時間：2023-03-20 16:14:42
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1原文轉(zhuǎn)述
在《SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)》中第226頁中7.1.2關(guān)于恒壓供水主方案的討論一節(jié)中原文摘錄如下：
7．1．2關(guān)于恒壓供水主體方案的討論
通常，在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)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(diào)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(diào)速方案這也是應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(guān)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。
此方案的主要特點是：
（1）只用1臺變頻器，故設(shè)備投資少。
（2）如果用水量恰巧在1臺泵全速供水量的上下變動時，將會出現(xiàn)供水系統(tǒng)來回切換的狀態(tài)。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可設(shè)置壓力控制的“切換死區(qū)”。舉例說明如下：
設(shè)所需供水壓力為200Pa，則可設(shè)定切換死區(qū)范圍為200Pa～250Pa，控制的方式是，當(dāng)1號泵的工作頻率上升至50Hz時，如壓力低于200Pa，則進行切換，使1號泵全速運行，2號泵進行補充。當(dāng)用水量減少，2號泵已完全停止，但壓力仍超過200Pa時，先暫不切換，直至壓力超過250Pa時，再行切換。
（3）本方案取用電功率的計算舉例如下：
設(shè)每臺泵的拖動電動機容量為PMN=100KW，全速時的供水流量為QN。泵的空載損耗為P0=0.1×100KW=10KW，且設(shè)在調(diào)速過程中，P0≈Const，則全速時實際用于泵水的功率為Pp=(100-110)KW=90KW。
又設(shè)每天的平均總供水流量為140%QN，則1號泵為全速，其平均取用功率為
PM1=PMN=100KW
2號泵的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的40%，其平均取用功率為
PM2=(10+0.43×90)KW=15.8KW
兩臺泵取用的總平均功率P∑為
P∑=(100+15.8)KW=115.8KW
2．2臺泵的變頻調(diào)速方案2臺水泵的電動機都由變頻器控制，或用2臺變頻器分別控制2臺電動機，或用1臺容量較大的變頻器同時控制2臺電動機。后者控制較為簡單，但前者的機動性較強，即使一臺變頻器出了故障，另一臺仍可使用，轉(zhuǎn)為1臺泵的變頻調(diào)速方案。
采用2臺泵的變頻調(diào)速方案的設(shè)備費用較高，但運行時的節(jié)能效果卻要好得多。仍以上面的例子為例，計算如下。
采用2臺泵的變頻調(diào)速方案時，供水流量可由2臺水泵平均分擔(dān)，則每臺的平均供水流量為70%QN，每臺電動機的取用電功率為
PM1=(10+0.73×90)KW=40.9KW
2臺水泵共用功率為
P∑=40.9×2KW=81.8KW
2商榷分析
2．1基本相似關(guān)系
當(dāng)一臺泵抽同一種液體僅轉(zhuǎn)速不同時，可得出所謂“比例律”公式，即
Q1／Q2=n1／n2---------------------------------------------1
H1／H2=(n1／n2)2----------------------------------------2
N1／N2=(n1／n2)3----------------------------------------3
式中N1、N2指水泵軸功率，此功率已包含了水泵的容積損失功率、機械效率損失功率、水力損失功率等。
當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變后，水泵的其它工作參數(shù)也隨著改變，一般來講，水泵不允許在額定轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上作升速運行，但降速運行是可以的，但也不應(yīng)在臨界轉(zhuǎn)速之下長期運行。一般來講降速范圍在（60%--100%）額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行是安全穩(wěn)定的，“比例律”也是準(zhǔn)確的。
已知轉(zhuǎn)速為n的某泵Q—H性能曲線，如果把水泵的轉(zhuǎn)速降至n1時,按比例律公式1與2可繪出Q1—H1曲線，但在運用比例律公式時應(yīng)注意，它們僅適用于同一條相似工況拋物線上的不同點。所以，當(dāng)已知A1點(Q1H1)及n時，首先要求出通過A1點(Q1H1)工況的相似拋物線，此拋物線也通過轉(zhuǎn)速為n1的A2點(Q2H2)，按比例律公式進行計算求相似工況點的方法如下：
根據(jù)比例律公式可得出
H1／Q12＝H／Q2＝K
H＝KQ2
若已知A1點(Q1H1)，則可求出K值，在Q--H曲線圖上假定幾個流量，就可作出H＝KQ2的相似工況拋物線，此曲線不但通過A1點(Q1H1)，而且與水泵轉(zhuǎn)速為n1的性能曲線相交于A2點(Q2H2)。但管道特性曲線與相似工況拋物線不是一回事，兩者重合的可能性很小，故在實際應(yīng)用時一定要注意概念的區(qū)分，以免發(fā)生錯誤。
當(dāng)Q—H需不變時，即某工程系統(tǒng)凈揚程為H凈，管道已確定時，見圖一所示，其在不同轉(zhuǎn)速下的運行工況點應(yīng)為點A3(對應(yīng)轉(zhuǎn)速為n1)、點A1(對應(yīng)轉(zhuǎn)速為n)，但點A1與A3由于工況不相似，故不能用相似律公式計算。點A3(對應(yīng)轉(zhuǎn)速為n1)與點A4(對應(yīng)轉(zhuǎn)速為n)才是相似的工況點，如果水泵在轉(zhuǎn)速為n1下運行時，A3點是否在穩(wěn)定運行區(qū)，要看對應(yīng)的相似點A4是否在穩(wěn)定運行區(qū)，如果A4點是水泵的穩(wěn)定運行區(qū)，則A3點就是穩(wěn)定運行區(qū)，否則就不是，在工程中選擇設(shè)備時一定要注意運行工況范圍，所選水泵的工況范圍區(qū)間應(yīng)包含A1和A4點，這樣系統(tǒng)運行是穩(wěn)定的、安全的和可靠的。不然就會使工程不能充分發(fā)揮效益，甚至造成不必要的浪費。
圖一水泵及管道性能曲線
2.2邊界條件分析
在《SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)》中的恒壓供水主方案的討論，對設(shè)置一臺變頻器與二臺變頻器系統(tǒng)所需的軸功率計算，忽略了邊界條件，其邊界條件是管道特性與工況相似拋物線完全重合的特殊情況，且系統(tǒng)不是恒壓供水系統(tǒng)，應(yīng)是圖二所示的水平供水系統(tǒng)，當(dāng)管道末端所需流量小時系統(tǒng)壓力也小，管道末端所需流量大時系統(tǒng)壓力也大的輸水系統(tǒng)，且系統(tǒng)的凈水位差為零，即管道特性曲線必須經(jīng)過零流量點。在這樣的前提下，書中的計算結(jié)果才是正確的，但書中的結(jié)論還不確切。
2.3書中計算誤區(qū)
書中例子假如每天平均總供水流量為140%QN，則1號泵為全速，其平均取用功率為PM1=PMN=100KW，此刻的100KW為拖動電動機的容量，而不是水泵運行所消耗的軸功率，不能以此進行相似律的計算。參見圖一，2號泵的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的40%，其所需功率不是15.8KW，因為消耗15.8KW功率所對應(yīng)的工況點為水泵全速運行的工況點A1(Q1H1)的相似拋物線上對應(yīng)的40%運行工況點A2(Q2H2)，而對應(yīng)40%額定流量下恒壓運行的工況點應(yīng)該是工況點A5(Q2H1)，此點消耗的功率要比15.8KW大。恒壓運行各轉(zhuǎn)速下的工況點是壓力為某一給定的數(shù)值，即水泵運行的點為一平行于Q軸的過A1(Q1H1)線上的點，而不能用管道特性曲線上的點或相似拋物線上的點來對應(yīng)關(guān)系。
同樣采用2臺變頻調(diào)速的方案，則平均每臺供水流量為70%Qr，則每臺水泵所需功率
圖二輸水系統(tǒng)示意圖
不是40.9KW，2臺水泵共用功率也不是81.8KW了。
2.4列例說明
我們討論問題的前提是恒壓供水系統(tǒng)，在此前提下必須是恒壓控制，那么在這種條件下選擇一臺變頻還是兩臺變頻，其節(jié)能效果確如書上所計算的那樣嗎？其經(jīng)濟技術(shù)的合理性到底怎樣呢？同樣我們以例子進行計算分析。系統(tǒng)各流量下水泵所需軸功率進行了計算，見表一。
Q總（m3/s）
1.1Qr
1.2Qr
1.3Qr
1.4Qr
1.5Qr
1.6Qr
1.7Qr
1.8Qr
1.9Qr
一一
臺臺
變工
頻頻
變
頻
泵
Q
0.023
0.046
0.069
0.092
0.115
0.138
0.161
0.184
0.207
H
45
45
45
45
45
45
45
45
45
η
20%
42%
58%
71%
76%
81%
83%
83%
82%
P
50.8
48.3
52.5
57.7
66.8
75.2
85.6
97.9
111.4
二臺泵P軸(KW)
176.2
173.7
177.9
182.6
192.2
200.6
211
223.3
236.8
二
臺
變
頻
Q
0.1265
0.138
0.1495
0.161
0.1725
0.184
0.1955
0.207
0.2185
H
45
45
45
45
45
45
45
45
45
η
79%
81%
82%
83%
83%
83%
82%
82%
82%
P
55.8
75.2
80.5
85.6
91.7
97.9
105.2
111.4
117.6
二臺泵P軸(KW)
111.6
150.4
161
171.2
183.4
195.8
210.4
222.8
235.2
二臺變頻較一臺變頻對比節(jié)能（KW）
64.6
23.3
11.9
11.4
8.8
4.8
0.6
0.5
1.6
經(jīng)
濟
比
較
每天運行10小時計消耗電能（KWh）
646
233
119
114
88
48
6
5
16
每度電按0.8元計每年耗電費（萬元）
18.86
6.8
3.47
3.33
2.57
1.4
0.18
0.15
0.47
一臺變頻控制裝置設(shè)備價格（萬元）
20
20
20
20
20
20
20
20
20
預(yù)計收回成本年限
1
3
6
6
8
14
111
133
43
表一設(shè)置一臺和二臺變頻器的技術(shù)經(jīng)濟比較表
假設(shè)系統(tǒng)設(shè)二臺12sh-9A泵，以此為例對恒壓供水主體方案進行計算分析討論，以更為直觀地使大家判斷出選擇幾臺變頻控制設(shè)備更為合理。設(shè)每臺水泵在額定工況下Hr=45m
Qr=0.23m3/sη水=81%P軸=125.4KW配套電動機P電動機=160KWn=1470r/min恒壓變頻控制壓力整定為H=45m，分別對系統(tǒng)所需流量為1.1Qr、1.2Qr、1.3Qr、1.4Qr、1.5Qr、1.6Qr、1.7Qr、1.8Qr、1.9Qr進行計算水泵所需軸功率。
當(dāng)系統(tǒng)所需流量為1.1Qr即0.253m3/s時，分別對設(shè)置一臺變頻器、二臺變頻器方案進行計算。
i）當(dāng)設(shè)置一臺變頻器時，即一臺工頻運行，一臺變頻運行。變頻運行的泵的流量為0.023m3/s，此時水泵揚程為Hr=45mη水=20%P軸=50.8KW，二臺泵的軸功率為176.2KW。
