌机上加装设一套范用型的变频器调速装置；保留搅拌机原工频系统，并与搅拌机的变频系统互为备用可相互切换使用，工频与变频之间设联锁。 三、搅拌机变频调速装置的功能及优点： 1、搅拌机变频节能装置为开环调节； 2、软启动方式可减小启动冲击电流； 3、变频器带有智能保护，故障时可自动停机； 4、可根据不同的工艺采用不同的转速； 5、通过变频调速实现节能： 因为搅拌机的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速的特性与泵类负载相似，即其运行功率与其转速（频率）的三次方成正比，粘度高的该比例会有所下降（一般会介于二次方与三次方之间）。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。 例：一搅拌机容量：1×75KW ，转速180r/min，实际用160r/min也可； 故，变频节电率=1-160^3/180^3=0.3=30%或=1-160^2/180^2=0.21=21%，在21%~30%之间。

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变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。 　　随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网的谐波污染和输入功率因数；三要看本身的能量损耗（即效率）如何。这里仅以量大面广的交—直—交变频器为例，阐述它的发展趋势： 　　 　 　　主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化；开关频率不断提高，开关损耗进一步降低。 　　变频器主电路的拓扑结构方面。变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器，而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的公害。 　　脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。 　　交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。 　　微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。运动控制系统是快速系统，特别是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。近几年来，国外各大公司纷纷推出以DSP（数字信号处理器）为基础的内核，配以电机控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器，价格大大降低，体积缩小，结构紧凑，使用便捷，可靠性提高。DSP和普通的单片机相比，处理数字运算能力增强10～15倍，可确保系统有更优越的控制性能。数字控制使硬件简化，柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性，可实现复杂控制规律，使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实，易于与上层系统连接进行数据传输，便于故障诊断、加强保护和监视功能，使系统智能化（如有些变频器具有自调整功能）。 　　交流同步电动机已成为交流可调转动中的一颗新星，特别是永磁同步电动机，电机获得无刷结构，功率因数高，效率也高，转子转速严格与电源频率保持同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类，自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似，用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器，如采用交—直—交变压变频器时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器，现正开发无转子位置传感器的系统。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制，其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。

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一、概述 在我国的电力工业中，火电占绝对优势地位（火电装机容量占74%，发电量占80%）。每个火电机组都有大量辅机设备，如给水泵、凝结泵、吸风机、送风机、一次风机、二次风机、循环水泵等等，这些辅机大多用高压大容量的异步电动机拖动，容量大，耗电也多（大约占厂用电的80%）。由于这些辅机的容量在设计上就有一定量的安全冗余，加上机组经常进行负荷调节，导致它们经常在截流状态下运行，造成许多不必要的能源浪费。为了实现节能降耗，高压大功率变频器作为一种新近发展起来的高效节能的调速技术，在电厂的辅机调速中得到了广泛应用。同时，电厂辅机调速工艺的一些特殊要求，反过来又促进了变频调速技术自身的发展和进步。 二、电厂对变频器的特殊要求 对电厂而言，设备的可靠运行是最为重要的因素之一。任何一种辅机调速设备，不管性能多么好，节能多么显著，如果可靠性没有保证，一切就都无从谈起。因为一旦这些关键的辅机设备因为调速装置故障而非正常停机，往往导致主机负荷大幅度下降，严重时将引起主机停机，锅炉熄火停运，从而造成发电事故，其引起的损失，远远不是节能效益可以比拟的。所以高压变频器在电厂的应用，对其可靠性就有相当高的要求。 衡量变频器的可靠性，应主要从以下几个方面考虑： 1、设备本身的平均无故障运行时间 如何保证变频器本身的无故障运行时间，需要从设计、原材料采购、生产、检验等多个环节进行质量控制。设计上考虑不周全，生产工艺不规范、检验手段的不完善和不到位，都将直接导致设备质量的下降，这也是正规企业和小作坊的根本区别。那些连加工场地也没有、检验手段也没有、仅靠几个人购买一点器件攒出来的变频器，也许在试验室能勉强运转，但这种设备在工业现场可能根本无法运行，或者根本无法长期运行，可靠性无从谈起。 正因为如此，一些企业在选择变频器的时候，对变频器生产厂家进行考察，了解厂家的管理水平、生产规模、工艺流程、硬件设施的配套等情况，实在是十分必要的。 2、控制电源丢失不停机 HARSVERT-A系列变频器为电压源型变频器，决定了对其主电路的控制和主电源的相位无关，所以不需要提供触发用的同步控制电源。