調速技術范文10篇

一、技術原理和特性

斬波內饋調速是融斬波控制和內饋電機兩項專利技術于一體的新型高壓電機調速技術。該技術可在高壓中、大容量的風機、泵類節能調速中應用。

斬波實際是變流主電路的數字控制，目的是克服移相控制存在的缺點。從根本上解決了有源逆變器可靠性問題。目前，斬波控制已被視為取代移相控制的發展方向。

內饋調速是一種基于轉子的電磁功率控制調速，其原理是把定子傳輸給轉子的電磁功率中的一部分功率移出去。這樣定子傳輸的電磁功率不變，但移出的電功率可任意控制，轉子總的電磁功率就被改變，電機轉速就可得到控制。

內饋調速巧妙地在異步機的定子上加設一個內饋繞組，專門用來接受轉子移出的電功率。內饋繞組此時工作在發電狀態，它把接受的電功率又通過電磁感應，反方向傳輸給定子原繞組，使定子的輸入功率減小，與機械功率平衡，實現了高效率的無級調速。

內饋調速最適合于高壓大容量電機，其特點如下。

自動化新技術叢書《SPWM變頻調速應用技術》（張延濱編著）是一本非常好的書，該書深入淺出的介紹有關變頻器知識及應用，使讀者對變頻控制系統有了更全面的了解，但書中關于恒壓供水主體方案的討論一節的觀點有待商榷，本文淺談自己的觀點，供同行一起討論。

1原文轉述

在《SPWM變頻調速應用技術》中第226頁中7.1.2關于恒壓供水主方案的討論一節中原文摘錄如下：

7．1．2關于恒壓供水主體方案的討論

通常，在同一路供水系統中，設置兩臺常用泵，供水量大時開2臺，供水量少時開1臺。在采用變頻調速進行恒壓供水時，存在著一個用1臺變頻器還是2臺變頻器的問題，討論如下：

1．1臺泵的變頻調速方案這也是應用得較為普遍的方案。其控制過程是：用水少時，由變頻器控制1號泵，進行恒壓供水控制。當用水量逐漸增加，1號泵的工作頻率達到50Hz時，將其電動機切換成由工頻電源供電。同時，將變頻器切換到2號泵上，由2號泵進行補充供水。反之，當用水量逐漸減少，即使2號泵的工作頻率已降到0Hz，而供水壓力仍偏大時，則關掉1號泵，同時迅速升高2號泵的工作頻率，并進行恒壓控制。

摘要：設計皮帶調速系統，并將具備圖像處理特征的皮帶煤量動態計量技術融入到系統設計當中，確保皮帶調速機在輸送煤炭資源的同時也能將監測到的皮帶煤量情況進行實時圖像處理并傳輸到礦井后臺監測終端當中，達到有效控制皮帶調速機運行成本的目的。

關鍵詞：圖像處理；皮帶煤量動態計量技術；皮帶調速系統

我國主要以開采地下煤炭資源為主，整個開采過程中煤炭運輸是核心環節。由于地下煤炭被開采后從地下被運輸到地面需要花費的時間較長，對皮帶運輸機的皮帶磨損比較嚴重，皮帶運輸機需要消耗的功率也比較大，皮帶運輸機成為整個煤炭開采中功耗最大的設備。隨著我國各項科學技術的完善，變頻調速技術被運用到皮帶輸送機當中，起到明顯的設備節能效果，獲得煤礦企業的青睞。但是，現有皮帶輸送機中配備的變頻調速系統只能達到皮帶軟起軟停的效果，無法在皮帶運輸煤礦期間進行變頻調速。本文提出對皮帶運輸煤炭過程進行圖像監控，經過圖像預處理了解皮帶當中的煤炭量，并將參數闡述到調速系統中，達到皮帶運輸實時變頻調速的目的。