ii）當(dāng)設(shè)置二臺變頻器時，則二臺泵同時進行變頻運行。每臺變頻運行的泵的流量為0.1265m3/s，此時水泵揚程為Hr=45mη水=73%P軸=76.5KW，二臺泵的軸功率為153KW。其節(jié)能23.2KW。
綜合看二臺變頻裝置確實節(jié)能，但節(jié)能效果不是象書中所述的那樣，從表一可以看到，當(dāng)系統(tǒng)所需的流量在額定流量85%范圍內(nèi)運行，那么選擇一臺變頻裝置為經(jīng)濟合理；若系統(tǒng)運行流量變化很大，但在小流量下運行時間很短，那么也沒有必要為此設(shè)置二臺變頻裝置；若系統(tǒng)所需流量在額定流量的55%以下長期運行，那么應(yīng)考慮增加機組臺數(shù)與增加變頻裝置數(shù)量的綜合經(jīng)濟比較后確定更為合理的方案。
論文摘要:介紹了電力電子器件和變頻技術(shù)的發(fā)展過程，以及變頻技術(shù)在家用電器的應(yīng)用,分析了變頻技術(shù)的應(yīng)用也帶來了諧波、電磁干擾和電源系統(tǒng)功率因數(shù)下降等問題。提出了相關(guān)的諧波抑制方法及提高電源系統(tǒng)功率因數(shù)的措施。
引言
隨著電力電子、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為發(fā)展趨勢。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動性能被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻技術(shù)是交流調(diào)速的核心技術(shù)，電力電子和計算機技術(shù)又是變頻技術(shù)的核心，而電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機電一體化、電機傳動、航空航天等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術(shù)。專家預(yù)言，在21世紀(jì)高度發(fā)展的自動控制領(lǐng)域內(nèi)，計算機技術(shù)與電力電子技術(shù)是兩項最重要的技術(shù)。
一、電力電子器件的發(fā)展過程
上世紀(jì)50年代末晶閘管在美國問世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節(jié)能技術(shù)在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開關(guān)器件，在交流傳動和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應(yīng)管(PowerMOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開關(guān)器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當(dāng)前，IGBT以其優(yōu)異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。
許多國家都在努力開發(fā)大容量器件，國外已生產(chǎn)6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點結(jié)合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達4500一6000V，3000一3500A。MCT因進展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達國家相比，我國在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。高功率溝柵結(jié)構(gòu)IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發(fā)展?？梢韵嘈?，采用GaAs、SiC等新型半導(dǎo)體材料制成功率器件，實現(xiàn)人們對“理想器件”的追求，將是21世紀(jì)電力電子器件發(fā)展的主要趨勢。
高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術(shù)發(fā)展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。
二、變頻技術(shù)的發(fā)展過程
變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換
技術(shù)的不斷發(fā)展。起初,變頻技術(shù)只局限于變頻不能變壓。20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代,作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優(yōu)化模式,如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時移相PWM技術(shù)等。
VVVF變頻器的控制相對簡單,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較小,受定子電阻壓降的影響比較顯著,故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。
矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實現(xiàn)對異步電動機的控制。
直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型,控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機,因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型。
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流回路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。
三、變頻技術(shù)與家用電器
20世紀(jì)70年代,家用電器開始逐步變頻化,出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應(yīng)加熱)飯堡、變頻洗衣機等[4]。
20世紀(jì)末期期,家用電器則依托變頻技術(shù),主要瞄準(zhǔn)高功能和省電。
首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機始終處在低速運行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機起動引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。其次,空調(diào)器使用變頻后,擴大了壓縮機的工作范圍,不需要壓縮機在斷續(xù)狀態(tài)下運行就可實現(xiàn)冷、暖控制,達到降低電力消耗,消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來,新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現(xiàn)靜音化,而且利用高速運行能實現(xiàn)快速冷凍。
在洗衣機方面,過去使用變頻實現(xiàn)可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機除了節(jié)能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容;電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋子直接發(fā)熱,沒有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠?因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽覺之上,從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。
四、電力電子裝置帶來的危害及對策
電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變,不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù),還引起了嚴(yán)重的諧波污染。
另外,硬件電路中電壓和電流的急劇變化,使得電力電子器件承受很大的電應(yīng)力,并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴(yán)重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標(biāo)準(zhǔn),國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國政府也制定了限制諧波的有關(guān)規(guī)定[5]。
（一）諧波與電磁干擾的對策
1、諧波抑制
為了抑制電力電子裝置產(chǎn)生的諧波,一種方法是進行諧波補償,即設(shè)置諧波補償裝置,使輸入電流成為正弦波[3]。
傳統(tǒng)的諧波補償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器,它既可補償諧波,又可補償無功功率。其缺點是,補償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,效果也不夠理想。
電力電子器件普及應(yīng)用之后,運用有源電力濾波器進行諧波補償成為重要方向。其原理是,從補償對象中檢測出諧波電流,然后產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補償電流,從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。
大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù):將多個方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波,從而得到接近正弦的階梯波。重數(shù)越多,波形越接近正弦,但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。小容量變流器為了實現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù),一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。
2、電磁干擾抑制
解決EMI的措施是克服開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時出現(xiàn)過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt,目前比較引入注目的是零電流開關(guān)(ZCS)和零電壓開關(guān)(ZVS)電路。方法是:
(1)開關(guān)器件上串聯(lián)電感,這樣可抑制開關(guān)器件導(dǎo)通時的di/dt,使器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了正關(guān)損耗;
(2)開關(guān)器件上并聯(lián)電容,當(dāng)器件關(guān)斷后抑制du/dt上升,器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了開關(guān)損耗;