换句话说，HARSVERT-A系列变频器的控制电源不存在和主电源的相位关系要求，在现场提供的控制电源失电时，变频器利用自身配备的UPS为控制系统供电，变频器可以继续运行，做到控制电源丢失时（比如维修人员误拉低压电、开关跳闸、熔丝熔断等），仍然保持辅机设备的运行。 为了进一步提高控制电源的可靠性，某些HARSVERT-A变频器经过改进，还配备双路控制电源切换功能，能够接受电厂的直流操作电源。相对交流电源而言，电厂的直流操作电源由于有蓄电池供电，具有更高的可靠性。HARSVERT-A变频器在交流控制电源正常时，采用交流控制电源。交流控制电源异常后，变频器在发出报警的同时，可以无扰动切换为直流操作电源供电，正常运行不会受到影响。交流和直流控制电源都出现问题时，变频器还可以无扰动切换为UPS供电，从而最大程度上保证了控制电源的连续性，进而保证变频器和辅机设备的运行安全。 3、合理设定变频器的故障保护功能 不管什么类型的变频器，出于设备自身安全考虑，都会具有各种各样的保护功能。但在电厂应用中，如何保障发电机组的安全运行才是最最主要的，这就要求变频器对自身的保护功能应按照现场的实际情况作合理设定。对于一些问题，从变频器生产厂家的角度看，也许是很严重的问题，但从电厂的应用角度看，可能降为次要问题。比如变频器运行过程中柜门被非法打开，厂家认为可能导致人员触电酿成事故，应做停机处理，但电厂认为只作报警即可，不要导致电厂主机设备停机。任何一种变频器，都应该对用户的需求具有亲和力，以满足现场的使用需要为前提。基于现场的这种需要，HARSVERT-A变频器对许多故障增加了"报警"或"停机"选项，对一些必须做停机处理的故障，则实行分级检测，在事态还不十分严重时事先提供报警。比如变压器严重过热必须停机，但在其温升达到跳闸停机值之前的某个门坎时，变频器就事先提供超温报警信息。如果产品定型，报警保护功能固化，不能根据现场应用更改，则难以满足现场的使用需求。 2、HARSVERT-A高压变频调速系统可靠性的制造保证： HARSVERT-A变频器已形成规模化生产，大批量的生产保证了生产所用的元器件可以从外国厂家或大的贸易代理商直接定货而不是到小商贩那里去零星采购，在器件采购管理上以及进口渠道上，保证器件的质量。 由于生产的批量化，变频器所有的板级产品可以采用先进的机器焊接技术来生产，克服人工焊接可能存在的虚焊。各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术，同时进行防潮、防尘、防盐雾处理，并进行72小时老化和高低温循环试验，增强了印刷板对各种恶劣环境的适应能力。各个功率单元在组装整机前，要分别进行老化和满载测试。每套变频调速系统出厂前，都要经过几十项严格的生产测试，利德华福公司严格按照ISO9001质量管理体系对变频器的生产制造过程进行了全面的质量控制。 四、HARSVERT-A针对电厂应用的改进 北京利德华福技术有限公司从2000年推出第一台HARSVERT-A变频器样机到现在，业绩已经达到一百多台，其中大部分应用在电力行业。针对电力行业的特殊工况，产品进行了不断地改进和完善，主要体现在以下一些方面： 1、对电网波动的适应能力的改进 一些按欧美电网波动标准生产的进口变频器，对电网电压波动的承受能力为±5%（早期产品），最大到±10%（晚期产品），超过则瞬间保护停机。HARSVERT-A变频器按照我国自己的电网情况进行设计，承受电压波动的能力可以到±15%。但实践证明，即使满足±15%电压波动的适应能力，在电厂应用过程中，特殊情况下，仍然满足不了要求，变频器需要进行改进。 一座火力发电厂往往装备多台机组，每台机组又有多台辅机，这些辅机都挂在相同或不同的电源母线上。每当有大容量辅机（如磨煤机、锅炉给水泵等）启动时，电源母线电压都有较大的降落（超过-15%），会影响同一母线上其他设备的正常运行。更有甚者，当发生同一母线下多台辅机群启时，电源母线电压可能下降更多（超过-30%），持续时间更长（20秒以上）。 针对电厂的这种工况，HARSVERT-A变频器进行了设计改进，大幅度提高了其抗电网波动的能力，做到电压波动在±15%以内时，变频器可以维持满额输出；电网电压降落在-15%~-35%以内时，只要持续时间不超过30秒，变频器都短时降额运行，不进行欠压保护，等电网电压恢复正常后，变频器自动恢复到原来的工作状态，大大减少了电压跌落造成的停机现象。 在有些情况下，电厂辅机设备有进行供电母线切换的需要，在母线切换过程中，被切换的辅机设备往往产生短暂的主电源完全失电现象。大部分进口变频器在发生主电源失电时只能停机，少量进口变频器虽然不会立即停机，但也只能坚持5个周波（仅20ms），实际上许多母线切换过程并不能在20ms的时间内完成。HARSVERT-A系列变频器经过设计改进，可以坚持3秒内不停机，则完全可以满足母线切换的需要。

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2、控制电源丢失不停机 HARSVERT-A系列变频器为电压源型变频器，决定了对其主电路的控制和主电源的相位无关，所以不需要提供触发用的同步控制电源。换句话说，HARSVERT-A系列变频器的控制电源不存在和主电源的相位关系要求，在现场提供的控制电源失电时，变频器利用自身配备的UPS为控制系统供电，变频器可以继续运行，做到控制电源丢失时（比如维修人员误拉低压电、开关跳闸、熔丝熔断等），仍然保持辅机设备的运行。 为了进一步提高控制电源的可靠性，某些HARSVERT-A变频器经过改进，还配备双路控制电源切换功能，能够接受电厂的直流操作电源。相对交流电源而言，电厂的直流操作电源由于有蓄电池供电，具有更高的可靠性。HARSVERT-A变频器在交流控制电源正常时，采用交流控制电源。交流控制电源异常后，变频器在发出报警的同时，可以无扰动切换为直流操作电源供电，正常运行不会受到影响。交流和直流控制电源都出现问题时，变频器还可以无扰动切换为UPS供电，从而最大程度上保证了控制电源的连续性，进而保证变频器和辅机设备的运行安全。 3、合理设定变频器的故障保护功能 不管什么类型的变频器，出于设备自身安全考虑，都会具有各种各样的保护功能。但在电厂应用中，如何保障发电机组的安全运行才是最最主要的，这就要求变频器对自身的保护功能应按照现场的实际情况作合理设定。对于一些问题，从变频器生产厂家的角度看，也许是很严重的问题，但从电厂的应用角度看，可能降为次要问题。比如变频器运行过程中柜门被非法打开，厂家认为可能导致人员触电酿成事故，应做停机处理，但电厂认为只作报警即可，不要导致电厂主机设备停机。任何一种变频器，都应该对用户的需求具有亲和力，以满足现场的使用需要为前提。基于现场的这种需要，HARSVERT-A变频器对许多故障增加了"报警"或"停机"选项，对一些必须做停机处理的故障，则实行分级检测，在事态还不十分严重时事先提供报警。比如变压器严重过热必须停机，但在其温升达到跳闸停机值之前的某个门坎时，变频器就事先提供超温报警信息。