变频器项目教学法论文范文第1篇

【关键词】变频器;故障分析;故障诊断

1、引言

变频器与电动机构成的调速传动系统进入实用化阶段已经有近20年的历史。近年来，随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，作为交流电动机主要调速方式的变频调速技术取得了日新月异的进步。变频器以其优异的控制性能和显著的节能效果在多个领域得到广泛的应用。调速系统中的核心变频器是一个复杂的电子系统，易受到电磁环境的影响而发生损坏。因此它与其它设备一样，不可避免地会经常出现各种各样的故障。然而工业系统运行过程中，生产工艺的连续性不允许系统停机，否则将意味着巨大的经济损失。特别是在一些特殊的应用场合，如自动化系统、核能和危险的化学工厂中，更不允许变频器因故障停机。

2、频器故障分析及诊断方法

变频器的主电路基本结构主要由整流电路、中间直流电路、逆变电路组成。据统计，80%的控制系统失效主要是源于元器件的故障[1]，它是变频器最易发生故障的部位。变频器一部分故障是在运行中，频繁出现自动停机现象，伴随一定的故障代码，此时查找相关说明书，按说明书指示查找原因，主要是由于变频器的运行参数不合适，外部工况不满足变频器的使用要求，控制线接线错误促使变频器产生一种保护现象。严格的说这不是真正意义上的故障。

2.1　故障分析方法

当遇到变频器发生故障时，我们要头脑清楚分清故障的类型。通过实践经验我总结了四点原则：先断后送、先外后内、先主后控、先轻后重。

所谓先断后送，就是当变频器发生故障停机时，要先切断变频器电源，仔细观察变频器内主控电路板、控制信号板以及CPU板是否有原件损坏。通过仔细检查无误后送电测试。此时重点检查直流环节和逆变环节，检测直流母线电压不得低于410V。逆变环节重点检查IGBT模块的好坏。检测IGBT模块的办法：将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT的集电极(C)，红表笔接IGBT的发射极(E)，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极(G)和集电极(C)，这时IGBT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E)，这时IGBT被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断IGBT是好的。

先外后内，主要指先检查变频器的外部控制回路。例如，电机输入电源、变频器输入电源和控制信号以及停机时的现场的工艺状况最后检查变频器的控制电路。先主后控，主要指先检查变频器的主回路再检查控制回路。先轻后重，主要指在调试时可以先带小负载，比如选一台小型电机放在变频器边上进行调试。当调试完成后再在工艺负载下运行。

2.2　故障诊断方法

变频器一旦出现异常，发生故障，保护功能动作，变频器停止输出，变频器故障节点动作，并在变频器显示板上显示故障代码。用户可根据故障代码提示进行自查;查找故障时的记录，如故障时设定的频率，故障时的输出电流，故障时输出电压，故障时的直流母线电压，故障时的模块温度等等。分析故障原因，找出解决方法。我们重点介绍以下此类故障发生的原因及处理方法[2]。

①过电流故障：此类故障要分清加速过程、减速过程还是电机正常运行中发生过过电流故障。这类故障按下类顺序检查，变频器输出回路电机是否有接地或相间短路、负载状况如何、电网电压、加减速时间是否合适、V/F曲线及转矩提升是否合适、是否旋转中电机直接启动、是否加减速过程中突然加载、PG是否出现码盘出现故障或码盘断线、变频器运行后输出接触器后合上、电流传感器或控制板故障、变频器选型是否过小。另外，在减速过成中是否存在发电能量回馈，此时要加装至东单元和制动电阻。通常变频器的过流保护值等于变频器额定电流的(1.8～1.9)倍。

②电压故障：此类故障分为加速过电压、减速过电压、恒速过电压、欠压故障。这类故障按照下列顺序检查，电源电压、直流母线电压、加减速过程中是否有外力拖动电机运行、是否启动旋转电机、欠压故障要检查整流桥和短接充电电阻的接触器、检测板是否故障、电源板是否故障。此类故障还要注意调节加减速时间以及制动单元。变频器在运行过程中，直流母线电压应该≥537V，根据厂家出厂设置不同失速过电压值等于760～800V，持续时间在1～2分钟，就停机发生过电压报警信号。直流母线欠电压故障时一般小于400～410V，接触器断开显示欠电压故障。

③缺相故障：此类故障分为电源缺相和输出缺相。此时应重点检查电源侧输入端子R、S、T以及变频器输出端子U、V、W是否连接良好，三相电源是否平衡。对于输入缺相故障，变频器通过硬件电路检测三相输入电压，当在空载和轻载的情况下出现输入缺相，直流母线电压能保证513V以上。不影响变频器正常工作。如果在重载情况下，出现输入侧缺相，就会使直流母线电压下降到400V，并引起充电电阻短路接触器掉闸，烧坏充电电阻，所以在重载情况下，20ms内应获得缺相保护动作。对于输出缺相通常由变频器软件设定，只有输出电流大于变频器的额定电流的20%时，才进行输出侧缺相检测，并且经过一定时间延长后(大约1分钟)，才报警缺相保护故障。