(3)器件上反并聯(lián)二極管,在二極管導(dǎo)通期間,開關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài),此時驅(qū)動器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實現(xiàn)ZVS、ZCS動作。
目前較常用的軟件開關(guān)技術(shù)有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。
（二）功率因數(shù)補償
早期的方法是采用同步調(diào)相機,它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機,利用過勵磁和欠勵磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。然而,由于它是旋轉(zhuǎn)電機,噪聲和損耗都較大,運行維護也復(fù)雜,響應(yīng)速度慢。因此,在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率補償?shù)囊蟆?/p>
另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補償裝置。它具有靜止型和響應(yīng)速度快的優(yōu)點,但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài),損耗和噪聲都很大,而且存在非線性電路的一些特殊問題,又不能分相調(diào)節(jié)以補償負(fù)載的不平衡,所以未能占據(jù)靜止無功補償裝置的主流。
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補償裝置得到了長足發(fā)展,其中以靜止無功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬的優(yōu)點,而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后,可大大減少補償電流中諧波含量。更重要的是,靜止無功發(fā)生器使用的抗器和電容元件小,大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發(fā)生器代表著動態(tài)無功補償裝置的發(fā)展方向。
五、結(jié)束語
我們相信，電力電子技術(shù)將成為21世紀(jì)重要的支柱技術(shù)之一，變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調(diào)速和電力牽引領(lǐng)域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟一體化及我國加人世界貿(mào)易組織，我國電力電子技術(shù)及變頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機遇。
參考文獻:
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變頻技術(shù)的誕生不僅在很大程度上改變了我們的生活，與此同時在工業(yè)生產(chǎn)上更是帶來了巨大的便利。最初是因為調(diào)節(jié)電流頻率的需要才促使了變頻技術(shù)的產(chǎn)生，1960年后，電力電子器件大力發(fā)展，從最初的晶閘管到現(xiàn)代的絕緣柵雙極型晶體管控制品閘管，經(jīng)歷了不斷的更新歷程，大大促進了變頻技術(shù)的發(fā)展，到了1970后，開始研究(PWM)VVVF調(diào)速，這一研究引起了人們的關(guān)注。而在變頻技術(shù)中PWM模式才是核心，直到20世紀(jì)80年代，相關(guān)專業(yè)人士開始對PWM模式的優(yōu)化進行研究，這一研究項目引起了人們更多的關(guān)注進而得出了更多的優(yōu)化模式。到了20世紀(jì)80年代中后期，一些發(fā)達國家將新研究出來的VVVF變頻器投放到了市場，VVVF變頻器憑借其更為優(yōu)異的服務(wù)得到了各廠家的大力推廣。而變頻技術(shù)的操作原理指的是在電壓不變的前提下，通過改變交流電頻率的方式，來實現(xiàn)對設(shè)備的自動化控制。其中變頻器是通過利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將頻率無法改變的交流電轉(zhuǎn)換成了可以改變的交流電，從而實現(xiàn)了變頻調(diào)速。
2變頻技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用
2.1變頻技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用
采煤機在一定程度上代表了煤礦設(shè)備向現(xiàn)代化、機械化發(fā)展的里程碑。因此在煤礦開采中顯得特別重要。由于采礦機大多是在環(huán)境惡劣的條件下工作的，所以采礦機是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因此提高采煤機的性能便顯得尤其重要。采煤機在采煤工作中占據(jù)著主力位置，只要一發(fā)生故障就會導(dǎo)致整個采煤環(huán)節(jié)受到嚴(yán)重的影響，使采煤工作難以進行下去，對整個煤礦造成不小損失。由于采煤機的重要位置使得其功能不斷改進，變得越來越強大，但是其出現(xiàn)的故障和問題也變得越來越強大，這也增加了維修難度，一旦采煤機出現(xiàn)問題就會大大降低工作效率。而隨著變頻技術(shù)的產(chǎn)生，將其用在采煤機中，成就了采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的采煤技術(shù)有了巨大的發(fā)展，變頻器也得到了采煤業(yè)的廣泛應(yīng)用。煤礦企業(yè)大膽嘗試，勇于創(chuàng)新，將能量回饋型四象限變頻器運用到了電牽引采煤機的工作中，這一舉措不僅將采煤機的科技含量進一步提高，同時還減少了采煤機的損壞，延長了設(shè)備壽命。
2.2變頻技術(shù)在風(fēng)機中的應(yīng)用
在礦井不同的生產(chǎn)時期，礦井通風(fēng)設(shè)計也不盡相同，甚至還會有巨大的差異。一般在礦井生產(chǎn)中期會重復(fù)不斷更換風(fēng)機來解決通風(fēng)問題，但這種方式操作起來不僅顯得累贅，并且還經(jīng)常發(fā)生設(shè)備故障，增加了不少多余的維修量。與此同時，原來的風(fēng)機也會被暫時擱置，這樣會產(chǎn)生資源浪費，使設(shè)備的利用率大打折扣。但將變頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機中就會解決這種困境，重復(fù)的更換任務(wù)也無需再進行，操作起來比較方便，不僅提高了設(shè)備性能，使風(fēng)機資源中的浪費現(xiàn)象不斷減少，同時也起到了很好的節(jié)能效果。通風(fēng)問題也輕輕松松地解決了。
2.3變頻技術(shù)在礦井提升運輸設(shè)備上的應(yīng)用
2.3．1變頻技術(shù)在膠帶輸送機上的應(yīng)用
作為煤礦煤流運輸系統(tǒng)的主要設(shè)備之一的膠帶運輸機，在以工頻進行拖動，液力耦合器進行傳動的方式運行上一般采用交流電動機作為動力裝置，但使用交流電動機會產(chǎn)生傳動效率低、啟動電流大以及機械沖擊大等問題。同時輸送機還存在運送負(fù)載重、距離長、傾角大的問題，常常發(fā)生帶載或重載啟停的情況，使膠帶斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)事故發(fā)生的概率大幅度提升。但是將變頻技術(shù)運用到膠帶運輸機之后，可以實現(xiàn)設(shè)備及系統(tǒng)的軟啟動功能，使設(shè)備及系統(tǒng)平穩(wěn)啟動運行。尤其是在變頻控制的軟啟功能之后，徹底消除了之前存在的安全生產(chǎn)隱患，在根本上解決了這個困難。
2.3．2變頻技術(shù)在礦井提升機上的應(yīng)用
當(dāng)前，PLC控制系統(tǒng)和高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是礦井提升機變頻技術(shù)的主要應(yīng)用。在礦井提升機高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計中，通過對單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用來增強系統(tǒng)的安全性和抗干擾性，從而使提升全過程中的速度控制、位置控制、保護功能及動態(tài)畫面監(jiān)視等功能變得更加安全可靠，這一措施大大改善了提升機啟動、運行、加速、減速等運行階段的性能，使設(shè)備鋼絲繩的機械沖擊得到減少，提升系統(tǒng)的安全水平也得到大大提升。除此之外，還使高壓回路與低壓控制回路之間的通訊變得更加便捷。
2.4變頻技術(shù)在泵中的應(yīng)用
泵以抽送液體為目的，將機械能裝換為液體能量。水泵不但能夠用來進行輸送液體，而且還可以實現(xiàn)液體增壓，因此在礦區(qū)給液、給水中發(fā)揮著重要作用。在之前的工作運轉(zhuǎn)中，泵擁有相對較長的空轉(zhuǎn)時間，在頻繁的起停工作中不僅耗費了大量的電能，并且也使相關(guān)的故障經(jīng)常發(fā)生。將變頻技術(shù)運用到泵中，可以使設(shè)備運行率得到有效提高，設(shè)備發(fā)生故障的情況大量減少，并且還顯現(xiàn)了良好的節(jié)能效果，操作起來也十分容易。由中國礦業(yè)大學(xué)設(shè)計的煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)在水泵性能提高方面具有極好的效果。其原理是把變頻器應(yīng)用到水泵中，水泵的起停減速可以得到有效控制，使井下液位達到穩(wěn)定狀態(tài)，減少了泵的空轉(zhuǎn)時間，起到了顯著的節(jié)能效果。
3結(jié)語
礦山按產(chǎn)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(diào)速器在金屬礦山中的應(yīng)用的現(xiàn)狀和應(yīng)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(chǎn)設(shè)備基本相同，地下礦山除需要考慮設(shè)備的防爆問題外，大部分生產(chǎn)設(shè)備也與金屬礦大同小異。露天采礦和地下采礦所用的生產(chǎn)設(shè)備有很大不同。
露天礦山是以大型設(shè)備為主要特點，要求優(yōu)良的電氣傳動系統(tǒng)，以保證這些大型設(shè)備的高效率運行。露天礦山的這些大型設(shè)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?shù)V、巖石的大型汽車等。它們都要求電氣傳動系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能，目前這些大型設(shè)備大多采用直流調(diào)速傳動系統(tǒng)。
地下礦山的生產(chǎn)較露天礦山復(fù)雜。由于井下生產(chǎn)的空間窄小，使生產(chǎn)設(shè)備環(huán)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(chǎn)設(shè)備的體積受限，這些設(shè)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(fēng)、壓氣等固定設(shè)備是地下礦山的要害部門，也是耗電大戶，因此，這些設(shè)備的安全運行和節(jié)能就顯得至關(guān)重要。
