变频与内馈的对比 点击:569 | 回复:3



feeling

    
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发表于:2004-08-16 20:21:00
楼主
最近看了许多关于有关斩波内馈调速的资料,据说终会有一天它会取代变频!一下是内馈和变频的对比,请各位专家给点意见,谢谢! 电力资源和水力资源供求矛盾日益突出,节电、节水已经成为我国经济发展的一项战略国策。节电、节水的关键是风机、泵类的调速经济运行。我国的风机、泵类耗电量占全国总动力耗电的43%以上,且绝大部分为恒速运行,只能靠调节风门、阀门或开、停数量来调节工况变化,效率只有30%,造成大量的能源浪费。 北方公司董事长高级工程师屈维谦先生,经过18年的呕心沥血、刻苦研究发明了斩波内馈调速系统,并荣获国家专利,该系统最适合高压大中容量交流电机调速高效节能的风机和泵类。它填补了我国在这一领域的技术空白,各项技术指标达到国际先进水平,是当今世界新展现出来的一项新技术。特别是调速理论的创新,以"P"功率控制理论,替代了"M"转矩控制理论,为调速事业做出了巨大的贡献。斩波内馈调速不但适合国情,也同样适应国际市场。在全国各地已拥有20几家用户,运行可靠,节电显著,深受用户钟爱。 一、内馈的特点、原理 所谓内馈调速是一种将调速电机的部分转子功率(即电转差功率)移出来,以电能的形式反馈给电机内部的调节绕组的特殊调速方式,转子反馈给调节绕组的功率越多,轴功率输出就越少,转速就越低,反之,转子反馈给调节绕组的功率越少,轴功率输出的就越多,转速就越高,可见,从转子被移出的电转差功率是在转子-调节绕组间循环往复传输的,循环效率为99.8%,不需要经过电源供给,这是内馈调速的最大奥妙之处。 主要特点: 1.理论新颖,技术先进,创立了功率控制理论(即P理论)。 2.效率高,可达99.87%。 3.结构简,占地面积小。 4.电流波形谐波小,小于5%。 5.价格廉,控制系统平均1000元/KW左右。 二、斩波控制的特点 1.斩波控制实质上是以数字控制取代了传统的移相控制。 2.采用斩波──有源逆变器的变流主电路,使系统具有最高的功率因数和最小的电流畸变率。 3.固定相位的有源逆变器,加上独创的特殊触发,同步电路,使逆变可靠性得到解决,无需相序调整及同步配相,无论何种相序都正确,而且逆变角自动恒定。 4.采用继电器逻辑操作和控制,微机使运行更加可靠性。 5.具有完善的各种保护功能,如过流、欠压、过压、失波、缺相、相序、瞬时停电、频敏等各种保护。 6.具有自动软加速的转全速功能,使接触器寿命大大延长。 7.具有调速软起动功能,进入调速电流无冲击。 8.可提供抗干扰的远方给定和自动恒压闭环控制装置。 9.具有无机械传感的速度显示。 10.应用全数字锁相环控制的脉冲电路,具有极强的抗干扰能力和高可靠性。 11.斩波主电路增加了"DCL"吸收电路,解决了关断电压过充的难题,使斩波技术臻于成熟。 三、变频调速的功率控制原理 从功率控制角度观察,变频调速是典型的定子电磁功率控制调速。定子控制是间接控制转子的调速,由于定、转子电磁功率相等,而定子电磁功率 Pem = P1 -ΔP1 (1) 及 P1 = m1U1l1cosφ1 (2) 因此可以通过U1调节来改变定子电磁功率,而 受转矩平衡方程式约束不能作为控制量。调速原理如图所示 但单纯调压并不能实现定子电磁功率控制,原因是U1不但影响电磁功率,而且还作用于磁场,根据电机学,主磁通 (3) 如果单纯调压,U1降低Φm 减小,而U1增大Φm 受磁饱和限制不能增大,U1的减小将引起损耗功率急剧增大。 设负载转矩不变,则电磁转矩亦不变 (4) Φm减小将引起定、转子电流同比增大,其损耗 P1 = m1I12r1 (5) P1 = m2I22r2 (6) 按电流平方律增大,结果形成增大转速降的调速。 为了解决上述问题,应根据式(14)对U1进行解耦,即在调压的同时,正比地改变频率f1 ,使Φm=C保持不变。从而实现高效率的电磁功率控制调速。变频调速时,理想空载转速按n0随U1改变,此时同步转速n1随f1而变,且有n0=n1,但决定电动机转速的是n0而不是n1 ,下面将会看到,即使n1不变,n0也可随电磁功率改变。 