1圖像處理與皮帶煤量動態計量技術概述

圖像處理（imageprocessing），用計算機對圖像進行分析，以達到所需結果的技術，又稱影像處理。圖像處理一般指數字圖像處理。數字圖像是指用工業相機、攝像機、掃描儀等設備經過拍攝得到的一個大的二維數組，該數組的元素稱為像素，其值稱為灰度值[1]。圖像處理技術的一般包括圖像壓縮，增強和復原，匹配、描述和識別3個部分。常見的系統有康耐視系統、圖智能系統等，是正在興起的技術。皮帶煤量動態計量技術主要是指對皮帶輸送機上的煤量進行估算。皮帶在工作時會呈現出弧形狀態，且因為煤量發生變化，皮帶的變形程度也會隨之改變[2]。如圖1所示為皮帶寬度與煤量之間的關系示意圖，從圖中可了解信息，煤量與煤寬之間并不存在線性關系。

2皮帶調速系統設計中基于圖像處理的皮帶煤量動態計量技術的應用

與此同時能夠實現將電動機的工作頻率在短時間內增加至煤炭開采所需要的轉速。在此之后變頻調速器則進入控制模式，可以根據電動機的負載變化值以及工作參數的變化適當的調整電動機的轉速，從而達到機電設備穩定運行的效果。與軟啟動等設備相比不僅僅控制了節流以及回流所產生的消耗，并且可以實現機電設備的自動補償，減少了機電設備以及整個電力網絡的無功消耗，極大程度上提高了電能的利用效率；③測控相對便利，安全性較高。變頻調速器可以實現開環與閉環等自動控制，從而極大程度減少了人工操作以及測控的環節，為煤炭開采的智能化、自動化提供技術支持；④低耗節能。由于變頻調速器的調速性能較高，所以在向礦井中輸送物料或提升等機電設備的應用中能夠達到最優參數，避免電能的浪費。與此同時，變頻調速的過程中能耗低、噪音小。