④逆变单元故障：这类故障重点检查电机相线间是否短接或对地短路、电机和变频器连线是否太长、环境温度是否太高、模板及散热板是否过热、主控板及电源板是否异常。当组合模块IPM出现过流，过温，控制，控制电压欠压任何一种故障，或检测到输出对地短路，三相输出不平衡时，就报警IPM故障。变频器功率是中等等级的，采用热敏电阻直接检测散热器的温度，散热温度一般设定为85℃。变频器整流桥温度保护一般设定为80℃。

⑤过载故障：这类故障分为变频器过载和电机过载。重点检查负载情况，增大变频器容量。变频器在运行过程中，输出电流大于变频器额定电流，在运行一段时间后会发生过载保护报警。变频器过载保护一般按反时限曲线设定，反时限即变频器的过载电流越大，则持续运行时间越短。该曲线在出厂时由机型参数唯一确定，用户不能更改。变频器在运行过程中，输出电流大于电机的额定电流，在一定时间内产生电机过载保护。电机过载保护参数[3]，它起到电机热继电器保护的作用。

⑥其它故障：外部设备故障、通信故障、接触器未吸合故障、电流检测电路故障。变频器工作正常时，用万用表检测控制板上Iu、Iv或Iw信号，电压值应在2.2～2.7V之间。这类故障一般可根据厂家说明书指示，进行逐一排查。针对矢量型变频器要自整定读取电机的一些参数。可能出现下列故障报警：电机额定参数输入不正确、电机的定子，转子进行自整定时，变频器和电机之间的接线不正确，导致电机输出缺相，使自整定超时、电机带负载进行自整定，或者电机的电感和空载电流值超值。

3、结论

本文重点介绍探讨了变频器的常见故障诊断和维修问题。能够为技术人员提供理论依据在较短时间内使故障变频器得到修复。

参考文献

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[2]李云飞.变频器故障诊断系统[J].微电子学与计算机，2004，(7)：181-184

[3]孙峰涛.变频器故障诊断技术研究与分析[J].电机与控制学报，2005，(9)：271-279

变频器项目教学法论文范文第2篇

摘要：随着我国工业水平的逐渐提升，变频器在工业设备上的应用越来越广，变频器在机械设备的应用中呈现出良好的控制性特征，可以有效实现工业设备软启动和无级调速作用，并且使得工业设备的加减速得到有效控制，在极大程度上提高工业设备的使用性能和自动化。近几年来，变频器在工业生产中得到广泛应用，变频器在使用的过程中存在一些问题，会严重影响工业设备的性能，相关人员要重视变频器的维护，采取有效措施解决变频器在工业设备应用中存在的问题，才能确保工业设备的性能良好，使用寿命更长。本文简要叙述了变频器在工业设备上的应用，分析了变频器在工业设备上的应用现状，并总结出完善变频器在工业设备上应用的有效措施。

关键词：变频器；工业设备；调速；功率

一、变频器在工业设备上的应用

随着我国工业水平的不断提高和工业技术的快速发展，大量工业设备应运而生，但是我国的工业设备在使用的过程中会产生大量的能耗，这对我国能源节约活动的开展时极为不利的，例如我国电动机的发电量仅占全国发电量的70%，风机和水泵的耗电量就占到了全国用电量的33%，出现这一现象的主要原因是风机和水泵设备是通过调节入口和出口挡板进行设备调速的，在使用的过程中，由于输入功率过大，在挡板和阀门截流的过程中会产生大量的能源消耗，采用变频器对风机、水泵设备进行流量调节，能够在极大程度上降低风机、水泵设备消耗的功率，变频器的投入使用使得风机、水泵设备的节电率高达20%～50%，因此，变频器在工业设备中应用广泛，能在一定程度上降低工业设备的使用功率。

在工业设备变频器的选择上，应该按照工业设备的类型、调速范围、启动转矩对变频器进行科学合理的选择，使得变频器符合工业设备使用要求和标准。通常情况下，工业设备的负载可以划分为三种类型，即风机泵类型、恒功率类型和恒转矩类型，在进行工业设备变频器选择的过程中，首先要对工业设备负载的性质进行细致分析，根据工业设备负载类型的不同，选择符合工业设备使用标准的变频器，确保工业设备和变频器的功率相互协调和使用，确保变频器类型选择准确，使得变频器在工业设备应用中能够安全运行，延长工业设备的使用寿命。