根據(jù)我們多年來從事礦山電氣傳動的經(jīng)驗及在礦山進行變頻調(diào)速的應(yīng)用實踐，我認(rèn)為，在礦山應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對于提高礦山生產(chǎn)設(shè)備的效率，節(jié)約電能都是至關(guān)重要的。但遺憾的是在礦山應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)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(rèn)識不夠有關(guān)，也與不能正確了解礦山設(shè)備對變頻器的特殊要求、不能正確地應(yīng)用變頻器、因此所帶來的負(fù)面影響有很大關(guān)系。
本文主要介紹目前礦山應(yīng)用變頻器的狀況，礦山設(shè)備對電氣傳動的特殊要求，以及如何正確地選用變頻器等。
2變頻器在露天礦山設(shè)備中的應(yīng)用
2.1電鏟
電鏟用于裝載礦巖，其工作條件非常惡劣，特別是在爆破不好的情況下挖根底作業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)過大的沖擊載荷，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，電鏟對電氣傳動系統(tǒng)就有較高的要求:要求電氣傳動系統(tǒng)的機械特性曲線的包絡(luò)面積大，有足夠的有用功率;要求有良好的調(diào)速性能，能四象限運行，能快速地進行加、減速和反轉(zhuǎn)，動態(tài)響應(yīng)速度快;要求系統(tǒng)制動性能好，并能回收能量;要求系統(tǒng)運行可靠，維修方便等。由于電鏟對電氣傳動系統(tǒng)的這些特殊要求，所以，我國電鏟目前應(yīng)用的電氣傳動系統(tǒng)主要還是直流傳動系統(tǒng)。例如:WK-4M、WK10、WD-1200和195-B等型號的電鏟都是采用直流發(fā)電機-直流電動機系統(tǒng)(簡稱機組系統(tǒng));從美國Harnischfeger公司引進制造的P&H-2300XP和P&H-2800XP型電鏟則是采用晶閘管變流器-直流電動機系統(tǒng)(簡稱晶閘管直流系統(tǒng))。雖然后者比前者技術(shù)先進，效率也有所提高，但這兩種系統(tǒng)都還存在直流電機的固有的缺點，即維修工作量大、效率較低等。
自上世紀(jì)90年代后期，我國有個別礦山從美國B-E公司引進了變頻器-鼠籠型電動機系統(tǒng)(簡稱交流變頻調(diào)速系統(tǒng))，這是全交流化的電鏟電氣傳動系統(tǒng)。例如:385-B、295-BⅡ、290-BⅢ型電鏟就是全交流化電鏟，變頻調(diào)速由德國SIEMENS公司開發(fā)、提供的電壓型變頻器。現(xiàn)以395-B電鏟為例作一簡要說明:高壓交流電由電纜經(jīng)集電環(huán)引入電鏟，由1600kVA主變壓器將6kV變?yōu)?75V，由1950A的整流器將交流變?yōu)橹绷?，?jīng)濾波后送入公共直流母線。在直流母線上有4臺容量為750kVA的逆變器，其中2臺并聯(lián)供電給1臺容量為1066kW的提升電動機;第三臺逆變器供電兩臺容量各為243kW的回轉(zhuǎn)電動機;第四臺逆變器供電給容量為294kW推壓電動機。當(dāng)某工作機構(gòu)處于再生制動工作時，逆變器將再生制動能量反饋到公共直流母線上，可供其它工作機構(gòu)使用，使能量得到充分利用。使用不完的制動能量，可以通過制動電阻消耗掉。
實踐證明，交流變頻調(diào)速電鏟和前兩種直流調(diào)速電鏟相比，具有節(jié)約電能、調(diào)速性能好、可靠性高、維護量小、生產(chǎn)效率高、功率因數(shù)高(0.95以上)等優(yōu)點，是公認(rèn)的電鏟電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。
2.2變頻器在牙輪鉆機中的應(yīng)用
牙輪鉆機是露天礦山、尤其是大型露天礦山的主要穿孔設(shè)備。為使牙輪鉆機在不同的巖層中都能保持較佳的鉆進狀態(tài)，要求鉆機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)能根據(jù)巖層的性質(zhì)進行無級調(diào)速。鉆機的提升/行走機構(gòu)也需要無級調(diào)速。目前，牙輪鉆機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和提升/行走機構(gòu)一般都是直流電動機傳動。主要有三種調(diào)速裝置:(1)采用晶閘管直流調(diào)速裝置的牙輪鉆機有:YZ-55，YZ-35和YZ-12型;(2)采用大功率磁放大器調(diào)速裝置的有KY-250型牙輪鉆機和從美國進口的45R型牙輪鉆機;(3)采用直流發(fā)電機組調(diào)速裝置的有從美國進口的60R型牙輪鉆機。
牙輪鉆機上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)不僅是為了節(jié)能，更重要的是為了提高鉆機的生產(chǎn)效率，降低維修工作量?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)電動機安裝在鉆桿的頂端，工作條件異常惡劣，以往使用的直流電動機經(jīng)常損壞，維修工作量大，影響牙輪鉆機的正常作業(yè)和效率的提高。因此采用堅固耐用的交流鼠籠型電動機代替直流電動機，用變頻調(diào)速裝置代替直流調(diào)速裝置，就成為人們公認(rèn)的牙輪鉆機電氣傳動的發(fā)展方向。在牙輪鉆機上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的難點在于:鉆機的轉(zhuǎn)機構(gòu)等對調(diào)速裝的性能要求高，因為由于巖層地質(zhì)條件的不同，鉆機在鉆進工作時有可能被卡鉆，使回轉(zhuǎn)機構(gòu)堵轉(zhuǎn)，這就要求調(diào)速裝置的機械特性曲線具有挖土機特性，并具有立即反轉(zhuǎn)和立即重新起動、鉆進功能;牙輪鉆機振動大，對調(diào)速設(shè)備的防振要求高。變頻調(diào)速在牙輪鉆機中的應(yīng)用首先是由美國B-E公司在55R型牙輪鉆機上應(yīng)用。我國礦山的牙輪鉆機的變頻調(diào)速還在開發(fā)試驗之中，尚未在推廣應(yīng)用。
2.3電動輪汽車的電氣傳動
目前，大型露天礦山的運輸主要是采用無軌運輸，而主要運輸設(shè)備是大型汽車，特別是電動輪汽車成為了大型露天礦山的主要運輸設(shè)備。這是因為電氣傳動比機械傳動有更多的優(yōu)點。如調(diào)速性能好，響應(yīng)速度快，調(diào)速平滑無沖擊;可實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)，能充分利用柴油發(fā)動機的功率，耗油少;制動安全，牽引特性好等。目前，世界各國大型露天礦，包括我國的大型露天礦都普遍采用電動輪汽車。我國自1975年以來，引進了不少電動輪汽車，并成功研制開發(fā)了SF3102型100t和LN-3100型108t電動輪汽車，與美國UnitRig公司合作制造了MARK-36型154t電動輪汽車。
電動輪汽車的電氣傳動系統(tǒng)主要有柴油發(fā)動機帶動的直流發(fā)電機-直流電動機系統(tǒng)和柴油發(fā)動機帶動的交流發(fā)電機-交流電動機系統(tǒng)，它通過控制發(fā)電機的勵磁來控制電動機的轉(zhuǎn)速。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，人們也在探討將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電動輪汽車電氣傳動的可能性。但目前尚未見到成功的先例。不過，作為大型露天礦山的主要運輸設(shè)備的電動輪汽車，人們會繼續(xù)努力，研究將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電動輪汽車，以進一步改善其調(diào)速性能，提高其運輸能力。
3變頻器在地下礦山中的應(yīng)用
3.1變頻調(diào)速技術(shù)在礦井提升機中的應(yīng)用
礦井提升機是地下礦山運輸?shù)闹饕O(shè)備。它是用一定的裝備沿井筒運出礦石、廢石、升降人員及材料、設(shè)備等運輸環(huán)節(jié)。礦井提升設(shè)備按井筒傾角可分為豎井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)備;按提升容器可分為罐籠提升機和箕斗提升機等;按提用途可分為主提升機(專們或主性提升礦石，一般稱為主井提升機)，副井提升機(提升廢石、升降人員、運送材料和設(shè)備等，一般稱為副井提升機)和輔助提升機(如天井電梯、檢修提升等)。
礦井提升是地下礦山生產(chǎn)的咽喉，所以，無論哪種提升機，對電氣傳動的要求都很高，因為電氣傳動系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，可靠性的高低，都直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)的效率和礦山生產(chǎn)的正常進行。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是:有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉(zhuǎn)運行，動態(tài)響應(yīng)速度快，有準(zhǔn)確的制動和定位功能，可靠性要求高等。
目前，我國地下礦山礦井提升機的電氣傳動系統(tǒng)主要有:對于大型礦井提升機，主要采用直流傳動系統(tǒng)，有采用直流電動機-直流發(fā)電機系統(tǒng)和晶閘管變流器-直流電動機系統(tǒng);這兩種系統(tǒng)都存在著直流電動機固有的缺點，如效率不高，維修工作量較大等。對于中、小型提升機，則多采用交流電氣傳動系統(tǒng)，如采用交流繞線式電動機，使用電機轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速，這種電氣傳動系統(tǒng)雖然設(shè)備簡單，但它是有級調(diào)速，調(diào)速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動機轉(zhuǎn)子電阻上，而且可靠性也差。
將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。我國已有幾臺大型礦井提升機采用交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，取得了很好的效果，但其缺點是功率因數(shù)不高，諧波大，需加諧波和功率因數(shù)補償裝置。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交-直-交電壓型變頻調(diào)速技術(shù)已開始在礦井提升機中應(yīng)用。例如國外已有礦山將有源前端三電平變頻器應(yīng)用于礦井提升機上，據(jù)介紹，采用這種變頻調(diào)速的交流提升機可以克服直流調(diào)速系統(tǒng)和交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺點，是提升機電氣傳動的發(fā)展方向。對于小型交流提升機已有成功應(yīng)用變頻器的實例，如山東風(fēng)光電子有限公司和東營市東萃科技有限公司合作開發(fā)的變頻器，成功地應(yīng)用于山東寧陽縣華寧煤礦的380V,180kw的交流提升機上。
3.2變頻調(diào)速技術(shù)在空壓機中的應(yīng)用