如果产品定型，报警保护功能固化，不能根据现场应用更改，则难以满足现场的使用需求。 4、针对特殊工况进行特殊设计 根据我们接触到的一些电厂实际情况，各厂对辅机设备的调速要求千差万别。以机组凝结泵为例，某电厂的1#机组配置两台凝结泵，1台运行，1台备用。正常情况下，母管压力0.9Mpa。当母管水压低于0.75MPA或运行的水泵发生故障时，备用水泵必须在5秒内启动到全速运转，提升母管压力到0.9Mpa， 否则系统连锁保护动作，造成停炉停机。 对凝结水泵变频调速改造前，两台凝结泵倒换时，先将备用泵启动到全速，然后关闭原运行泵，保证母管水压不低于0.9Mpa。工作泵故障时，联启另外一台工频备用泵，由于凝结水泵工频启动，母管压力可以在短时间内恢复到正常值。调速改造后，凝结泵正常切换时，可以先启动调速泵，水压足够后再关停工频泵。但如果工频泵运行，变频泵处于备用状态时，一旦工频泵故障，变频泵应在5秒内由0启动到全速运行，快速提升母管压力，然后过渡到维持母管压力0.9Mpa的情况下闭环调速运行。 在大部分情况下，变频器都不具备在几秒时间内将水泵由0速提升到全速运行的能力，采用国外标准产品，要实现这个功能，只能远远加大变频器容量，采用大马拉小车的方式，但投资上用户不能认可。HARSVERT-A变频器可以按照用户的特殊工况要求进行特殊设计，使变频器具有较大的短时过流能力（变压器容量、散热器容量都不变，选用电流较大的IGBT，在短时启动过程中采用较高的过流保护设定值），来满足5秒内将水泵由0启动到全速的要求。由于水泵低速时负载转矩较小，变频器还采用了非线性加速方式，低速时加速快一些，使得在一定的电流负载下，获得总体较快的加速效果。 5、接口方式灵活，满足电厂多变的接口需要 在很多电厂，发电机组均采用DCS系统控制，所有辅机设备都在DCS系统监控下运行。用户为了维护方便，DCS系统现在还惯于采用硬接线方式和辅机调速系统（变频器）建立通讯联系，变频器的一些开关量状态通过节点送给DCS，DCS对变频器的控制命令通过节点送给变频器，一些模拟量如频率给定、电机电流等信息则采用4~20mA电流源信号相互传送。 传统变频器在接口设计上，仅具有"运行"、"待机"、"故障"、"报警"等几个简单的开关量输出端口，无法满足现场的接口需要。HARSVERT-A变频器在现场的应用过程中，充分考虑到现场的接口需要，内置了PLC，具有相当丰富的现场接口，可以满足各种各样的现场接口需求。另外，变频器内置PLC还可以将辅机的周边设备（如阀门等）进行有效管理，使其实现和辅机设备启停的联动，提高自动化水平。 HARSVERT-A变频器不仅具有丰富的I/O及模拟量输入输出接口，同时也配置了和现场的数据通讯接口，可以和现场自动化控制系统通过数据通讯交换信息。 6、针对电厂应用增添了许多附加功能 HARSVERT-A变频器在电厂应用过程中，还应现场的使用需求增添了许多附加功能，比如在DCS的频率给定信号掉线时，变频器可以进行有效识别，给出报警信息并维持原输出频率不变；在电厂的风机调速应用中，增加了非线性减速功能，使得既可缩短总的减速时间，同时又保证风机减速时变频器不过压；完善了故障诊断和报警功能等等。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-3-28 17:32 编辑 ]

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五、HARSVERT-A变频器适用于电厂的一些其他优势 正如前面所述，电厂对高压变频器的可靠性有严格的要求，而HARSVERT-A变频器在这方面具有自己独有的优势。 1、完美无谐波，不会对现场其他设备产生谐波污染 许多人都知道，早期的一些变流设备，尤其是可控硅整流和逆变设备，在实现其调频或调速功能的同时，同时还对电网产生严重的谐波污染，成为电网的一大公害。谐波对电厂造成的危害至少体现在以下方面： 引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使危害加剧，甚至引起严重事故。 导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电器测量仪表计量不准确。 干扰DCS系统的正常工作。 使电机产生机械振动、噪声和过电压，引起附加损耗。还会使变压器局部严重过热。 使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。 HARSVERT-A变频器采用30~48脉冲的移相整流技术，将变频器对电网的谐波影响控制在4%以内，满足IEEE519-1992国际标准对谐波的严格要求，国外采用同种拓扑结构的变频器号称完美无谐波变频器。HARSVERT-A变频器不仅对电网的谐波影响可以忽略，输出侧的谐波更小，电流的总谐波含量在2%以下，不会对电机产生任何不良影响。 2、便于实现单元冗余，满足更高的可靠性要求 上面已经说到，在电厂运行的所有设备，可靠性永远是第一位的。HARSVERT-A变频器由于采用了单元串联的特殊结构，很方便的就可以实现冗余设计，做到变频器发生局部小故障时，可以不影响整体设备的继续运行。我们在电厂投运的变频器，从保证电厂安全生产的角度出发，基本上都配置了单元旁路功能，可以实现小问题不停机。 3、便于实现系统旁路，维持变频器停机维护时生产的连续性 作为一种万全措施，HARSVERT-A变频器在电厂应用中，还能配备系统旁路，一旦变频器出现严重故障或正常情况下需要例行检修维护时，通过旁路开关，电机就可以直接挂在电网上直接运行，不影响机组的正常发电。这个功能看似简单，但也不是所有变频器可以轻松实现的。由于HARSVERT-A变频器采用"高-高"形式，输入和输出电压等级相等，并且能直接做到6KV或10KV，所以电机电压和电网电压相等，实现工频旁路轻而易举，一些3.3KV或4.16KV的变频器要实现这一功能，实际上比较困难。进口变频器如何适用于我国电压等级，是现场应用对这些产品提出的课题。 4、快捷及全方位的服务体系 北京利德华福公司作为国内的高压大功率变频器生产企业，自主进行产品的研发、设计、生产和制造，售前对用户的现场工况做详细了解，保证提供的肯定是适合现场需要的产品。产品在现场投入运行以后，出现的任何应用问题，利德华福公司工程师都有能力在极短时间内予以解决，快捷的售后服务为变频器的安全运行提供了强有力的保证。 六、结语 HARSVERT-A变频器从2001年开始销售至今，已有一百多台业绩，其中大部分应用在电厂，并且都稳定运行，变频器带的负载包括引风机、送风机、一次风机、二次风机、循环水泵、锅炉给水泵、凝结水泵等等，涵盖了电厂的大部分高压辅机设备。这一方面说明HARSVERT-A变频 器自身能够满足电厂的应用要求，各个电厂对HARSVERT-A变频器的品牌也给予了充分信任。 HARSVERT-A变频器在电厂的应用，促进变频器在许多方面进行了改进和完善，这些改进和完善，不仅体现在我们应用在电厂的变频器之中，同时也体现在我们用于其他行业的变频器产品中，促进了我们整个产品的发展和技术进步。