由于工业设备在使用的过程中调速十分困难，对于调速性能要求高的工业设备应该采用直流进行调速，但是工业设备中使用直流电进行调速，会导致维修难度增大，随着我国工业设备变频调速技术的不断提升，工业设备在使用变频器进行调压的过程中用交流调速来取代直流调速，因此，需要格外注意的是对直接转矩的有效控制，从而充分满足工业设备使用要求。利用变频器进行工业设备调速，起动电流较小，可以有效实现软启动和无级调速的目的，这就使得工业设备减速控制更便捷，能在极大程度上节约电能，因此變频器在工业设备中应用广泛。变频器属于精密电子装置，因此在工业设备中使用变频器要格外注意防尘防湿，确保工业设备中变频器的运行环境良好，温度适宜，这样能在极大程度上降低变频器的故障率，使得变频器的使用寿命更长。在工业设备中进行变频器安装接线时，要在变频器输入端加装空气开关，以免变频器发生短路。

二、变频器在工业设备上的应用现状

1.次谐波较低严重影响工业设备负载。目前工业设备上应用的变频器主电路形式一般可以分为三部分，即整流、逆变和滤波。变频器主电路的整流部分是三项桥式不可控整流器，变频器的中间滤波部分通常再用较大的电容作为滤波器。变频器的逆变部分采用的是IGBT三项桥式逆变器，并且变频器逆变部分的波形是以PWM波形输入的。工业设备上常用的变频器输出电压中除了含有基波以外，还含有其他形式的谐波，如果存在较低次谐波，就会对工业设备负载造成极大的不利影响，如果存在较高的谐波，就会使工业设备中变频器的漏油量大大增加，就会导致工业设备运行受阻，当工业设备的变频器输出高低次谐波时，相关人员没有采取有效措施对其进行抑制，就会影响工业设备变频器的正常使用。

2.噪声和振动引起工业设备各部位谐振。在工业设备使用过程中，采用变频器进行调速，会产生噪声和振动，这主要是由变频器在工作的过程中输出的波形中含有高低次谐波，这会使得变频器在工作的过程中产生噪声和振动。随着变频器运转频率的变化，变频器的高次谐波发生了较大范围的变化，产生的噪声和振动将会使得工业设备各部位谐振。在使用变频器进行工业设备调速时，变频器的输出电压和电流中含有高次谐波，随着高次谐波磁通量的逐渐增大，产生的噪音也会逐渐增大。工业设备中的变频器在工作时，输出波形中的高次谐波会使得磁场对工业设备各部位产生一定的电磁策动力，当工业设备各部位产生的电磁策动力和工业设备部件的固有频率重合或者相近时，就会产生谐振，长期下去会使得工业设备发生故障和损坏，严重影响了工业设备的正常使用，不利于工业设备的正常运行，降低了工业设备的使用寿命。

3.变频器过热会损坏变频器。变频器在进行工业设备调速的过程中，变频器的内部会产生一定的损耗，就会使得变频器发热，变频器内部以电路为主，约占98%，变频器的控制电路约占2%，为使得变频器在工业设备调速中正常运行，必须采取有效措施对变频器进行散热处理，以免变频器在工作的过程中热量过高发生故障。当工业设备中的变频器内部部件发生故障时，变频器的整流模块部分和逆变模块部分很容易发生损坏，判断变频器整流模块部分是否发生损坏很容易，当变频器没有出现短路情况时，只需及时更整流桥即可。当变频器的逆变模块部分发生损坏时，判断其是否发生损坏比较苦难，发生损坏的主要原因是由变频器外部和变频器的质量引起的，通常情况下在修复变频器的驱动电路后，如果驱动波形良好，才能进行逆变模块的更换。但是通常情况下相关工作人员没有及时发现变频器部件和部分模块出现故障，没有意识到变频器过热对变频器自身造成的损坏。

三、完善变频器在工业设备上应用的有效措施

1.抑制谐波的措施。为有效抑制工业设备变频器高次谐波，可以采用适当增加变频器供电电源内阻抗、安装电抗器、实现变频器多相运行和设置专用谐波等方式，采用这些方式能有效抑制变频器工作中产生的谐波。通常情况下，变频器电源设备的内阻抗可以起到缓冲直流滤波电容无功功率的作用，变频器电源设备内阻抗越大，产生的高次谐波越小，这就属于变频器的短路阻抗，因此，在进行变频器供电电源选择的过程中，应该选择短路阻抗较大的变频器。还可以在工业设备变频器的输入端和输出端接入合适的电抗器，或者在输入端和输出端安装高次谐波滤波器，从而有效吸收变频器工作时产生的高次谐波，增大电源或者负载的阻抗，从而有效实现抑制变频器高次谐波的目的。为有效抑制变频器工作中产生的高次谐波，还可以采用变频器多相运行的形式。由于工业设备中常用的变频器为六脉整流器，变频器在工作中产生的谐波较大，此时采用变频器多相运行的形式，使得变频器达到12脉波的效果，有效降低变频器工作时产生的高次谐波。此外，还可以设置专用滤波器对变频器和相位进行检测，使其产生一个与谐波电流幅值相同但相位相反的电流，将其应用到变频器中，从而有效实现吸收高次谐波电流的目的。