（1）風機設備變頻調速技術改造研究。在風機選型以及設計過程中是以最大用風量為標準。通常情況下礦井的用風量要遠遠小于額定流量，多余的風量只能夠采用自然防風或者人工阻力等方式進行限流措施，從而為礦井的生產提供更好的條件。但是這種方式會導致電能浪費，調節控制的精度很難把握。所以需要變頻調節技術以高效合理的對風量進行控制。圖1是文中主要研究的礦用隔爆的變頻調速技術對旋式軸流局扇進行改進的主回路原理圖[2]。由圖可見，在虛框中的設備為礦用隔爆變頻調速裝置，K1，K2為QBZ-80礦用隔爆型真空電磁起動器，M1，M2為2BKJ-II2.2系列對旋隔爆型軸流式局部通風機的Ⅰ，Ⅱ級電動機。對旋隔爆型軸流式局部通風機的控制方式分為手動及自動兩種。在自動控制的情況下，Q1,Q2閉合，此時對旋隔爆型軸流式局部通風機主要通過外部的控制信號完成對風機參數的設定以及上位風機的開關信號控制。然后控制K3閉合，使得變頻調速器F1輸出信號，電動機M1從已經設定完成的最小轉速啟動，并且能夠根據煤礦作業面的瓦斯含量對電動機M1的轉速進行閉環調節，從而使風機的工作處于最佳的狀態。一旦電動機的轉速達到工作頻率情況下，則由變頻調速器控制將K3斷開，使k1處于閉合狀態，從而實現電動機M1在額定的轉速下工作。如果開采過程中需要增大風量，可以根據作業面對風量的需求利用變頻調速器控制K4閉合，則將Ⅱ級電動機M2啟動，M2轉向與M1相反，并且也是從最小的轉速下啟動，根據作業面的風量需要對M2的轉速進行閉環調節，進而實現2BKJ-II2.2系列對旋隔爆型軸流式局部通風機的供風隨著作業面的瓦斯含量以及風量需求的大小而變化，達到了安全生產的目的[3]。（2）煤礦礦井提升設備的變頻調速技術改造研究。由于礦井提升設備主要載荷對象是礦石、煤矸石、人員以及井下設備等，所以承載的重量相對較高。煤礦中的礦用提升裝置對電氣傳動的要求相對較高，電氣設備的傳動能力以及可靠性直接影響到煤礦生產的效率以及安全。對于煤礦礦井提升裝置的電氣系統的具體要求是：調速能力強，精度高并且能夠實現快速的正反向運轉，具有精確的制動以及啟動的能力。但現階段我國主要采用直流傳動裝置，基于ABBDCS400晶閘管變流器的直流傳動系統的改進型都存在著直流電動機的固有缺陷，如不能夠實現精確制動以及調速、維修量較大等。而中小型的煤礦又常常采用交流電氣傳動系統，基本原理是利用電動機的轉子對電阻進行切換，從而實現調速。但是這種調速的方式、調速的性能較差，電動機轉子的電阻消耗了許多電能，從而造成了不必要的浪費。由此可見變頻調速技術對煤礦礦井提升設備的改造工作勢在必行。針對煤炭礦井的情況，通常通過以下2種方案進行變頻調速的改造工作：①兩象限變頻器調速制動方案；②四象限能量回饋型高壓變頻器調速方案。雖然以上2種方案效果都明顯，但是其實用性有所圖2煤礦礦井提升設備主要配置圖區別?，F階段主要根據礦用的提升裝置的不同進行實用性的劃分。兩象限變頻器調速制動方案常用于市場的處于正力提升的平行軸雙絞筒提升機，而對于時常出現負力的單絞筒提升機則適用于四象限能量回饋型高壓變頻器調速方案。變頻調節優化下的煤礦礦井提升設備的配制對于調速效果有很大的影響?，F階段煤礦礦井的提升系統中，大多數的斜井應用單繩單鉤提升方式。所以在提升裝置下放罐籠減速的過程中，由于罐籠承受荷載的傾斜分力的作用，使得電動機處于發電的狀態，發電狀態下產生的交流電通過提升設備中的逆變裝置續流二極管整流，最終將交流電疊加到變頻調速器的直流母線上，提升設備從高速到低速（零速），這時提升設備的頻率變化很快，但電動機的轉子帶著負載有較大的機械慣性，不可能很快的停止，這樣就產生反電勢（端電壓），電動機處于發電狀態，其產生反向電壓轉矩與原電動狀態轉矩相反，而使電動機具有較強的制動力矩，迫使轉子較快停下來，但由于通常變頻器是交－直－交主電力AC/DC整流電路是不可逆的，因此無法回饋到電網上去，導致母線產生泵升電壓，最終可能對提升設備的其他電氣原件造成損壞。所以目前通常采用四象限能量回饋型高壓變頻器，直接對鼠籠電動機進行驅動，形成完整的電控系統，鼠籠式電動機是由鋁條或銅條與短路環焊接而成或鑄造而成的三相異步電動機。這種電動機相比于其他的電動機具有結構簡單、維修期短、價格低廉等優勢，所以提升設備的變頻調速裝置直接驅動鼠籠式電動機，能夠提升能量轉換效率，避免上述現象發生。圖2所示的是煤礦礦井提升設備的變頻調速技術改造后的主要配置圖[3]。

由以上研究可以看出，煤炭機電領域變頻調速技術的應用越來越多，但是仍然存在技術以及經濟等方面的問題，還有非常大的發展空間。所以我國煤炭企業要全面推動變頻調速技術在機電領域的發展，根據礦井的特殊環境以及井下作業的特點，研究出更多的具有特殊功能的變頻調速機電設備，為我國煤炭數字化發展做貢獻。