空氣壓縮機是地下礦山生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，它生產(chǎn)壓縮空氣，用以帶動風(fēng)動鑿巖機、風(fēng)動裝巖機等設(shè)備以及其它風(fēng)動工具，其耗電量在礦山總耗電量中占有相當(dāng)大的比重。深入分析空氣壓縮機的電能消耗情況，找出節(jié)能潛力，實現(xiàn)空氣壓縮機的節(jié)能運行，將會降低礦山生產(chǎn)成本，提高其經(jīng)濟效益?，F(xiàn)以凡口鉛鋅礦為例說明:
凡口鉛鋅礦坑口空壓機站共有6臺空氣壓縮機，其中4臺為日本日立空氣壓縮機。4臺日立壓縮機型號:BTD2，排氣壓力7kg/cm2，排氣量103m3/min屬兩級壓縮活塞式壓縮機，其拖動電機型號EFOU，額定功率450kW，額定電壓380V，額定電流892A，采用Y/Δ降壓起動方式;2臺國產(chǎn)空氣壓縮機(活塞式空氣壓縮機)，其拖動電機為高壓(6kV)同步電動機。6臺空氣壓縮機采用并聯(lián)運行方式。一般情況下，只運行2～3臺(其中一臺國產(chǎn)空氣壓縮機)其余的空氣壓縮機作為備用。空氣壓縮機站的容量是按最大排氣量并考慮備用來確定的，然而在實際的使用過程中，用氣設(shè)備的耗氣量是經(jīng)常變化的，當(dāng)耗氣量小于壓縮空氣站的排氣量時，便需對空氣壓縮機進行控制，以減少排氣量使之適應(yīng)耗氣量的變化，否則空氣壓縮機排氣系統(tǒng)的壓力會升至不能允許的數(shù)值，使空氣壓縮機和用氣設(shè)備的零部件負(fù)載過大，并有發(fā)生爆炸的危險。凡口鉛鋅礦4臺日本日立空壓機采用的是多級壓力節(jié)流進氣控制方式:即當(dāng)壓力低于6.2Mpa時,打開全部進氣閥,壓縮機組以100%負(fù)荷率狀態(tài)運行;當(dāng)壓力達到6.2~6.5Mpa時關(guān)閉隙閥，壓縮機組以75%負(fù)荷率運行;當(dāng)壓力達到6.8~7Mpa時,關(guān)閉一個進氣閥,壓縮機組以50%負(fù)荷率運行,當(dāng)壓力達到7Mpa時關(guān)閉所有進氣閥,壓縮機組進入空載運行狀態(tài).由于活塞式空氣壓縮機的起、停有著嚴(yán)格而復(fù)雜的規(guī)程，不允許頻繁起停。為了滿足井下用氣量的變化，一般由調(diào)度人員根據(jù)井下用氣量的時間變化特點,把一天分為幾個時段，每一個時段需要開的空壓機臺數(shù)由該時段內(nèi)最大用氣量決定。在該時段內(nèi)，空壓機不允許增開或停開(特殊情況除外)。地下礦金屬礦山的空壓機站多采用這種方式，但這種控制方式很顯然存在一些比較大的缺點:
(1)據(jù)統(tǒng)計，壓縮機組75%負(fù)荷運行率為41%，50%負(fù)荷運行率為14%。無論空氣壓縮機是處于75%、50%還是空載運轉(zhuǎn)狀態(tài)，管網(wǎng)壓力較正常供氣壓力要高，井下用氣量很顯然要小于供氣量，而這時各臺空氣壓縮機仍然全速生產(chǎn)壓縮空氣，帶來了不必要的電能浪費。
(2)節(jié)精度低，在某一進風(fēng)量工作狀態(tài)下壓力波動大，特別在生產(chǎn)用風(fēng)量變化頻繁時期內(nèi)(用風(fēng)量大且變化頻繁)，不能穩(wěn)定風(fēng)壓;
(3)閥門動作值在一次整定后經(jīng)常會變，有時會使整個壓風(fēng)系統(tǒng)工作壓力偏高，增大了單位壓風(fēng)量的功耗;
(4)當(dāng)空壓機運行在75%、50%進氣量的工作狀態(tài)下，進氣流速增大，造成進氣過程壓風(fēng)量的損失，降低了壓風(fēng)機的效率。
因此有必要對現(xiàn)有的調(diào)節(jié)方式進行改進，以節(jié)約電能，提高空壓機的運行效率。我院和凡口鉛鋅礦合作，用變頻調(diào)速對其空壓機站進行技術(shù)改造。
空壓機恒壓自動控制變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:
空壓機恒壓自動控制變頻調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)對5#空壓機和6#空壓機的輪換控制。5#空壓機和6#空壓機均可由新老兩套系統(tǒng)拖動，這樣做有兩個目的:伒5#空壓機出現(xiàn)故障需要檢修時，新系統(tǒng)可迅速切換到6#機，以提高恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的利用率;當(dāng)新系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要停車檢修時，能夠很快地投入老系統(tǒng)運行，不致于影響正常生產(chǎn);當(dāng)管網(wǎng)壓力超出恒壓調(diào)節(jié)范圍時，系統(tǒng)發(fā)出增開或者減開一臺空壓機。
系統(tǒng)于1999年4月2日在凡口鉛鋅礦通過了驗收，正式移交生產(chǎn)使用，系統(tǒng)運行十分正常，滿足了生產(chǎn)的需要，達到了預(yù)期的目的。本系統(tǒng)的目的是為了節(jié)能，根據(jù)廣州金粵節(jié)能服務(wù)站對本系統(tǒng)做的節(jié)能測試:采用本空氣壓縮機恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)平均每天節(jié)電量2226kWh。按照年工作日330天計，則采用恒壓控制變頻調(diào)速系統(tǒng)每年可節(jié)電734629kWh，按照凡口鉛鋅礦現(xiàn)行電價0.7元/kWh計，每年可節(jié)約電費51.42萬元。本系統(tǒng)總共投資98萬元，兩年內(nèi)即可收回全部投資。本系統(tǒng)應(yīng)用的成功為活塞式空氣壓縮機的節(jié)能運行提供了重要的新手段，對于企業(yè)節(jié)能降耗，提高企業(yè)經(jīng)濟效益有重要意義，有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
3.3變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機中的應(yīng)用
礦井通風(fēng)機是地下礦山生產(chǎn)的主要用電設(shè)備之一，其節(jié)能運行在礦山節(jié)電中占有重要的地位。礦井通風(fēng)機一般采用異步電機或同步電機拖動，恒速運轉(zhuǎn)，一般容量大，電機供電電壓高(6kV或10kV)。
礦山建設(shè)的特點是:巷道逐年加深，產(chǎn)量逐年增加，所需的通風(fēng)量逐年上升。但礦井通風(fēng)機在設(shè)計選型時，往往是按最大開采量時所需的風(fēng)量為依據(jù)的，一般都留有余量，因此礦井在投產(chǎn)后幾年甚至十幾年內(nèi)，礦井通風(fēng)機都是處在低負(fù)載下運行。此外，通常礦山井下作業(yè)不均衡，一般夜班工作人員少，所需風(fēng)量也小，在節(jié)假日時，可能只有泵房等固定的井下場所的值班人員工作。盡管井下人員少，但也得照常向井下送風(fēng)，礦井通風(fēng)機一般不調(diào)節(jié)風(fēng)量，若要調(diào)節(jié)風(fēng)量時，傳統(tǒng)的方法是調(diào)節(jié)檔板。這種辦法雖然簡單，但從節(jié)能的觀點看，是很不經(jīng)濟的。圖2所示為幾種調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法節(jié)電比較。
圖2中:1—擋板法;2—前導(dǎo)器法;3—液力耦合器;4—繞線電動機切換轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速法;5—變頻調(diào)速法。
由圖2可見，變頻調(diào)速法在各種風(fēng)量調(diào)節(jié)方法中是最理想、最有效、最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法。有關(guān)變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機中的應(yīng)用，仍以凡口鉛鋅礦為例說明。
該礦的礦井通風(fēng)機都采用高壓電機傳動，有高壓同步電機和高壓異步電機兩大類。由于礦井通風(fēng)機是礦山的耗電大戶，節(jié)電潛力很大，但它又是高壓電機傳動，實現(xiàn)變頻調(diào)速有一定困難。于是，長沙礦山研究院與凡口鉛鋅礦、冶金自動化研究院等單位合作，以老南風(fēng)井的6kV，800kW同步電機傳動的礦井通風(fēng)機為對象，研制開發(fā)了同步電機直接高壓變頻器。1997年8月投入運行，并于1998年4月28日通過了中國有色金屬工業(yè)總公司的技術(shù)鑒定，獲得了部級科技進步二等獎。這是國內(nèi)第一臺同步電機直接高壓變頻器，節(jié)電效果十分顯著。新南風(fēng)井的礦井通風(fēng)機采用6kV,880KW高壓異步電機傳動，高壓變頻器采用SIEMENS公司的SIMOVERTMV型三電平高壓變頻器。于2002年9月投入運行，節(jié)電效果也是十分顯著的。下面分別簡要介紹這兩種高壓變頻器。
(1)同步電機直接高壓變頻器
同步電機高壓變頻器主要有兩類，即他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)和自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻裝置是獨立的，其輸出頻率直接由速度給定信號決定，屬速度開環(huán)控制。自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)可以使同步電機不存在失步和振蕩等問題，所以一般都采用自控式運行。
我們與有關(guān)單位合作研制開發(fā)的這種同步電機直接高壓變頻調(diào)速裝置是采用交-直-交電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)，屬自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)，它由變頻器、同步電機、轉(zhuǎn)子位置檢測器以及控制系統(tǒng)組成。變頻器主電路采用晶閘管串聯(lián)組成的高壓閥串作為功率元件，它是利用同步電機的反電勢來關(guān)斷逆變器的晶閘管，它沒有強迫換流電路，因而主電路結(jié)構(gòu)簡單。變頻器的框圖如圖3所示。
圖3中，硬件全套設(shè)備由高壓開關(guān)切換柜(圖中未表示出)、整流柜、逆變柜、勵磁柜、控制柜、操作臺及交流進線電抗器、直流平波電抗器、轉(zhuǎn)子位置檢測器、光電編碼器等到部分組成。
根據(jù)凡口礦生產(chǎn)的情況需要，本高壓變頻器按周期性的固定頻率運行，早班(7:00~16:00)變頻裝置運行在40Hz，中班(16:00~19:00)運行在35Hz，在19:00~20:00期間為放炮時間，變頻器運行于40Hz，20:00~23:00運行在35Hz，23:00~24:00期間為放炮時間，變頻器運行于40Hz，0:00~3:00井下作業(yè)人員很少運行于28Hz，3:00~4:00期間為放炮時間，變頻器運行于40Hz，4:00~7:00運行于28Hz。
經(jīng)廣州金粵節(jié)能服務(wù)站的節(jié)能測試及能量平衡測試，以及凡口礦老南風(fēng)井的實際記錄，在正常生產(chǎn)期間，節(jié)電率達42%;節(jié)假日時變頻器運行于28Hz，節(jié)電率達73%。年節(jié)電為192.3萬kWh，在不到一年的時間內(nèi)，就由節(jié)電費用收回到了高壓變頻器的全部投資，經(jīng)濟效益十分顯著。
(2)異步電機三電平高壓變頻器