2.降噪、降振的有效措施。工业设备中变频器在工作的过程中，电动机会产生很大的噪声，这与PWM控制开关的频率具有十分密切的聯系。通常情况下，可以再变频器输出端连接一个交流电抗器，从而达到抑制和减小噪声的目的，当较低频率的变频器噪声音量较大时，要对变频器轴系统的固有频率谐振进行细致的检查。为有效减弱或者消除变频器工作时工业设备的谐振，可以再变频器输出端接入交流电抗器，有效吸收变频器输出电流中的高次谐波。但是用PAM形式或者方波PWM形式的变频器进行工业设备调速时，可以将其改为正弦波形式的PWM变频器，从而有效减小脉动转矩，方式工业设备在谐波的作用下发生振动。

3.解决变频器发热问题的有效措施。工业设备中使用的变频在很容易出现发热现象，变频器过热会严重影响变频器的质量、性能和使用寿命，因此，要对工业设备变频器发热问题采取有效措施，降低变频器的热量，可以再变频器的内部安装风扇，驱散变频器机箱内部的热量。此外还要注意的是变频器运行环境温度的控制，变频器属于电子装置，内部含有很多电子元件和电解电容等，因此变频器对运行环境温度要求较高，要确保变频器的运行环境温度处于—10℃到50℃之间，并且尽可能的降低变频器运行时的温度，使得变频器能够正常运转，减少变频器的故障发生率，演唱变频器的使用寿命，使其稳定性良好。

总结：工业设备是我国工业生产的基础，变频器在工业设备上的投入使用有效改善了工业设备的性能，使得工业设备的使用寿命更长，但是变频器在工业设备的投入使用中仍然存在一定的问题，相关人员要做好机械设备变频器的保养和维护工作，对工业设备变频器进行细致的检查，对于出现故障的变频器应该及时维修或者更换。

参考文献：

[1]韩安荣.通用变频器及其应用[J].北京：机械工业出版社，2000。

[2]姜德生.智能材料器件结构与应用[M].武汉：武汉工业大学出版社，2000。

[3]刘湘辉.低压变频器的保护[J].统计与决策，2008，21。

[4]王缉慈.低压变频器的发展[M].北京：北京大学出版社，2001。

变频器项目教学法论文范文第3篇

【摘 要】随着我国各大企业节能、减排、降耗的发展趋势，高、低压变频器明显的节能效果被越来越多的用户所接受。电力系统也越来越多的在风机、水泵上加装变频器，变频器的可靠运行与否，直接影响到发电厂机组的安全运行，变频器的运行环境又直接关系到变频器的运行可靠性，本文对变频器的房间温度的控制提出了一些自己的想法，供大家参考。

【关键词】高压变频器;房间;温度;方案

1、高、低压变频器介绍

八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业自动化的发展需求，开创了一个全新的智能电机时代，一改普通电动機只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下，即可以按照生产工艺要求调整转速输出，又能降低电机功耗达到系统高效运行的目的。八十年代末，该技术引入我国并得到推广，现已在电力、冶金、石油、钢铁、化工等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向，卓越的调速性能、显著的节电效果，不但改善现有设备的运行工况，还提高了系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点，随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。

2、高压变频器运行环境要求及设计方案

高、低压变频器为高发热元件，根据容量不同，发热量不同，变频器整流、逆变元件运行温度不能过高，产生的热量必须及时排走，变频器控制元件、控制板又要求变频器运行环境清洁，这就对变频器房间设计要求很高，既要温度控制在0—40度之间，又要保持清洁。变频器运行环境的好坏直接影响到变频器的可靠运行，变频器的安全运行与否又直接影响机组的可靠运行，所以变频器间温度的控制至关重要，下面介绍几种变频器房间设计方案供用户参考：

高压变频器分为电压型和电流行两种变频原理，常规布置电压型高压变频器隔离变与变频器同房间布置;电流型变频器，隔离变压器与变频器分房间布置，隔离变压器多为F级绝缘采用风机冷却方式即可满足要求。

方案一、变频器房间设计采用补充风方式，即变频器产生的热量通过风机、风道排到室外，在变频器房间墙壁上加装补充风口，安装风篦子，房间内安装相对小容量空调做调节用。

优点：变频器补充风直接取自室外，热风全部排到室外，变频器室不需配备大容量空调。除夏季外，靠补充风基本能满足变频器冷却要求，对空调要求不十分严格，满足变频器运行环境温度0-40度的需要;所需资金少，安装方便。

缺点：此方案对保持变频器室清洁不利，可以说很难保证，考虑到我国国情，环境脏，补充风篦子加厚则补充风量不足，变频器室产生负压，选薄篦子则尘土很容易进入变频器室，造成环境污染，随变频器本身也有篦子，但实践证明很难阻挡尘土的进入，如变频器控制板上积尘过厚，造成电路板短路，将大大降低变频器运行的可靠性。