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变频器.物理环境 1) 工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。2)环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。3)腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。4)振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。 变频器.电气环境 1)防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。2)防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏 。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器(选件)，或有按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。

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清水泵站是净化水场的重要组成部分。它保证居民区生活用水有足够的水量与水压，同时它也是在水场中耗能较大的设备。由于水泵的选型时是按最不利条件下、最大时流量及相应扬程设计的。而在实际运行中，由于季节、温度和昼夜的变化，水泵多为低负荷工作，以前靠泵出口阀门开度大小来调节水量与水压，其能量耗损很大。为此，该厂在生活水场清水泵上采用了闭环控制变频调速技术，达到了节能和稳定运行的目的。 一、水泵调速的节能原理 在实际生活中，用水量是时刻变化的，为了适应水量的变化，以往多采用调节泵出口阀门定时去控制泵出口压力在某一规定值上，这必然造成生活区用水时有超压或欠压现象。水泵机组应用变频调速技术，即通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，可以相应地改变水泵转速及工况，使其流量与扬程适应管网用水量的变化，保持管网最不利点压力恒定，达到了节能效果。根据这一原理，在应用中选择供水管网最不利点允许的最低压力为控制参数，通过压力传感器以获得压力信号，组成闭环压力自控调速系统，以使水泵的转速保持与调速装置所设定的控制压力相匹配，使调速技术和自控技术相结合，达到最佳的节能效果。此外，最不利点的控制压力还保证了用户水压的稳定，无论管路特性曲线等因素发生什么变化，最不利点的水压是恒定的。保证了居民用水压力的可靠。 二、系统的组成 该厂净化水厂设计2台生活供水泵，其电机功率为185kw，采用微能变频器。由于生活区用水时刻变化，高峰期用水量可达到1200~1400t/h,而夜间最低峰用水量只有400t/h左右。此变频调速控制系统包括水泵、电机、时代变频器（内置PID）、变送器等，调节手段采用管网最不利点定压控制，压力变送器将信号通过屏蔽电缆送到时代变频器，同时控制2台电动机的频率，保证管网最不利点的压力恒定，调速后的扬程与管路阻力特性曲线相吻合，获得最佳的节能效果。变频器频率的设定，既可手动设定也可根据管网末端最不利点的压力形成闭环控制系统，实时在线调节电机的频率和转速。 微能变频器保护功能齐全，从而保证并提高了系统的可靠性，同时还没有故障显示记忆功能，便于分析和排除故障。本系统主要有下列保护功能：瞬间停电保护、过载保护、直流过电压保护、过热保护、防止失速保护等。 三、经济效益分析 水泵采用微能变频器后，泵的出口扬程大幅度下降，节能效果显著。水泵的运行方式为白天两台泵同时运行，夜间只运行一台泵，具体节能效果如下表所示： 运行模式 所需电能 节能效果 输出流量 （t/h） 运行时间 （h/a） 引入变频器前（kw） 引入变频器后（kw） 节功率 （kw） 节电量 （万kw.h） 2 x 600 1080 2 x 168 2 x 124 2 x 44 2 x 4.75 2 x 400 4680 2 x 106 2 x 36.7 2 x 69.3 2 x 32.43 1 x 400 2880 1 x 106 1 x 36.7 1 x 69.3 1 x 19.96 两台水泵年节电量（万kw.h） 94.32 使用微能变频器后，转速下降，泵出口压力降低，减少了机械磨损，降低了维修工作量，延长了设备的使用寿命。提高了功率因数，软启动特性避免电机直接启动时大电流对电机线圈和电网的冲击。 采用微能变频器后，电动机和泵共同组合为一体，它既是动力源，又是供水调节执行机构，改变了传统的控制方式，实现了生产过程自动化，减少了工人的劳动强度。闭环控制系统适应水量变化，实现在线调整，保证管网末端压力恒定，不存在人为调整的滞后现象。 总之，微能具有体积小、调速范围大、效率高、无级调速等特点，在该厂水泵上运行安全可靠，实现闭环控制系统，满足生活用水需量，保证管网末端压力恒定，具有明显的节能降耗的经济效益，同时还延长了设备寿命，减少了维修工作量，是一种比较理想的调速系统。

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[摘要] 本文介绍了一种实用的交流变频多单元同步拖动调速系统。对交流变频同步调速模式的选择和特点，以及同步传动原理都作了论述。该系统已成功改造多台国产74型及进口直流传动多单元染整设备，达到中国纺织工程学会96型棉、涤棉染整设备电动传动先进水平。 印染工业生产设备包括坯布处理（练漂）、染色、印花和整理设备，这些设备大部分都是多单元联合加工机械，每个单元由一台电动机驱动，而各电电动必须同步运行，以保证生产正常运行。这称为多单元同步拖动系统。加工过程中，工艺要求产品保持恒定的线速度和张力。否则不是断布就是缠轴，而张力恒定则与加工质量有密切关系。它与印花、漂白、染色织物的均匀度、牢度、手感、缩水率有关。所以，先进、优异的电气传动系统是满足工艺生产的重要因素。 一． 国产74型及进口直流传动染整设备同步调速系统的特点 这些印染机械采用的同步系统，基本上有以下两种方式： 1.共电源方式。（SCR-D系统） 所有单元的电动机由一个公用可调的直流电源供电。整机运行速度随着这个直流电源的变化而改变。各单元之间的恒张力同步协调（自调）是通过松紧架调节磁场来实现的。优点是简单经济，缺点是①速应性差②低速同步协调能力差③电动机功率未充分利用。 2.