在成功研制開發(fā)了老南風(fēng)井同步電機直接高壓變頻器的基礎(chǔ)上，根據(jù)深部開采的需要，對新南風(fēng)井的礦井通風(fēng)機進行改造，我院和有關(guān)單位合作，經(jīng)過論證，最終決定采用引進WOODS軸流式風(fēng)機和Siemens公司的SIMOVERTMV三電平高壓變頻器。該變頻器的原理圖如圖4所示。
但SIEMENS公司實際提供的這種三電平高壓變頻器的系統(tǒng)如圖5的框圖所示。
由圖5可見，6kV高壓電源經(jīng)三繞組降壓變壓器降壓，2組二次側(cè)繞組(接法、Y)，電壓各為1.2kV，經(jīng)各自的6脈沖整流橋整流成直流，直流電壓為3240V(正負(fù)電壓各為1620V)經(jīng)三電平逆變器變頻變壓，可輸出頻率可變的0~2300V的三相交流電壓;經(jīng)濾波器濾波后，再經(jīng)升壓變壓器升壓至6kV，供給6kV高壓電動機調(diào)速。
新南風(fēng)井高壓變頻器原訂為直接高壓變頻器，但由圖5可見，這實質(zhì)上是一臺高低高式高壓變頻器，因為它不僅有降壓變壓器，而且也有升壓變壓器。不過經(jīng)我們對其進行了計算機仿真，其結(jié)果表明，盡管它是高-低-高式高壓變頻器，但并不影響它在生產(chǎn)中的應(yīng)用。
根據(jù)凡口礦目前的生產(chǎn)情況，高壓變頻器的運行情況是:白班和中班，高壓變頻器運行于40Hz，在晚班，由于井作業(yè)人員很少，高壓變頻器則運行于30Hz，在節(jié)假日，則運行于更低的頻率。據(jù)此，計算出節(jié)電效果，年平均節(jié)電為56%，年節(jié)電357.9萬kWh，節(jié)電效果顯著達到了原計劃的節(jié)電目標(biāo)。
3.4關(guān)于球磨機、井下排水泵等是否可用變頻調(diào)速的問題
球磨機、井下排水泵等設(shè)備容量大，都是礦山的高耗能設(shè)備。對于這些設(shè)備是否可以采用變頻調(diào)速來實現(xiàn)節(jié)能運行呢？我認(rèn)為，在這些設(shè)備上采用變頻調(diào)速是達不到節(jié)能目的的。
我們應(yīng)某金礦的委托，采用變頻器對球磨機進行調(diào)速節(jié)能試驗。當(dāng)變頻器的輸出頻率調(diào)整到48Hz和45Hz時，球磨機的電能消耗雖有所降低，但磨礦質(zhì)量有很大降低，此時球磨機的出礦粒度由原來不調(diào)速時的300目粒度占99%，分別下降到90%和58%。可見這種工藝、設(shè)備條件下，不宜采用變頻調(diào)速節(jié)能運行。
另外，我看到有的文章說，變頻器用于井下排水泵站的節(jié)能[3]。我認(rèn)為，這是不現(xiàn)實的。因為任何礦山為排出井下的涌水，都在井底設(shè)有水倉。值班工人根據(jù)水倉水位確定開仃水泵及開仃幾臺水泵，因此它不需進行流量的調(diào)節(jié)。所以，它不需要采用變頻器。對于地面生活供水或工業(yè)供水的泵站，由于需要根據(jù)用水量的多少來調(diào)節(jié)供水量，在這種情況下，采用變頻調(diào)速以調(diào)節(jié)流量，可達到節(jié)能的目的。
在礦山中，還有一些小型設(shè)備可以采用變頻調(diào)速節(jié)能，如螺旋給料機、沙泵等，在此就不一一介紹了。
4選擇變頻器應(yīng)注意的事項
變頻器，特別是高壓變頻器價格昂貴，如選擇不當(dāng)，達不到節(jié)電和提高生產(chǎn)效率的目的，以致造成浪費和不必要的麻煩和損失。在這里，提供一些選擇變頻器的意見，供參考。
4.1根據(jù)工藝要求選擇變頻器
(1)電機調(diào)速雖是風(fēng)機、水泵節(jié)能的有效途徑，但并非凡是風(fēng)機、水泵都能采用調(diào)速節(jié)電。對于工藝參數(shù)基本穩(wěn)定，不需要調(diào)速的風(fēng)機、水泵可以采用高效節(jié)能電機和高效節(jié)能風(fēng)機，以提高系統(tǒng)效率。對于已建成而配置不合理的風(fēng)機可以通過采用更換電機，調(diào)節(jié)葉片角度等方法達到節(jié)電的目的。選擇調(diào)速節(jié)能時應(yīng)注意:風(fēng)機、水泵的轉(zhuǎn)速變化范圍不宜太大，通常最低轉(zhuǎn)速不少于額定轉(zhuǎn)速的50%，一般調(diào)速范圍在100%~70%之間為宜，因為當(dāng)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的40%~50%時，風(fēng)機、水泵本身的效率明顯下降，是不經(jīng)濟的;調(diào)速范圍確定時，應(yīng)注意避開機組的機械臨界共振轉(zhuǎn)速，否則調(diào)速至該諧振頻率時，將可能損壞機組。
(2)進行可行性分析
在選擇要進行的變頻調(diào)速的設(shè)備對象以后，應(yīng)從提高效率或提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要情況，從節(jié)約電能的情況進行分析、計算，并與變頻器的投資進行比較，計算出變頻器的投資回收期。一般來說，如能從節(jié)約的電費或從提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率等方面所得的收益中，在兩年內(nèi)償還變頻器的投資，都應(yīng)認(rèn)為是可行的。同時還應(yīng)分析外部條件是否滿足變頻器的使用要求。
(3)變頻器的可靠性
變頻器的可靠性如何，直接決定了變頻器能否成功地應(yīng)用于生產(chǎn)。這是選擇哪種變頻器的首要條件。有的礦山所購買的變頻器可靠性不高，加之自身的維修技術(shù)力量不強，變頻器出了故障，只好仃下，甚至棄用。造成損失，同時也為變頻器的繼續(xù)推廣應(yīng)用帶來負(fù)面影響。
(4)根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)來選擇變頻器在按工藝要求、電源條件、場地及容量等選擇了變頻器方案后，再具體到選擇哪個廠家的哪種高壓變頻器。在選擇變頻器時可以根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料及報價表來選擇。
變頻器的制造廠家和經(jīng)銷商都會向準(zhǔn)備購買變頻器的用戶提供樣本及報價。在樣本中，廠家公開說明其產(chǎn)品種類、特性、技術(shù)指標(biāo)和特點，用戶在訂貨前通過對產(chǎn)品樣本資料可以對其產(chǎn)品有大概了解。因此對產(chǎn)品樣本的閱讀和了解是比較各廠家變頻器性能的重要依據(jù)。
4.2主要應(yīng)考慮的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)
(1)型號
各廠家生產(chǎn)的變頻器的型號多是系列號和容量的組合，通過對型號和規(guī)格得了解，
可以確認(rèn)該廠家生產(chǎn)的品種，對用戶來說，不一定會使用到全系列的變頻器，但可以從型號、規(guī)格、所采用的功率元件、控制技術(shù)等方面判斷廠家的實力和生產(chǎn)態(tài)勢，甚至可以從一個方面判斷其產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品品種齊全，容量覆蓋范圍大，功率元件及控制技術(shù)先進的廠家，一般來說其實力強，生產(chǎn)態(tài)勢好，產(chǎn)品質(zhì)量一般來說也會有較好的保障。
(2)效率
變頻器效率的高低，直接關(guān)系到變頻器調(diào)速節(jié)能的多少，因為在變頻器運行時，變頻
器本體也要消耗一部分電能。一般來說直接高壓變頻器的效率都可達到0.97~0.98,而高-低-高式高壓變頻器由于多一個變壓器的損耗，使其系統(tǒng)效率有所降低。
(3)功率因數(shù)
在整個調(diào)速范圍內(nèi)，功率因數(shù)的變化是一項重要指標(biāo)。最好是在整個調(diào)速范圍內(nèi)功率因數(shù)都保持在0.95以上，以使其符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB3485-83的標(biāo)準(zhǔn)，這只有電壓型變頻器和IGBT單相變頻器串聯(lián)的高壓變頻器能夠滿足此項規(guī)定。而電流型變頻器較難滿足這項要求。
(4)諧波
國家對電網(wǎng)諧波有嚴(yán)格要求。限制用戶非線性諧波設(shè)備注入電網(wǎng)的諧波電流，是限制電網(wǎng)電壓正弦波畸變的關(guān)鍵。所用的高壓變頻器的諧波(即裝置對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波)必須符合國標(biāo)GB/T14549-93“電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波”的規(guī)定，在國際上要符合IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對于電流型變頻器如采用六脈沖整流，則5次、7次諧波都超過了這個標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采用12脈沖整流或附加諧波補償措施。
(5)輸出容量和額定輸出電流
變頻器輸出容量以kVA或kW表示，它代表可以供給電動機的輸出功率。用kW表示時，一般以四極標(biāo)準(zhǔn)電機為基礎(chǔ)考慮;用kVA表示，需進行核算。額定輸出電流是在額定電壓下變頻器能夠連續(xù)輸出的電流值。在以輸出容量為標(biāo)準(zhǔn)選擇了變頻器以后，還應(yīng)對額定輸出電流進行核算，以使電動機的額定電流不要超過變頻器的額定輸出電流。
(6)率范圍
由最低使用頻率和最高頻率定義調(diào)速范圍。最低使用頻率的意思與起動頻率不同。起動頻率很小時，并不一定能使電機從該頻率起動。變頻器要對最高頻率設(shè)定，對風(fēng)機、水泵的最高頻率應(yīng)設(shè)定(即箝位)在50Hz，所有的變頻器都可滿足這個要求，在選擇變頻器時可不作考慮，但使用中需注意此點。
(7)電源容量和允許電壓變化范圍
供給變頻器的電源容量應(yīng)足夠大，電源電壓變化范圍應(yīng)在變頻器允許的范圍。用戶在選擇變頻器時應(yīng)根據(jù)自己電網(wǎng)容量及電網(wǎng)電壓的變化情況，對變頻器進行選擇。曾有一個礦山因電壓波動范圍超過了變頻器的允許范圍，而使變頻器不能正常應(yīng)用。
(8)保護功能
變頻器樣本中一般表明其保護功能，這是為了檢測出變頻器的異常情況和防止外部原因及內(nèi)部異常對變頻器造成損害，保護變頻器正常運行和變頻器安全可靠。因此保護種類是否齊全、完善，從一個方面反映變頻器質(zhì)量和運行的安全可靠性。
(9)價格
變頻器價格是用戶最關(guān)心的問題之一，用戶應(yīng)了解廠家或經(jīng)銷商所報出的價格的具體含義和具體內(nèi)容，及服務(wù)內(nèi)容，以及任選件價格等。還應(yīng)與其它廠家的變頻器進行綜合比較。
5結(jié)束語
《中華人民共和國節(jié)約能源法》第39條，已將變頻調(diào)速技術(shù)列為通用節(jié)能技術(shù)加以推廣。在礦山推廣應(yīng)用變頻器節(jié)能是重要目的之一，如風(fēng)機、水泵;同時也有提高生產(chǎn)效率、降低維修工作量、提高產(chǎn)品質(zhì)量等目的，如電鏟、牙輪鉆機、礦井提升機等。在礦山應(yīng)用變頻器和其它工業(yè)部門有相同之處，也有不同之處，如電鏟、牙輪鉆機、礦井提升機等設(shè)備應(yīng)用變頻器有一豺特殊要求，所用的變頻器還有一些技術(shù)開發(fā)工作要做。建議有關(guān)科研院所、變頻器生產(chǎn)廠家和礦山用戶共同合作，開發(fā)我國礦山設(shè)備使用的變頻器。
本文的目的在于拋磚引玉。由于作者的水平有限，資料不夠，經(jīng)驗不足，所述內(nèi)容錯誤之處在所難免，所論觀點也屬一孔之見，歡迎讀者和朋友們批評指正。
參考文獻
[1]采礦手冊[M].冶金工業(yè)出版社,1991,(6).