应用：此方案适用于环境污染小的地区。

方案二、变频器房间采用密闭循环方式，变频器靠风扇将内部热量排到变频器房间内，整个房间温度再靠空调冷却降温。

优点：房间内清洁度大大提高。

缺点：空调的选择较困难，需安装多个大容量空调，耗电量加大，空调的安全运行与否直接关系到变频器能否可靠运行。

应用：适合于环境污染较严重的地区。

方案三、变频器房间采用密闭循环方式，变频器靠风扇将内部热量通过专用排风筒排到水冷却器处，热风经过冷却降温后再在回到室内，室内安装一空调用于室内除湿。

优点：一次投资少，运行可靠性高，维护量小。

缺点：1、需一较大的空间，用于安装水冷却器。

2、需专门的冷却水，最好是深井凉水，这样即加强冷却效果又减少对冷却器的腐蚀。

3、高压变频器运行情况

3.1 B5、6乙凝结泵高压变频器布置在一个房间，变频器冷却方式为闭式循环，变频器室配备4台10匹空调。

3.2 B7、8乙凝结泵高压变频器布置在一个房间，变频器冷却方式为闭式循环，变频器室配备4台10匹空调。

从运行经验看，闭式循环方式明显优于开式循环方式，变频器室内环境干净;而开式循环方式变频器内部非常脏，不利于变频器散热和电气元件的绝缘，大大降低了变频器的运行可靠性和使用寿命，故而改善变频器运行环境和有效的温度控制，是提高变频器安全、稳定运行的关键性制约条件。

（作者单位：大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂）

变频器项目教学法论文范文第4篇

摘 要：电力工程作为我国基础建设中的一项重要建设项目，电力系统自动化的技术是其重要组成部分，其技术水平的高低直接影响着电力系统自动化的水平。为此，本文主要对电力工程电气自动化技术的概况、电气自动化的应用及发展进行了简要的分析。

关键词：电气自动化；概况；技术一、电力系统自动化技术的概况

电力系统主要组成部分包括：发电、输电、变电、配电及用电等。一般情况下电力系统的一次设备包括发电机、变压器、开关与输电线路等设备，通过对一次设备进行在线测控、保护等方式，可以起到稳定、保护一次设备的作用。电力系统二次设备是指测控装置、保护装置、通信设备、电网调度控制中心的计算机系统等，其包括电力系统自动化的主要技术内容。

计算机技术作为电力系统自动化的重要技术，目前主要在电力系统电网的智能化中应用，也就是通过计算机技术内的传感技术、传输技术及控制技术等对电网运行智能化的实现提供技术支持。计算机技术在智能化电网内最常用到的技术包括：通信、测量、能源接入及传感等技术，这些技术在整个智能化电网中发挥着至关重要的作用。

二、电力工程电气自动化技术的应用分析

1、电气工程中电网调度的自动化

由电网调度中心的服务器、大屏幕显示器、工作站以及相应的计算机网络等共同组成的称之为电网调度的自动化系统。而实现自动化的表现方式是通过电力系统上专用的局域网将其处于在调度范围内的夏季电网调度中心、发电厂以及测量的控制设备等变电站终端实现有效连接。由此我们可以知道，将电气自动化技术应用在电气工程中有着很重要的作用，主要就是能过实现实时评估电力系统的运行状态，并根据所积累的数据来对电力负荷进行预测，故而在此基础上将发电控制和经济调度实现自动化，但是这样的一个要求只有在省级以上的电网才给予要求。电力系统在运行的过程中要实现实时的进行数据上的采集和处理，并根据数据进行监控，且在数据支持的情况下对电网的运行状态和安全进行掌握，使其能够很好的适应现代电力市场的运营需求。

2、电气工程中发电厂分散测控系统

电气工程中发电厂分散测控系统在实际的应用过程中一般采用的是分层分布的结构，其组成是由以太网、远行人员工作站、过程控制单元以及高速数据通讯网等等方面。而这里说的远程控制单元就是由只能做输入和输出的模件与可冗余配置上的主控模件一起共同组合而成，且主控模件又是通过冗余智能上的输入与输出和总线上的输入与输出来进行通讯的。其中过程控制单元是可以直接用于生产运行过程中的，并且直接接受热电偶、热电阻、开关量和现场变送器等等设备上的信号，还可以再运算完成以后在对设备的运行状态和参数来进行实时的打印、显示和信号的输出，以此来直接驱动其执行机构，最终实现电气自动化在电气工程中的生产运行过程的联锁保护、控制和检测等方面的功能。