分电源晶闸管直流拖动系统（S—SCR—D系统） 每个单元电动机都由一个单独电源供电，而电动机的磁场恒定不变以保证电动机运行时能够提供恒转矩，各单元速差由松紧架检测出、微调本单元电枢电压、从而保证全机同步运行，其优点是①单元机同步容易实现②调速精度和适应性无论在高速和低速都较好③调速范围可以超过1:20（共电源方式，一般只有1:5），其缺点是每个单元备一套整流电源、设备投资费用较高、维修难度大。 进口染整设备除以上两种方式外，具代表性的还有①“共—分”混合电源“调磁调压松紧架”直流电动机同步拖动系统，如荷兰斯托克（STORK）RD—Ⅳ型圆网印花机②数字调速直流电动机同步拖动系统，如西德门富士（Monforts）预缩机（FKSG—2）等。 不论是共电源方式，还是分电流方式，由于它们都是用直流电动机拖动，因而它们又都具有直流电动机固有的缺限，如因机械特性较软必须组成转速闭环，所以结构复杂，而且印染厂环境差、温度大、腐蚀性液（气）体多，使得电动机使用寿命短、故障率高、维护量大等。 我们企业现有的LMH201A—180型布铗丝光机、意大利ARIOLI松式水洗机（分电源方式），日本东棉KYOTO平幅显色皂洗机，日本山东铁工所R—TYPE精炼机，因直流同步拖动系统上述缺限及工序能力问题均需进行改造。 二． 交流变频同步调速模式的选择及特点 全封闭型的异步电动机在印染厂温度高，腐蚀性液（气）体多的环境中最为适用。交流变频调速技术的发展，也为异步电动机在多电动机同步传动系统中的应用奠定了基础。经比较选型，我们选用了SANKEN公司的SAMCO—I系列变频器。解决了原来直流调速系统可靠性差、调速范围小、同步性能弱、维修量大的问题。以SANKEN公司的SAMCO—ⅰ系列变频器为例，在其主电路中采用了带有驱动电路和过电流保护、高温保护电路的智能化功率模块，在其控制电路中采用了高速32位的精简指令微处理器RISC作为CPU，并采用了超高密度的大规模集成电路。在控制模式方面则配备了高性能的“无速度传感器控制模式”和良好的高性能v/f控制模式。使普通变频器难以达到的低度速驱动，高起动转矩等性能得以实现。采用这种控制模式，变频器从1HZ开始，即能以100%以上的负载转矩来驱动电机。其起动转矩可达成150%，并使电机的转速精度误差小于±1%，且动态响应迅速。 直流电动机之所以动态性能好，是由于直流电动机的磁通Φ和电枢电流Ia可以独立进行控制，是一种典型的解耦控制。而采用矢量控制方式，仿照直流电动机的控制方式，将异步电动机的定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制，就能实现交流异步电动机的理想动态性能。 异步电动机的矢量控制建立在动态数学模型的基础上，通过矢量变换求得等效直流电动机的控制量Φ和Ia，再经过反变换，求得所需控制的异步电动机三相电流Ia、Ib、Ic,即可以控制直流电动机的方式控制异步电动机了。 无速度传感器控制模式，通过电机参数、电机电压、电机电流完成电动机磁通，转速的定时计算，来达到矢量控制。 三．交流变频调速同步传动原理 以我企业改造东棉（KYOTO）平幅显色皂洗机为例。整机工艺流程为：平幅进布——卧式二辊轧车——还原蒸箱——四格不锈钢水洗槽——透风——浸轧蒸洗箱——小轧车——浸轧蒸洗箱——小轧车——浸轧蒸洗箱——小轧车——普通平洗槽——中小辊轧车——三柱烘筒——平幅落布。 原整机有可控硅调压装置及十五台直流电机构成的多单元同步拖动系统，直流电机之间同步控制由松紧架控制并保持恒张力，中间牵引辊（透风架、还原蒸箱等）采用交流力矩电机以减少整机各部分张力的差异，其共同拖动调速系统示意图如图1 图1 东棉平幅皂洗机同步拖动系统示意图 改造后交流变频调速同步传递系统示意图如图2。全机以中小辊轧车为主令单元，布匹的张力可由松紧架的机械部分（已用汽缸代替重锤）调稳。10号轧车速度与中小辊轧车速度由松紧架调节同步传感器，并反馈到PID同步控制器，当10号轧车电机速度高于小辊轧车速度时，松紧架中间导辊向下移动，通过链条造带动同步传感器内角度传感装置，并输出负的速差信号，反馈到PID同步控制器2#输入端，在PID控制器内与主令信号迭加后，经2#输出端子输出电压降低，从而控制变频器输出频率降低，使10号小轧车线速度与主令轧车线速度一致。这样便实现了从动单元与主动单元之间的同步，反之亦然。同样其他单元如9#小轧车与10#小轧车之间，也通过松紧架PID同步控制器保持线速度一致。 图2.东棉平幅现色皂洗机交流变频调速同步传递系统示意图 四．本变频同步拖动调速系统的特点 1. 精简的结构 由系统示意图可以看出，变频调速同步系统与分电源直流调速系统很相似，但已省去了测速电机，从而减少了一个故障环节。因为变频器具有矢量控制技术（第二节已述），调速精度同样高。 2. 经济实用 以改造平幅显色皂洗机为例全机。全机十五个直流单元，从变频器（三垦）到电机、减速器、PID同步控制器、电脑主令给定板、PLC、电枢等。电器部分共投入17万元（其中齿轮减速器共5.5万元）。 该系统选用了常州宏大的GV电脑给定板替代一般的由伺服电机与电位器组成的升降速给定装置；用常州宏大的PID同步控制器做各个单元与主令单元之间的同步控制器；另外还使用了它的TVS交流力矩电机自动调压调速器取代手动调节力矩电机的干式自藕调压器。 实用证明：该系统运行时可靠性高、输出线性度较好，在系统加减速时及恒速运行时，松紧架始终处于水平位置。保证了系统张力恒定及线速度同步的控制要求，最高车速可达100米/分 3. 快速的动态响应 由于采用无速度先感应矢量控制模式，同时变频器加速时间为2s。减速时间改定为1s。新系统的快速响应性明显增强。 4. 高稳定性 变频器传递函数为积分环节。因加速时间较小，可近似为比例环节。交流异步电动机近似为一阶惯性环节，松紧架为一比例环节，扰动来自电源电压及负载波动，因变频器有稳压功能，且采用矢量控制。扰动量可忽略不计，这样系统为典型的Ⅰ型系统稳定性很高。 5. 理想的调速范围 变频器组成的调整同步系统本质上为分电源方式，与传统印染机械（74型及部分进口设备）的共电源方式相比，调速范围大大增加，变频器在1HZ时可达100%的额定转矩。因此理论上调速范围可达到1：50。该机实际运行时，根据工艺要求，最低车速为5m/min，最高车速为100m/min，调速范围为1：20。 五 . 结论 该变频器调速同步传动系统，我们已成功改造了意大利ARIOLI平幅洗水机、东棉KYOTO平幅显色皂洗机。经过一年多的运行，证明其电气传动性能完全超过了原同步系统，故障率大大减少，生产效率提高了10%~20%，提高了工艺手段。最近我们正准备改造LMH201A-180型布铗丝光机、日本山东铁工所R-TYPE精练机、LMH641平幅显色皂洗机。可以预见，我们的这些改造必会取得成功，且大大提高企业市场竞争力。 主要参考文献： 1．感慧英主编，染整机械设计原理 纺织工业出版社 1984年 2．荆涛主编，染整设备机电一体化 中国纺织出版社 1997年