根据上述分析,恒转矩变频调速时,其充分条件是调压,必要条件是变频,调速的实质在于电磁功率控制。 四、斩波内馈调速技术指标与变频调速的比较。 1.价格低廉,只是变频调速的1/2~1/3; 2.运行可靠,连续无故障运行10000小时以上; 3.效率高,η=99.87% 变频调速η=94%; 4.功率因数高COSΦ=0.92 5.谐波污染小,电流畸变率小于5%,而且由于转子的隔离作用不会反馈至电网,无污染,是绿色环保产品。变频调速的谐波高达30-40%,且直接污染电网,需加装滤波装置,电力部门才允许运行。 6.控制功率小,由于是在转子侧实施调速控制,而转子电压较低,其控制功率只为电机功率的40-50%。变频调速是在电机网侧控制,直接承受电源电压,控制功率要大于电机功率,一般为(1.2-1.3)倍的电机功率。 7.体积小,结构简单,变频调速系统庞大,高压变频调速一般为:高~低或高~低~高系统,需配置1-2台变压器及相应的高压开关柜,占地面积大,价格昂贵,效率低。而且均需进口,用国家外汇,维修也不方便。 8.调速平均节能高达50%,变频调速平均节能只有40%。 五、斩波内馈调速的可靠性与变频的比较 1.性能优秀的交流调速要求电机本身尽量充实调速的内因,而且要具有适应调速控制的功能。调速的内因不充分,如果全部依靠外部控制装置来补救,不仅困难重重、代价昂贵,而且有些问题无法实现。就是变频调速,也要求调速异步机有较大的改进,诸如绝缘、谐波、轴电流等问题,在高压电机调速上显得尤为突出,如不采取有效措施,将严重影响电机的工作和寿命。 2.电机控制原理的可靠性 斩波内馈调速系统是基于异步电动机转子的电磁功率控制调速,由于转子和内馈绕组都是低压的,因此控制装置回避了变频调速定子控制的电源高压问题。通常,调速控制装置的实际工作电压在200-400V之间,克服了电力电子器件耐压条件对高压异步电动机调速发展的限制,提高了电力电子器件在应用中的可靠性。 3.障兼容能力 任何控制设备都不可能百分之百的可靠工作,提高系统可靠性的关键在于提高系统的故障兼容能力。 斩波内馈调速装置与调速电机恒速运行装置成为并联关系,当调速控制装置意外故障时,自动保护装置可以自动将电动机切换成恒速运行,不至于造成电动机停运。此时电动机只是不能调速而已,可将故障影响缩小到最小限度。 4.斩波技术对可靠性的改善 斩波技术除了提高调速系统的功率因数、降低谐波分量之外,对系统的可靠性改善还起到至关重要的作用。 首先,采用斩波技术使有源逆变器的控制脉冲不再移动,而是锁定在最小逆变角,因此,可以采取诸如锁相环等抗强干扰电路,使有源逆变器的触发脉冲非常可靠,基本解决了有源逆变器可靠性的一大技术难题。 斩波技术同时还使有源逆变器的容量大为减小,对于风机泵类负载,容量可由移项控制的60%Pe减小到15%Pe,仅为前者的1 / 4,有源逆变器容量的减小,使逆变电流减小,从而减小换向重叠角,进一步提高了有源逆变器可靠性。 斩波式内馈的突出技术创新是电机和控制。电机是调速的主体,内馈即是加强充实了电机调速的内因,斩波控制实质是以数字控制取代了传统的移相控制,可靠性大为增强。



学习数控

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发表于:2004-08-17 05:38:00
1楼
变频用于大量普通电机,内馈用于少量线绕电机,其应用领域各不相同,何谈对比? 电容可以用于电压滤波,电感可以用于电流滤波,你能告诉我是电容比电感好,还是电感比电容好么? 拜托不要再作无聊的对比好不好?

软起

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发表于:2004-08-17 07:22:00
2楼
????????????

法国梧桐

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发表于:2004-08-18 19:31:00
3楼
比较有什么不好的?再说了二者在大、中型电机风机、水泵类负载调速节能市场还存在激烈的竞争,只有比较才会体现优缺点,才让人选起来更方便。更何况变频既然很好,又何必怕人比较呢?

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