3、电气工程中变电站的自动化

电气工程中的变电站应用的是自动化技术，其主要的目的在于取代人工操作、人工监视和电话通讯，并根据相应的情况来加强对变电站的监控能力，并且还可以实现在变电站上运行的水平和效率都有所提高。这也就是说，变电站中应用自动化技术就是為了全方位的，多层次的来监视变电站各种电气设备的运行状况，完成有效地控制。该自动化的特点有：以全微机化的设备来代替以前使用的电磁装置，并实现计算机屏幕化操作上的监视，在数据传输过程中实现自动化运行的管理和统计记录，是利用计算机电缆来代替电力信号的电缆来实现的。这也就是说电气工程中变电站自动化是电力现代生产中一项不可获取的部分，也是因为可以很好的满足变电站中的各项操作任务而成为了电网调度自动化中的一个不可分割的重要部分。

三、电力工程电气自动化的发展趋势

1、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管

IGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时，模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在 模块化和复合化思路的基础卜，其发展便是功率集成电路 PIC（Powerl， lntegratcd Cirrrrcute）， 在PIC，不仅主回路的器件，而且驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起，形成一个整体，这可以算作第四代电力电子器件。

2、变换器电路从低频向高频方向发展

随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少 了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。

1986年美国威斯康星大学Divan教授提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的‘硬开关’，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上，使电力电子器件在零电压或零电流下转换，即工作在所谓的‘软开关’状态下，从而使开关损耗降低到零。这样，可以使逆器尺寸减少，降低成本，还可能在较高功率上使逆变器集成化。因此，谐振式直流逆变器电路极有发展前途。

3、通用变频器开始大量投入实用

一般把系列化、批量化、占市场量最大的中小功率如400KVA以下的变频器称为通用变频器。从产品来看，第一代是普通功能型U/F 控制型，多采用16位CPU，第二代为高功能型U/F型，采用32位DSP或双16位CPU进行控制，采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器.具有挖土机和“无跳闸”能力，也称为“无跳闸变频器”。这类变频器！目前占市场份额最大。第三代为高动态性能矢量控制型。它采用全数字控制，可通过软件实现参数自动设定，实现变结构控制和自适应控制，可选择U/F频率开环控制、无速度传感器矢量控制和有速度传感器矢量控制，实现了闭环控制的自优化。从技术发展看，虽然电力半导体器件有GTO、GTI、IGBT，但以后两种为主，尤以IGBT为发展趋势：变频器的可靠性、可维修性、可操作性即所谓的RAs（ Reliabiliry，Availability，Serviceability）功能也由于采用单片机控制动技术而得以提高。

四、结束语

综上所述，电气工程是一项在技术性、专业性上都是要求很高的设施工程。我们应积极关注并吸收国内外先进的技术优势，并综合当前电气工程中的实际运用情况，开拓新理论、新技术的运用思路，为我国的电气自动化技术的运用和发展做出应有的贡献。

参考文献

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[3] 董小震. 我国电气自动化技术发展现状及趋势探讨[J]. 科技风. 2011（13）.

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[5] 陈景明；；变电站自动化系统的现状及发展[A]；河南省冶金企业创新与和谐发展研讨会——暨技术经济年会论文集[C]；2008年.

变频器项目教学法论文范文第5篇

【摘要】本文介绍了变频器在恒压供水系统上的应用。简述了变频器恒压供水系统的优点，系统组成和控制方法等。重点介绍了变频器PID调节功能的参数设定方法。通过论述和比较，表明此恒压供水系统相对于传统方式具有很大的经济性和稳定性。

【关键词】变频器;恒压供水;PID

0.引言

作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水成本的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为了节约降耗，必须采取调节措施使泵站适应负荷变化的运行。本文介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。

在实际工况中，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。保证了用水压力的可靠。

1.变频恒压供水特点

（1）恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及水龙头共振现象。

（2）动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。

（3）采用变频恒压供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、过流、过热等保护功能。

（4）系统配置可实现全自动定时供水,彻底实现无人值守自动供水.控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工变频转换,应急供水。

（5）系统根据用户用水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时,机组进入休眠状态,水泵停止，流量增加后才进行工作,节电效果明显，比恒速水泵节电23%-55%。

（6）整套设备只需一组控制柜和水泵机组，安装非常方便，占地面积少。

（7）采用全自动控制，操作人员只需转换电控柜开关，就可以实现用户所需工况。

2.系统组成及工作原理

变频恒压供水系统采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力或专用控制器），采用一个压力传感器（反馈为4～20mA或0～10V）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制电机转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过变频器作工频/变频切换起动另一台水泵，使实际管网压力与设定压力相一致。另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率。达到了节能的目的。

此系统主要由2台供水泵，1台变频器，1块远传压力表和一些相关设备组成。当用水量不大时变频器启动1＃泵电机，接触器KM2断开、KM1吸合，1＃泵变频运行，随着压力自动调节频率的高低以保持压力的恒定。当用水量增加1＃泵频率随之增大，如到工频仍不能满足要求时，变频器控制接触器KM1断开、KM2吸合，使1＃泵工频运行，然后KM3吸合使2＃泵变频运行。如用水量一直减少，则变频器控制2＃泵减速直至推出运行，使1＃泵转入变频运行，如果用水量继续减小，变频器转入休眠状态，停止输出。如果1台泵一直能满足用水量，出于保护电机的目的，可以设置变频器参数，使变频器控制2台电机每隔一段时间切换运行。