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摘要： 变频调速技术有着很好的发展及应用前景。本文概述变频调速技术在我国的发展和应用及以后我们在此方面应做的工作。 关键词： 变频调速技术 发展 应用前景 近10年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节间效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 1 我国变频调速技术的发展概况 电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态（位置、速度、加速度等），实现电能-机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。电气传动分成不调速和调速两大类，调速又分交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电，但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能（节约15%～20%或更多），改善产品质量，提高产量。在我国60%的发电量是通过电动机消耗的，因此调速春传动是一个重要行业，一直得到国家重视，目前已有一定规模。 　　近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。 　　我国电气传动产业始建于1954年当时第一批该专业范围内的学生从各大专院校毕业，同时在机械工业部属下建立了我国第一个电气传动成套公司，这就是后来天津电气传动设计研究所的前身。我国电气传动与变频调速技术的发展简使见表1。现在我国已有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作。 　　我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家。至今自行开发生产的变频调速产品大体只相当于国际上80年代水平。随着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开。很多最先进的产品从发达国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活需要。 国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，自己开发应用软件，能为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统。虽然取得很大成绩，但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重。 目前国内主要的产品状况如下。 　　（1）晶闸管交流器和开关断器件（DJT、IGBT、VDMOS）斩波器供电的直流调速设备。这类设备的市场很大，随着交流调速的发展，该市场虽在缩减，但由于我国旧设备改造任务多，以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速低得多，所以在短期内市场不会缩减很多。国产设备能满足需要，部分出口。自行开发的控制器多为模拟控制，近年来主要采用进口数字控制器配国产功率装置。 　　（2）IGBT或BJT PWM逆变器供电的交流变频调速设备。这类设备的市场很大，总容量占的比例不大，但台数多，增长快，应用范围从单机扩展到全生产线，从简单的V/f控制到高性能的矢量控制。约有50家工厂和公司生产，其中合资企业占很大比重。 　　（3）负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设备。这类产品在抽水蓄水能电站的机组起动，大容量风机、泵、压缩机和轧机传动方面有很大需求。国内只有少数科研单位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率装置国内配套，自行开发的控制装置只有模拟式的，数字装置需进口，自己开发应用软件。 　　（4）交-交变频器供电的交流变频调速设备。这类产品在轧机和矿井卷扬传动方面有很大需求，台数不多，功率大。主要靠进口，国内只有少数科研单位有能力制造。目前最大容量做到7000～8000kW。功率部分国产，数字控制装置进口，包括开发应用软件。 　　变频调速技术在国民经济和日常生活中的重要地位是由以下因素决定的。 　　（1）应用面广，是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术。 　　（2）是节约能源的高新技术。 　　（3）是国际上技术更新换代最快的领域。 　　（4）是高科技领域的综合性技术。 　　（5）是替代进口，节约投资的最大领域之一。 2 国内外技术现状对比 2.1 国外现状 　　在大功率交-交变频（循环变流器）调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为6万kW的设备用于抽水蓄能电站。在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10 ~ 2600 kVA和Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100 ~ 900 kVA，其控制系统已实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动。在小功率交流变频调速技术反面，日本富士BJT变频器最大单机容量可达700 kVA，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化。 国外交流变频调速技术高速发展有以下特点。 　　（1）市场的大量需求。随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺，变频器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业以及风机、水泵等的节能场合，应取得显著的经济效益。 　　（2）功率器件的发展。近年来高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高抵押、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。 　　（3）控制理论和微电子技术的发展。矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础；16位、32位高速微处理器以及信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能提供了硬件手段。 　　