關(guān)鍵詞：變頻器，控制技術(shù)，應(yīng)用
1.變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀
電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置三部分組成。電氣傳動可分為調(diào)速和不調(diào)速兩大類,調(diào)速又分為交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。免費論文。不調(diào)速電動機直接由電網(wǎng)供電。但是,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,原本不調(diào)速的機械越來越多地改用調(diào)速傳動以節(jié)約電能,改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)量。以我國為例,60%的發(fā)電量是通過電動機消耗的。因此,調(diào)速傳動有著巨大的節(jié)能潛力,變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容,變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。近年來。變頻調(diào)速技術(shù)已成為交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的技術(shù)。
1.1國外現(xiàn)狀
采用變頻的方法,實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制,大約已有40年的歷史,但變頻調(diào)速技術(shù)的高速發(fā)展,則是近十年的事情,主要是由下面幾個因素決定:
1.1.1市場有大量需求
隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺,變頻器越來越廣泛地應(yīng)用在冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等各個行業(yè)以及風(fēng)機、水泵等節(jié)能場合,并取得了顯著的經(jīng)濟效益。
1.1.2功率器件發(fā)展迅速
變頻調(diào)速技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)之上的。近年來高電壓、大電流的SCR,GTO,IGBT,IG-GT以及智能模塊IPM等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實。在大功率交―交變頻(循環(huán)交流器)調(diào)速技術(shù)方面,法國阿爾斯通已能提供單機容量達30000kW的電器傳動設(shè)備用于船舶推進系統(tǒng)。
IPM投入應(yīng)用比IGBT約晚二年,由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅(qū)動和保護電路,有的甚至還把光耦也集成于一體,是一種更為適用的集成型功率器件。目前,在模塊額定電流10-600A范圍內(nèi),通用變頻器均有采用IPM的趨向。IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量采用之外,經(jīng)濟型的IPM在近年內(nèi)也開始在一些民用品,如家用空調(diào)變頻器,冰箱變頻器,洗衣機變頻器中得到應(yīng)用。IPM也在向更高的水平發(fā)展,日本三菱電機最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦,通過內(nèi)部自舉電路可單電源供電,并采用了低電感的封裝技術(shù),在實現(xiàn)系統(tǒng)小型化、專用化、高性能、低成本方面又推近了一步。
1.1.3控制理論和微電子技術(shù)的支持
在現(xiàn)代自動化控制領(lǐng)域中,以現(xiàn)代控制論為基礎(chǔ),融入模糊控制、專家控制、神經(jīng)控制等新的控制理論,為高性能變頻調(diào)速提供了理論基礎(chǔ);16位、32位高速微處理器以及信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展,則為實現(xiàn)變頻調(diào)速的高精度、多功能提供了硬件手段。
1.2國內(nèi)現(xiàn)狀
從整體上看我國電氣傳動系統(tǒng)制造技術(shù)水平較國際先進水平差距10-15年。免費論文。在大功率交-交,無換向器電動機等變頻技術(shù)方面,國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造,但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風(fēng)機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷揚機方面有很大需求。免費論文。在中小頻率技術(shù)方面,國內(nèi)學(xué)者做了大量變頻理論的基礎(chǔ)研究。早在80年代,已成功引入矢量控制的理論,針對交流電機具有多變量、強耦合、非線性的特點,采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機變頻調(diào)速的控制策略。國內(nèi)學(xué)者一直致力于變頻調(diào)速新型控制策略的研究,但由于半導(dǎo)體功率器件和DSP等器件依賴進口,使得變頻器的制造成本較高,無法形成產(chǎn)業(yè)化,與國外的知名品牌相抗衡。國內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的V/f控制,僅有少量的樣機采用矢量控制,品種與質(zhì)量還不能滿足市場需要,每年需大量進口高性能的變頻器。
因此,國內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下:(1)變頻器控制策略的基礎(chǔ)研究與國外差距不大。(2)變頻器的整機技術(shù)落后,國內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、物力,但由于力量分散,并沒形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。(3)變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(4)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。(5)產(chǎn)銷量少,可靠性及工藝水平不高。
2.變頻調(diào)速技術(shù)未來發(fā)展的方向
變頻調(diào)速技術(shù)主要向著兩個方向發(fā)展:一是實現(xiàn)高功率因數(shù)、高效率、無諧波干擾,研制具有良好電磁兼容性能的“綠色電器”;二是向變頻器應(yīng)用的深度和廣度發(fā)展。隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域深度和廣度的不斷開拓,變頻調(diào)速技術(shù)將越來越清楚地展示它在一個國家國民經(jīng)濟中的重要性?？梢灶A(yù)料,現(xiàn)代控制理論和人工智能技術(shù)在變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用和推廣,將賦予它更強的生命力和更高的技術(shù)含量。其發(fā)展方向具有如下幾項:(1)實現(xiàn)高水平的控制;(2)開發(fā)清潔電能的變頻器;(3)縮小裝置的尺寸;(4)高速度的數(shù)字控制;(5)模擬與計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)。
3.變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用
縱觀我國變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用,總的說來走的是一個由試驗到實用,由零星到大范圍,由輔助系統(tǒng)到生產(chǎn)裝置,由單純考慮節(jié)能到全面改善工藝水平,由手動控制到自動控制,由低壓中小容量到高壓大容量,一句話,由低級到高級的過程。我國是一個能耗大國,60%的發(fā)電量被電動機消耗掉,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,我國大約有風(fēng)機、水泵、空氣壓縮機4200萬臺,裝機容量約1.1億萬千瓦,然而實際工作效率只有40%-60%,損耗電能占總發(fā)電量的40%,已有經(jīng)驗表明,應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),節(jié)電率一般可達10%-30%,有的甚至高達40%,節(jié)能潛力巨大。
有關(guān)資料表明,我國火力發(fā)電廠有八種泵與風(fēng)機配套電動機的總?cè)萘繛?2829MW,年總用電量為450.2億千瓦小時。還有總?cè)萘考s為3913MW的泵與風(fēng)機需要進行節(jié)能改造,完成改造后,估計年節(jié)電量可達25.69億千瓦小時;冶金企業(yè)也是我國的能耗大戶,單位產(chǎn)品能耗高出日本3倍,法國4.9倍,印度1.9倍,冶金企業(yè)使用的風(fēng)機泵類非常多,實施變頻改造,不僅可以大幅度節(jié)約電能,還可改善產(chǎn)品質(zhì)量。
我國變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用已取得顯著成績,主要表現(xiàn)在下面二個方面:
3.1變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用范圍已發(fā)展到新階段,以石油、石化、冶金、機械等行業(yè)為例,都經(jīng)過了單系統(tǒng)試用、大量使用和整套裝置系統(tǒng)使用3個發(fā)展階段。如廣東茂名石化公司和九江石油化工廠現(xiàn)已發(fā)展到引用常減壓和催裂化變頻裝置,取得了節(jié)能、增產(chǎn)的顯著效果。
3.2變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施,很多用戶實踐結(jié)果證明,節(jié)電率一般在10%-30%,有的高達40%,更重要的是生產(chǎn)中一些技術(shù)難點也得到解決。例如包鋼1150軋機采用變頻裝置后,年平均事故時間達到工作時間的0.1%以下,大幅度提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,且年節(jié)約電費約50萬元。
4.結(jié)束語
變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)、節(jié)能技術(shù),已經(jīng)滲透經(jīng)濟領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中。今后我國在變頻調(diào)速技術(shù)方面應(yīng)積極作好如下工作。
4.1應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量,獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
4.2大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù),必須把我國變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個新水平,縮小與世界先進水平的差距,提高自主開發(fā)能力,滿足重點工程建設(shè)和市場的需求。
4.3規(guī)范我國變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品可靠性工藝水平,實現(xiàn)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
論文關(guān)鍵詞：地下水節(jié)能汲取，廢水循環(huán)利用系統(tǒng)，設(shè)計
1 研制背景
根據(jù)聯(lián)合國關(guān)于一個國家如果每人每年供水不足1000立方即為缺水國家的標(biāo)準(zhǔn)來看，中國人口占世界總?cè)丝诘?2%，而淡水占有量僅占世界的8%，人均淡水占有量只有世界人均值的1/3，是眾所周知的貧水國家。