本文作者：孫曉章工作單位：平煤股份

1概述

礦山按產品類型可分為煤礦、金屬礦和非金屬等;按采掘方式可分為露天開采礦山和地下開采礦山兩大類。本文主要介紹變頻調速器在金屬礦山中的應用的現狀和應用前景，對煤礦亦有參考價值，因為露天煤礦和露天金屬礦開采方式和生產設備基本相同，地下礦山除需要考慮設備的防爆問題外，大部分生產設備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產設備有很大不同。

露天礦山是以大型設備為主要特點，要求優良的電氣傳動系統，以保證這些大型設備的高效率運行。露天礦山的這些大型設備包括用于穿孔的牙輪鉆機，用于裝載礦、巖石的電鏟(挖掘機)，用于運輸礦、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動系統具有良好的調速性能，目前這些大型設備大多采用直流調速傳動系統。

地下礦山的生產較露天礦山復雜。由于井下生產的空間窄小，使生產設備環境潮濕、陰暗，粉塵大、噪音大、振動大、并有塌方的危險，工作條件十分惡劣。因此，井下生產設備的體積受限，這些設備以小型化為主，體積小、重量輕，對電氣傳動的要求不高。但提升、排水、通風、壓氣等固定設備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設備的安全運行和節能就顯得至關重要。

根據我們多年來從事礦山電氣傳動的經驗及在礦山進行變頻調速的應用實踐，我認為，在礦山應用變頻調速技術對于提高礦山生產設備的效率，節約電能都是至關重要的。但遺憾的是在礦山應用變頻調速技術還很不普遍，除了因變頻器的投資問題外，與人們對變頻器的認識不夠有關，也與不能正確了解礦山設備對變頻器的特殊要求、不能正確地應用變頻器、因此所帶來的負面影響有很大關系。

本文主要介紹目前礦山應用變頻器的狀況，礦山設備對電氣傳動的特殊要求，以及如何正確地選用變頻器等。

摘要本文介紹了三種常見制冷用變頻壓縮機的發展和技術現狀，并從逆變器，微控制器，PWM波的生成方法以及變頻壓縮機所用電機等4個方面對變頻調速系統進行了探討。

關鍵詞變頻壓縮機變頻調速系統技術現狀

1引言

由于傳統的制冷系統采用定速壓縮機，因此人們對制冷系統及壓縮機的研究重點一直是在名義工況和額定轉速下穩態工作時的效率和其它工作特性上。傳統的制冷系統采用定轉速壓縮機，實行開關控制，利用壓縮機上附帶的鼠籠式電動機驅動壓縮機，從而調節蒸發溫度。這種控制方式使蒸發溫度波動較大，容易影響被冷卻環境的溫度。壓縮機電機在工作過程中要不斷克服轉子從靜止到額定轉速變化過程中所產生的巨大轉動慣量，尤其是帶著負荷啟動時，啟動力矩要高出運行力矩許多倍，其結果不僅要額外耗費電能，而且會加劇壓縮機運動部件的磨損。另外這種運行方式在啟動過程中還會產生較大的振動、噪聲以及沖擊電流，引起電源電壓的波動，因此應采用變頻壓縮機替代定轉速壓縮機，從而避免這種頻繁的起停過程。

而變頻調速技術主要由以下4個方面的關鍵技術組成：逆變器，微控制器，PWM波的生成以及變頻壓縮機的電機選擇。

2三種變頻壓縮機的研究狀況

摘要：隨著自動化技術的發展，電氣工程迎來前所未有的發展機遇，以電氣自動化技術為代表的新興技術逐漸成為電氣工程廣泛應用與推廣的技術內容。其中，變頻調速技術作為電氣自動化控制技術體系的重要技術，對電氣自動化控制效果產生直接影響，同時對電氣自動化發展水平產生直接影響。鑒于變頻調速技術的重要性，本文著重針對電氣自動化控制中變頻調速技術的運用實踐進行研究與分析，以供參考。