3.变频器PID调节功能

变频器是通过内置PID调节器对供水系统进行闭环控制的。首先设置一个恒定的给定压力值，变频器则通过现场压力传感器的反馈信号，进行PID调节，控制变频器的输出。通俗的说就是，当压力超过给定值则变频器减速，不足给定值则增速，供水系统始终保持恒定压力，变频器输出则无须考虑。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。其实一般供货厂家都有自己的经验数据，基本已经不需要现场人员再进行计算了。这里有一首调节方法的诗歌供大家参考。

参数整定找最佳，从小到大顺序查

先是比例后积分，最后再把微分加

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳

曲线偏离回复慢，积分时间往下降

曲线波动周期长，积分时间再加长

曲线振荡频率快，先把微分降下来

动差大来波动慢。微分时间应加长

理想曲线两个波，前高后低4比1

一看二调多分析，调节质量不会低

4.结束语

水泵采用变频器控制后，泵的出口扬程大幅度下降，节能效果显著。由于电机转速下降，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，（下82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，此系统具有体积小、调速范围大、效率高、无级调速等特点，运行安全可靠，实现闭环控制系统，满足用水需量，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。

【参考文献】

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［２］黄立培，张学.变频器应用技术及电机调速.北京：北京人民邮电出版社,1997.

［３］韩安荣.通用变频器及其应用(第二版) .北京:机械工业出版社,2000.

变频器项目教学法论文范文第6篇

摘要：通过对变频调速发展现状以及邯郸矿业集团云驾岭工况情况的研究，结合高压变频器的基本原理，以及变频器容量的计算和选择方法，选用了北京合康亿盛变频设备有限公司生产的HIVERT-YK 06/096高压变频器作为变频设备，进行了技术经济分析，节能效果明显。

关键词：变频调速 通风机 高压变频器

1 概述

1.1 研究背景 据相关数据显示，我国水泵和风机在用电方面的状况相对落后：由于科技更新滞后，大量设备过于陈旧，导致风机和水泵耗电量巨大，其工作效率与国外同种类型的产品低5%至10%左右。在设备的配备和设计中，过度注重工艺在建设过程中的作用，由于存在差异导致设备的遴选类型数量大，造成设备大量以较低效率和较小的负荷运作。风机和水泵在流量调节方面多采用挡板和阀门，对风量和水量的流量进行调整，消耗了大量的节流功率，与这种传统的节流设施相比较，采用转速调节，既可以较少功率的耗损，通过降低风机和水泵的转速，将相应的流量按一定比例减小；在对压力的调节幅度较大，并以二次方的比率减小；因而促使轴功率下降的幅度更大，并成立方的比率减小。

1.2 选题的依据和方案的确立 矿用主扇通风机的闸门调节缺乏灵活性，主要依靠人为来改变阻力和角度，增大对风的阻力，但过度调节会导致性能的下降；与前导器和尾翼调节相比，后者可调节的幅度和效率较高；通过控制风叶角度和数目，来调整风机的功效，从而达到风机的特殊功能方面的要求，促使风机运作效率实现最大化，同时能够起到节能环保的作用。通过调整通风机的转速，实现节能的目的，同时促使其在合理的工况时间工作，实现电机的高效运作。

云驾岭矿在西风井设置了两台轴流通风机，其中一台为备用。该矿的风机主要采用调整导叶和变档板角度，依靠工频实现风量的调整，通风效率和能力较差，导致能源的损耗和浪费，提高了生产的成本。而主扇风机在设计方面存在余量过大的问题，导致主扇风机长期处于低负荷工作状态，从而使能源的损耗更为严重。

电网的负载容量有一定的限制，主扇若采用电抗器启动工作，只能逐级启动，一级运行正常之后开启另一级风机，因此需要耗费大量时间进行启动，而该准备工作却消耗了大量的电能，同时还造成电动机的损伤，时刻处于被烧毁的情形。在启动过程中，高压电动机单轴转矩的产生，导致机身发生巨大的振动，损毁电动机和机械配置，缩短其使用寿命。

综上所述，为保证井下作业的安全和生产质量，减少成本和延长风机使用寿命，提高生产效益，将变频调速技术运用到西风井风机当中，是最优选择。

2 高压变频器的选择

2.1 变频器的容量计算与选择 当通过变频器来调节异步电动机速度时，需要先选择异步电动机，接着以已选择异步电动机的额定电流或者实际运行的最大电流来选择变频器。异步电动机运行状况存在差异时，变频器的方法和其容量的算法也将不同，变频器需要符合不同的条件。变频器容量选择时，需要特别关注其额定电流，应该根据变频器最大工作电流来计算和选择其容量。