（4）基础工业和各种制造业的高速发展，变频器相关配套件社会化、专业化生产。 　　2.2 国内现状 　　从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10 ~ 15年。 　　在大功率-交、无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组起动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷场方面有很大需求。在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都是普通的V/f控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年大量进口。 　　国内交流变频调速技术产业状况表现如下。 　　（1）变频器的整机技术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并没有形成一定的技术和生产规模。 　　（2）变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。 　　（3）相关配套产业及行业落后。 　　（4）产销量少，可靠性及工艺水平不高。 3 未来的发展方向 交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状况下主要全数字控制技术）。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-5-2 23:09 编辑 ]

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主要的研究内容及关键技术有如下各项。 　　（1）高压、大电流技术：动态、静态均压技术（6kV、10kV回路中3英寸晶闸管串联，静动态均压系数大于0.9）；均流技术，大功率晶闸管并联的均流技术，均流系数大于0.85）；浪涌吸收技术（10 kV、6kV回路中）；光控及电磁触发技术（电/光，光/电变换技术）；导热与散热技术（主要解决导热及散热性好、电流出力大的技术，如热管散热技术）；高压、大电流系统保护技术（抗大电流电磁力结构、绝缘设计）；等效负载模拟技术。 　　（2）新型电力电子器件的应用技术：可关断驱动技术；双PWM逆变技术；循环变流 / 电流型交-直-交（CC / CSI0）变流技术（12脉波变频技术）；同步机交流励磁变速运行技术；软开关PWM变流技术。 　　（3）全数字自动化控制技术：参数自设定技术；过程自优化技术；故障自诊断技术；对象自辨识技术。 　　（4）现代控制技术：多变量解耦控制技术；矢量控制和直接力矩控制技术；自适应技术。 4 变频调速技术的因应用 纵观我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全民改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由于低压中小容量到高压大容量，一句话，由低级到高级的过程。 　　多年来，国家经贸委一直会同国家有关部门致力于变频调速技术的开发及推广应用，在技术开发、技术改造方面给予了重点扶持，组织了变频调速技术的评测推荐工作，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向，同时鼓励单位开展统贷统还方式，抓开发、抓示范工程、抓推广应用。国家成力了风机水泵节能中心，开展信息咨询和培训。1995 ~ 1997年3年间我国风机水泵变频调速技术改造投入资金3.5亿元，改造总容量达100万kW，可年节电7亿kWž h，平均投资回收期约2年。 　　1997年朱榕基总理在国家经贸委上报的“关于风机、水泵节能改造工作情况的报告”上明确指示“这件事抓得好”。1998年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》第39条，已将变频调速列入通用节能技术加以推广。在国家经贸委《“九五”资源节能综合利用工作纲要》中，变频调速已被列入重点组织实施的10项资源节约综合利用技术改造示范工程之一。即将出台的限制性政策规定：对新建和扩建工程需要调速运行的风机和水泵，一律不准采用挡板和阀门调节流量；对采用挡板和阀门调节流量的要分期、分批、有步骤地进行调速改造。 据有关资料表明，我国变频调速技术已经取得了如下成绩。 　　（1）变频调速技术的应用范围已发展到新阶段。石油、石化、机械、冶金等行业都经过了单系统试用、大量使用和整套装置系统使用3个发展阶段。 如广东茂名石化公司和九江石油化工厂现已发展到饮用常减压和催裂化变频装置，取得了节能、增产的显著效果；长春第一汽车厂18个专业厂的输送机械、空压机等设备应用了162台变频器，保证了新车的制造迅速达到了生产指标；新疆克拉玛依油田在炼油、化工、供水、天然气处理等系统中广泛采用了变频器，低压变频调速的普及率已达70%；梅林水厂、太原钢厂、邯郸钢厂等单位在水泵、风机机组上采用中压变频技术，保证了生产，节约了能源等。 　　（2）变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施。很多用户实践的结果证明，节电率一般在10% ~ 30%，有的高达40%，更重要的是生产中一些技术难点也得到解决。例如包钢1150轧机采用变频装置后，年平均事故时间达到工作时间的0.1%以下，大幅度提高了产品质量和产量，且年节约电费约50万元；仪征化纤联合公司共用了300台变频器，频率精度达0.2%，做到了使用3年无一事故；乌鲁木齐市热力总公司在供热系统中采用变频调速后，当年节电达35%以上；石油系统从80年代末到1997年，油田和长输管道在用的变频装置已达12万kW，年节电量近2亿kWž h。 5 结束语 变频调速技术作为高新技术、基础技术、和节能技术，已经渗透到经济领域的所有技术部门中。我国以后在变频调速技术方面应积极做的工作如下。 　　（1）应用变频调速技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益。 　　（2）大力发展变频调速技术，必需把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程建设和市场的需求。 　　（3）规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-5-2 23:09 编辑 ]