關鍵詞：電氣自動化控制；變頻調速技術；運用實踐；結合

當前發展情況來看，電氣自動化技術已經在電氣工程中得到了全面推廣與應用，至少在遠程控制、實時監測、集中化控制等方面實現了技術應用目標。然而，從客觀角度上來看，因電氣工程自動化控制水平尚未達到先進技術水平，在部分應用層面上還是存在一定的問題，亟待解決。如電氣自動化控制設備能耗問題明顯、資源浪費問題明顯。為及時解決高能耗問題，行業內部主張應用變頻調速技術，在緩解高能耗問題的同時，深化設備運行質量與運行效率。鑒于變頻調速技術的重要性，建議操作人員應該嚴格按照變速調頻技術原則及要求，準確無誤地落實變頻調速技術內容。

1電氣自動化控制中變頻調速技術的應用必要性分析

1.1確保電氣設備的安全運行。電氣設備運行安全作為確保工業生產工作穩定運行的重要保障，要求管理人員應該肩負起自身的管理重責，重點針對電氣設備的安全運行問題進行統籌規劃與安全管理。然而，因電氣設備運行期間面臨的不確定因素較多，如果不強加管控，就很容易出現風險隱患問題。目前，為進一步推動電氣設備的安全運行，工業生產方面要求全面推廣與應用電氣自動化控制設備，自動監測設備運行期間的狀態問題等。其中，變頻調速技術作為電氣自動化控制技術體系的重要內容，可以針對設備運行情況進行適當調整與分析。如時刻針對設備運行狀態進行監測與管理，為電氣設備安全運行提供保障。1.2深化電氣自動化控制效果。變頻調速技術作為電氣自動化控制技術的重要分支，通過不斷改進與創新，不僅可以全面提升電氣自動化控制水平，同時，還可以推動電氣自動化控制技術的進一步發展。目前，隨著變頻調速技術的深化發展，生產操作人員可以按照變頻調速技術功能，重點針對設備運行狀態進行全方位管理與分析。及時發現故障問題并排除故障，為設備安全運行效果奠定保障。最重要的是，通過應用變頻調速技術可以減少以往設備電氣資源浪費的問題，滿足節能減排要求，值得推廣與應用。1.3實現全面調控原則，縮小誤差范圍。變頻調速技術在很大程度上可以通過改變電源頻率，實現對電機轉速問題的調整與控制。其中，在電氣自動化控制表現方面，通過運用變速調頻技術可以確保電氣設備持續、平穩的工作效果。結合當前情況來看，變頻器與節能變頻器已經成為自動化控制廣泛應用的變頻調速技術。究其原因，主要是因為變頻調速技術不僅可以實現自動化調速功能，同時，還可以滿足對電機、電源的全面調控。舉例而言，生產操作人員可以按照變頻調速技術功能，實現實時監控目標。并可以通過精確調節電流大小，縮小誤差范圍，規避傳統生產作業過程存在的質量隱患問題。

2電氣自動化控制中變頻調速技術的應用原理分析

概述

礦山按產品類型可分為煤礦、金屬礦和非金屬等;按采掘方式可分為露天開采礦山和地下開采礦山兩大類。本文主要介紹變頻調速器在金屬礦山中的應用的現狀和應用前景，對煤礦亦有參考價值，因為露天煤礦和露天金屬礦開采方式和生產設備基本相同，地下礦山除需要考慮設備的防爆問題外，大部分生產設備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產設備有很大不同。

露天礦山是以大型設備為主要特點，要求優良的電氣傳動系統，以保證這些大型設備的高效率運行。露天礦山的這些大型設備包括用于穿孔的牙輪鉆機，用于裝載礦、巖石的電鏟(挖掘機)，用于運輸礦、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動系統具有良好的調速性能，目前這些大型設備大多采用直流調速傳動系統。

地下礦山的生產較露天礦山復雜。由于井下生產的空間窄小，使生產設備環境潮濕、陰暗，粉塵大、噪音大、振動大、并有塌方的危險，工作條件十分惡劣。因此，井下生產設備的體積受限，這些設備以小型化為主，體積小、重量輕，對電氣傳動的要求不高。但提升、排水、通風、壓氣等固定設備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設備的安全運行和節能就顯得至關重要。