云驾岭矿变频器与电动机采用一拖一控制方式，电动机续恒载运转类型。即单台变频器为单台电动机连续运行方式。

由于变频器传给电动机的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时电流要大。

因此须将变频器的容量留有适当的余量。此时，变频器应同时满足以下三个条件：

式中：PM、η、cosφ、UM、IM分别为电动机输出功率、效率（取0.85）、功率因数（取0.87）、电压（V）、电流（A）。根据GAF22.4-15-1型轴流式通风机性能指标可知：

PM=710kW，UM=6kV，IM=85.1A；

K——电流波形的修正系数（PWM方式取1.05～1.1）；

PCN——变频器的额定容量（kVA）；

ICN——变频器的额定电流（A）。

综上可知： 。

可以计算出变频器的容量为：

其中：U——变频器输入电压，U=6kV；

I——变频器额定电流，I=96A；

因为S=998kVA>987kVA，满足变频器的容量要求。

I=96A>89A，满足变频器的额定电流的要求。

2.2 高压变频器的调速原理

2.2.1 系统结构 高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限，无法直接逆变输出6kV，而因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。HIVERT变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。它对电网谐波污染小，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置；输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机。

2.2.2 功率单元 功率单元原理，输入电源端R、S、T接变压器二次线圈的三相低压输出，三相二极管全波整流为直流环节电容充电，电容上的电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。

3 HIVERT高压变频器的性能特点

①高压变频器的变换形式为“高—高”，是一种单元串联多电平变频器，其主板由多个并联功率模块构成。②HIVERT变频器的控制模式包括人机界面控制和LED键盘控制，两者相互备用，都能够独立的完成开停机、增减负荷等工作。同时变频装置故障记录需要保存一年以上。③变频器拥有标准RS-485和触摸屏处理器扩展通讯接口两种通讯模式。④变频系统在20～100%调速范围的输入功率因数大约在0.95，无需安装功率因数补偿装置。⑤变频装置可以设置任意长度的输出电缆，共模电压和dv/dt应力不会影响变频装置保护电机。⑥变频器输出电流谐波值小于或等于2%，满足我国供电部门最严格的电压失真规定及IEEE 519 192，超过国标GB14549-93的谐波失真规定。变频器的输出波形将不再影响电机运行，转矩脉动低于0.1%。同时变频器还能够避免共振现象出现。⑦变频器输入电流谐波小于或等于4%，满足我国供电部门最严格的电压失真规定及IEEE 519 192，远远超过国标GB14549-93的电压失真规定。⑧变频器可以适应较宽范围的电网电压波动，一般情况下电网上下波动110%，变频器仍然保持满载输出，电网电压下降30%时，变频器将降额运行，此特征与煤矿电压波动现象严重的现状相符合。⑨变频器具备过电流、过电压、欠电压、短路保护、失速保护、变频器和电机过载保护、缺项保护、突然停电保护和半导体元件过热保护等等，一旦出现上述现象，变频装置将自动跳到输入侧6kV开关，其保护装置完全符合国家相关标准。同时，装置还具备断电、停机和故障预警功能。⑩变频器还可以进行故障自诊断，通过中文提示信息告知故障位置和故障类型，还可以进行远方报警，有利于操作者和维修人员快速发现和解决故障。变频装置具备环境温度监控装置，一旦环境温度高于最高允许值，将自动发出报警。■变频器身处振动、射频干扰和电子噪音环境，仍然可以持续工作，电磁兼容性良好，符合国家标准。

4 技术经济分析

①节电效果显著，改造后每月可节电6.67万度，年节电80万度。②实现电机软启动，减小启动冲击，延长设备使用寿命。③系统安全、可靠，具有变频故障转工频功能，确保风机连续运行。④提高了风机运行的安全可靠性，减少了事故发生率。⑤大大减少了设备维护、维修费用，直接和间接效益十分明显。⑥大幅度降低风机噪音和振动，改善职工工作环境。⑦实现无人值守，降低了工人劳动强度。

5 结论

邯郸矿业集团云驾岭煤矿主扇风机成功应用高压变频器对矿用通风机进行变频调速改造。实际应用表明，高压变频器的应用于煤矿主扇风机的系统改造，取得良好的运行效果和经济效益。推广使用变频器在煤矿行业进行改造，节约能源的效果将是非常可观的，适应了国家建设节约型社会的潮流。

参考文献：

[1]张军.矿井主通风机突发及常见故障的分析与预防[J].价值工程，2013-10-18.

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[3]唐惠龙.变频调速技术的应用[J].价值工程，2012（29）.

作者简介：徐娟娟（1983-），女，河北武安人，机电助理工程师，冀中能源邯矿集团精益检测检验公司技术员。