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交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状况下主要全数字控制技术）。 其主要发展方向有如下几项。 （1）实现高水平的控制。基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器，在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。 （2）开发清洁电能的变流器。所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。 （3）缩小装置的尺寸。紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变（如水冷、蒸发冷却和热管）对缩小装置的尺寸也很有效。 （4）高速度的数字控制。以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入使得可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。 （5）模拟与计算机辅助设计（CAD）技术。电机模拟器、负载模拟器以及各种CAD软件的引入对变频器的设计和测试提供了强有力的支持。 主要的研究开发项目有如下各项。 （1）数字控制的大功率交-交变频器供电的传动设备。 （2）大功率负载换流电流型逆变器供电的传动设备在抽水蓄能电站、大型风机和泵上的推广应用。 （3）电压型GTO逆变器在铁路机车上的推广应用。 （4）电压型IGBT、IGCT逆变器供电的传动设备扩大功能，改善性能。如4象限运行，带有电极参数自测量与自设定和电机参数变化的自动补偿以及无传感器的矢量控制、直接转矩控制等。 （5）风机和泵用高压电动机的节能调速研究。众所周知，风机和泵改用调速传动后节约大量电力。特别是电压电动机，容量大，节能效果更显著。研究经济合理的高压电动机调速方法是当今重大课题。 主要的研究内容及关键技术有如下各项。 （1）高压、大电流技术：动态、静态均压技术（6kV、10kV回路中3英寸晶闸管串联，静动态均压系数大于0.9）；均流技术，大功率晶闸管并联的均流技术，均流系数大于0.85）；浪涌吸收技术（10 kV、6kV回路中）；光控及电磁触发技术（电/光，光/电变换技术）；导热与散热技术（主要解决导热及散热性好、电流出力大的技术，如热管散热技术）；高压、大电流系统保护技术（抗大电流电磁力结构、绝缘设计）；等效负载模拟技术。 （2）新型电力电子器件的应用技术：可关断驱动技术；双PWM逆变技术；循环变流 / 电流型交-直-交（CC / CSI0）变流技术（12脉波变频技术）；同步机交流励磁变速运行技术；软开关PWM变流技术。 （3）全数字自动化控制技术：参数自设定技术；过程自优化技术；故障自诊断技术；对象自辨识技术。 （4）现代控制技术：多变量解耦控制技术；矢量控制和直接力矩控制技术；自适应技术。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-5-2 23:08 编辑 ]

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问题提出 众所周知，变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计，变频控制柜设计与制造对实际应用具体要求，是许多电气工程师及制造商，客户想明确了解的。本章从实际设计及应用案例中，总结设计要点，写出拙见，供同行参考。 根据实际及客户要求进行设计 在变频控制系统设计前，一定要了解系统配制，工作方式，环境，控制方式，客户具体要求。 具体系统分新设计系统还是就设备改造系统。 对旧设备改造，电气工程师应该确切知道如下技术参数及要求。 1． 电机具体参数， 出厂日期， 厂商（国产， 进口）,电机的额定电压， 额定电流， 相数。 2． 电机的负载特性类型， 工作制式。 电机起动方式。 3． 工作环境。如现场的温度， 防护等级， 电磁辐射等级， 防爆等级。 4． 配电具体参数。 变频柜安装位置到电机位置实际距离。（变频柜到电机距离是非常重要的参数） 变频柜拖动电机的数量及方式。 变频柜与旧的电气系统的切换关系。一般为Δ-Y启动与变频工作互为备用，切换保护。 变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。 变频控制柜的控制方式，如手动/自动，本地/远程，控制信号的量程。是否通讯组网。 强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。 工作场合的供电质量，如防雷，浪涌，电磁辐射。 对新变频系统，电气工程师应该与机械工程师对传动机械负载特性，深入了解，才能确电机类型，容量。根据电机机械负载特性，容量，选用变频器的类型，容量。 目前，机械负载与电机转矩特性有许多种类，常用有三种。 1． 恒转矩负载。如传送带， 升降机等 用公式表式为 P=T*N/975 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速 对恒转矩，系统设计应注意： （1） 电机应选变频器专用电机 （2） 变频柜应加装专用冷却风扇 （3） 增大电机容量，（4） 降低负载特性 （5） 增大变频器的容量 （6） 变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌， 一般为1.1~1.5电机的容量。 2． 平方转矩负载。如风机，水泵类 用公式表式为 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速 一般，风机，水泵，采用变频节能，理论与实际证明节能为40~50%左右，此类应用占变频器应用30~40%左右。 对平方转矩负载，系统设计应注意： （1） 电机通常选异步交流电机。根据环境需要，选电机防护等级和方式。 （2） 大于7.5KW变频柜,应加装通风散热设施 （3） 电机，变频器容量关系。 关系系数 国外变频器容量 国产变频器容量 国外电机容量 相等相当电机容量 1.3-1.5电机容量 国产电机 1.2电机容量 1.5-2电机容量 3． 恒功率负载。如卷扬机，机床主轴。 公式：P=T*N/975=CONT。 一般达到特定速度段时，按恒转矩，超过特定速度时，按恒功率运转。 恒功率机械特性较复杂。 对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，最能体现产品质量关键环节。对于变频控制柜， 电气设计工程师应在如下设计方面入手。 1. 变频控制系统的原理图设计 2. 电路主路设计。 3. 电路控制路设计。包括常规控制电路， PLC控制接口电路， 变频器联网等。 4. 变频控制柜的工艺设计。包括电气工艺设计， 柜体板金工艺设计。