根據我們多年來從事礦山電氣傳動的經驗及在礦山進行變頻調速的應用實踐，我認為，在礦山應用變頻調速技術對于提高礦山生產設備的效率，節約電能都是至關重要的。但遺憾的是在礦山應用變頻調速技術還很不普遍，除了因變頻器的投資問題外，與人們對變頻器的認識不夠有關，也與不能正確了解礦山設備對變頻器的特殊要求、不能正確地應用變頻器、因此所帶來的負面影響有很大關系。

本文主要介紹目前礦山應用變頻器的狀況，礦山設備對電氣傳動的特殊要求，以及如何正確地選用變頻器等。

1概述

礦山按產品類型可分為煤礦、金屬礦和非金屬等;按采掘方式可分為露天開采礦山和地下開采礦山兩大類。本文主要介紹變頻調速器在金屬礦山中的應用的現狀和應用前景，對煤礦亦有參考價值，因為露天煤礦和露天金屬礦開采方式和生產設備基本相同，地下礦山除需要考慮設備的防爆問題外，大部分生產設備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產設備有很大不同。

露天礦山是以大型設備為主要特點，要求優良的電氣傳動系統，以保證這些大型設備的高效率運行。露天礦山的這些大型設備包括用于穿孔的牙輪鉆機，用于裝載礦、巖石的電鏟(挖掘機)，用于運輸礦、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動系統具有良好的調速性能，目前這些大型設備大多采用直流調速傳動系統。

地下礦山的生產較露天礦山復雜。由于井下生產的空間窄小，使生產設備環境潮濕、陰暗，粉塵大、噪音大、振動大、并有塌方的危險，工作條件十分惡劣。因此，井下生產設備的體積受限，這些設備以小型化為主，體積小、重量輕，對電氣傳動的要求不高。但提升、排水、通風、壓氣等固定設備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設備的安全運行和節能就顯得至關重要。

根據我們多年來從事礦山電氣傳動的經驗及在礦山進行變頻調速的應用實踐，我認為，在礦山應用變頻調速技術對于提高礦山生產設備的效率，節約電能都是至關重要的。但遺憾的是在礦山應用變頻調速技術還很不普遍，除了因變頻器的投資問題外，與人們對變頻器的認識不夠有關，也與不能正確了解礦山設備對變頻器的特殊要求、不能正確地應用變頻器、因此所帶來的負面影響有很大關系。

本文主要介紹目前礦山應用變頻器的狀況，礦山設備對電氣傳動的特殊要求，以及如何正確地選用變頻器等。

摘要：山東黃臺火力發電廠原10萬kV機組配套鍋爐的引、送風機投用后，一直采用風擋板手動節流調節方式經考察論證，確定對引、送風機實施斬波內饋調速技術改造，取得明顯的節能效果。本文介紹了該技術的原理和特性、節能和環境效益，具有廣闊的市場潛力。

關鍵詞：高壓電機；斬波內潰調速技術；應用；節能；市場

山東黃臺火力發電廠原10萬kW機組配套鍋爐的引、送風機投用后，一直采用風擋板手動節流調節方式。高壓電機調速項目于1999年下半年開始經多方考察論證后，確定對5#爐兩臺引風機和兩臺送風機實施斬波內饋調速技術改造，于2000年10月19日正式投用，至今運行狀況良好，取得了明顯的節能效果。

一、技術原理和特性

斬波內饋調速是融斬波控制和內饋電機兩項專利技術于一體的新型高壓電機調速技術。該技術可在高壓中、大容量的風機、泵類節能調速中應用。

斬波實際是變流主電路的數字控制，目的是克服移相控制存在的缺點。從根本上解決了有源逆變器可靠性問題。目前，斬波控制已被視為取代移相控制的發展方向。