水資源短缺造成的最為嚴(yán)重的后果便是一些國家的人民身體健康狀況惡化。世界衛(wèi)生組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在發(fā)展中國家有10億人喝不上淡水，全世界每年有1000萬人死于因飲用臟水或污染水引起的疾病。而更令人不安的是，在世界許多地區(qū)，隱伏著國與國之間為爭奪水資源而發(fā)生沖突的危機。
2010年云南遭遇百年一遇的全省性特大旱災(zāi)，干旱范圍之廣、時間之長、程度之深、損失之大，均為云南省歷史少有。嚴(yán)重干旱已經(jīng)造成全省742萬人、459萬頭大牲畜飲水困難。云南各災(zāi)區(qū)采取憑票供水、筑壩蓄水、組織運水等措施保障災(zāi)區(qū)民眾用水。目前山東省正在遭受500年一遇的大旱環(huán)境保護論文，不能水澆的麥苗
沒有水，一切生命都將枯萎。為了生存，有人往返遠(yuǎn)方艱難背水，為了生存，有人向地下執(zhí)著地掘進，……就讓你我從眼前的節(jié)水開始吧。千萬別讓人類的眼淚，成為地球上的最后一顆水滴！
近年來，伴隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，中國開始面臨能源短缺的嚴(yán)峻考驗。在北京、上海、廣州等大城市，加油站經(jīng)常人滿為患，車主苦等幾個小時仍加不上油的例子經(jīng)常見諸報端；最近幾年，全國各地夏季用電高峰時段的拉閘限電措施每每使人們不得不沉浸在滾滾熱浪之中；煤、電、油的短缺已成為制約國家和地方經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸――建設(shè)節(jié)約型社會已刻不容緩。
從我做起,從現(xiàn)在做起是我們每一個公民應(yīng)該做的，為此，我們設(shè)計了地下水節(jié)能汲取系統(tǒng)及廢水循環(huán)利用系統(tǒng)，以節(jié)約能源，節(jié)省水源。
2 設(shè)計方案
本方案包括地下水節(jié)能汲取和廢水循環(huán)利用兩個部分、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。
圖1 地下水節(jié)能汲取及廢水循環(huán)利用系統(tǒng)示意圖
2.1 地下水節(jié)能汲取系統(tǒng)
地下水節(jié)能汲取裝置主要有潛水泵、變頻器、控制器、管網(wǎng)中的壓力傳感器、止回閥等組成。系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)中壓力傳感器的反饋信號由控制器控制變頻器改變潛水泵電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵流量，保持管網(wǎng)中水壓的恒定。
2.2 廢水循環(huán)利用系統(tǒng)
改變傳統(tǒng)的廢水直接進入下水道模式，增設(shè)廢水接收裝置，廢水接收裝置設(shè)計成兩個出水口，將洗澡、洗手、洗菜、洗衣服等的污染較輕用水儲存，利用這些廢水沖刷廁所等。而污染較重或者不適宜再利用的水經(jīng)過污水處理裝置后直接進入下水道。
3 理論設(shè)計計算
水泵是按工頻運行設(shè)計的環(huán)境保護論文，同步轉(zhuǎn)速為，其中磁極對數(shù)P在廠家制造出來時已經(jīng)是固定的，只有通過改變頻率f來改變轉(zhuǎn)速n。通過變頻技術(shù)來改變補水泵的流量。水泵的特點是其負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，其軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：
（1）
（2）
（3）
式中n0為基準(zhǔn)(額定)轉(zhuǎn)速；n為運行轉(zhuǎn)速；Q0為n0時的流量；H0為n0時的揚程；H為n時的揚程；P0為n0時的功率；P為n時的功率。
但是對于實際的泵負(fù)載，通常存在一個與高低差有關(guān)的實際揚程，在進行變頻調(diào)速運行時必須注意。
(1)使用變頻器以后，水泵電機工作電流從30A下降到15―25A，電機溫升明顯下降，同時減少了機械磨損，維修量工作量也大大減少。
(2)保護功能可靠，可實現(xiàn)循環(huán)變頻電機軟啟動，具有短路保護、過流保護功能，工作穩(wěn)定可靠，大大延長了水泵電機設(shè)備的使用壽命，確保安全生產(chǎn)。
(3)節(jié)能效果明顯，節(jié)能效益可觀。以一臺10KW 的電機為例，一年可節(jié)電2.5萬Kwh，節(jié)省電費(以0.6元／Kwh計)可達1.5萬元。
(4)按照每人每月生活用水3立方米，其中50%的生活用水可以循環(huán)利用計算，每人每年可以節(jié)約用水18立方米，數(shù)以億計的城市人口可以節(jié)約的水資源將是多么巨大的一個數(shù)字。
4 工作原理及性能分析
地下水節(jié)能汲取系統(tǒng)管網(wǎng)上裝設(shè)壓力傳感器隨時檢測壓力的變化，并將檢測到的模擬信號送入汲水系統(tǒng)與給定壓力比較、處理。當(dāng)管網(wǎng)中用水量大環(huán)境保護論文，管網(wǎng)壓力降低時，水壓信號傳給控制器，變頻器立即將頻率提高，潛水泵電機轉(zhuǎn)速加快，水泵流量增大，管網(wǎng)中壓力隨即升高；用水量較小時電機低速運轉(zhuǎn)，水泵流量較小；當(dāng)管網(wǎng)中沒有用水時或者用水量很小，管網(wǎng)中水的壓力沒有變換或者變化較小時，變頻電機停止運轉(zhuǎn)。也就是說本系統(tǒng)能根據(jù)管網(wǎng)中用水量的大小，變頻電機自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速高低，控制水泵流量大小，以節(jié)約電能。
廢水循環(huán)利用系統(tǒng)主要增加了一個廢水接收裝置，廢水接受裝置剖視圖如圖4所示。
關(guān)鍵詞：變頻器，調(diào)速，故障處理
1變頻器的組成
變頻器是由主回路和控制回路兩大部分組成的，主回路由整流器(整流模塊)、中間電路(濾波電路)和逆變器(大功率晶體模塊)三個主要部分組成，控制回路則由單片機、驅(qū)動電路和光電隔離等電路組成。
2 變頻器的常見故障和處理
變頻器在運行中常見的故障有:多種故障錯亂出現(xiàn)(報警5,6,7,8)接地故障(報警14)、電機UVW相丟失(報警31.32.33 )、通訊故障等。
2.1 開關(guān)電源損壞
這是眾多變頻器常發(fā)生的故障，通常是由于開關(guān)電源的元器件損壞或負(fù)載發(fā)生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能。當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，24V風(fēng)扇不運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時我們首先應(yīng)該考慮開關(guān)電源是否損壞(一般為UC2844或電阻損壞)。如果不能判斷是否電源故障，可以外接24V電源進行測試，測試結(jié)果一切正常可以判定為電源故障。
2.2 屏上顯示字母“14”報警
變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“ALARM14”報警，變頻器不能工作，重新送電后按RESET鍵能復(fù)位，再啟動時再次報警，查操作手冊為接地報警，檢查電機和相關(guān)電纜并無接地故障，也就是說故障在變頻器。分析電路導(dǎo)致接地報警的原因為霍爾傳感器輸出電壓信號到電流取樣板再送到運算放大器進行比較，結(jié)果數(shù)值過大，檢測部分霍爾傳感器正常，檢測對陶瓷基薄膜集成電阻R501時測其中的一路阻值因腐蝕已變無窮大致使接地不良，造成信號過強，引起報警，無原件更換，在上面焊同阻值大功率貼片電阻，重新啟動后運行正常。接地故障是平時經(jīng)常遇到的故障，在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器和信號傳輸電阻，由于它們受溫度、濕度、腐蝕氣體等環(huán)境因素的影響較大，工作點很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致接地報警。
2.3 屏上顯示“ALARM 13”報警
屏上顯示“ALARM13”報警，并能手動復(fù)位，不升速時正常，加速時就報警，重新送電，沒有聽到內(nèi)部繼電器吸合的聲音，懷疑為充電電阻R401并聯(lián)的接觸器KMI短路導(dǎo)致電流過大引起，用萬用表測KMI線圈兩端電壓正常，停電測線圈直流電阻，為無窮大，換新線圈后上電試車，一切正常。
過流原因:
(l)重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有:接觸器開路，負(fù)載過重，機械部分故障;逆變模塊損壞;電動機的轉(zhuǎn)矩過小等。
(2)通電后立即報警，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位。主要原因有:模塊損壞、驅(qū)動電路損壞、電流檢測電路損壞。論文參考網(wǎng)。
2.4 “ALARM 8”低壓報警
變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“ALARM8”報警不能復(fù)位，經(jīng)查線排端子104(l)為電壓檢測點，信圖3接觸器KMI短路導(dǎo)致電流過大，經(jīng)IC403輸送給控制板，并在內(nèi)部與參數(shù)設(shè)定電壓做比較，如果低與參數(shù)下限，變頻器就會停車并報警顯示故障，測104(11)點無電壓，正常為2.3 V說明故障點在前面，測IC403 (3 )腳無電壓，測D1負(fù)極無直流電壓，測變壓器有交流輸出，可
以判斷為4R7電阻損壞，換電阻后通電，試運行正常。
2.5 “ALARM29”散熱片溫度過高報警
變頻器液晶顯示屏上出現(xiàn)“ALARM29”報警不能復(fù)位，這是我們常碰到的一個故障。出現(xiàn)這種故障時，我們應(yīng)首先看一下面板的溫度顯示是否超出參數(shù)設(shè)置的上限，如果超出看是否與現(xiàn)實溫度相符，如果不相符說明檢測電路出現(xiàn)故障，經(jīng)查顯示溫度與現(xiàn)實不符，測電路14V正常，插頭兩端無電壓，查電阻R207,R208阻值為無窮大，更換新件后一切正常。
2.6 變頻器能啟動有頻率無電壓
變頻器顯示正常，并能啟動且有頻率變化但沒有交流電壓產(chǎn)生，試換控制板故障依舊，說明故障在功率部分，測IGBT及相關(guān)電路正常，當(dāng)查到MK1-MK2的排線時，發(fā)現(xiàn)排線上有線因腐蝕造成接觸阻值過大，用酒精、尖針修理后確切無誤后重新通電，一切正常。
2.7 變頻器屏幕無顯示，燈頻閃
變頻器無顯示但燈頻閃，換控制板無變化，懷疑電源部分有故障，上電查功率板的電源各輸出都有明顯的閃動，說明電源有短路故障，斷電用手接觸各元器件，當(dāng)接觸到IC408時，發(fā)現(xiàn)其溫度過高，用萬用表測量內(nèi)部已嚴(yán)重短路，換新后通電測各電壓正常，帶電機試運行，未發(fā)現(xiàn)故障。
2.8 變頻器面板顯示時好時壞
變頻器面板顯示時好時壞，換控制板故障依舊，懷疑為電源接觸不良，查各電源一切正常，測功率板到控制板之間的線排，發(fā)現(xiàn)有線接觸不良，換新后重新上電一切正常。論文參考網(wǎng)。
2.9 整流橋損壞
變頻器運行時前級保險燒毀，空開跳閘，并且聽到變頻器內(nèi)部有異常響動，檢查過程中，發(fā)現(xiàn)整流橋已損壞，炸出幾條明顯裂縫，測全橋已經(jīng)短路，經(jīng)查整流橋的型號為SKB30/12參數(shù)是電流30A、耐壓1200V完全符合技術(shù)要求，因變頻器負(fù)載是拖輥、刀盤而且停車慣性大，且停車時有再生過電壓現(xiàn)象，由于再生功率使直流電路電壓升高，有時超過允許值，中間電壓十再生電壓超過整流橋耐壓值，即為整流橋炸裂的原因。根據(jù)以上原因，我們對變頻器個別參數(shù)進行調(diào)整，如減速時間由原5s延長到10s，三相輸出U,V,W加壓敏電阻(接法為連接、加壓敏電阻的耐壓為1000V)。通過以上改進變頻器的故障率明顯降低。
三相整流橋模塊檢測方法:將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔，用紅、黑兩表筆先后測R、S、T相與P、N極之間的正反向二極管特性，來檢查判斷整流橋是否完好。所測的正反向特性相差越大越好;如正反向為零，說明所檢測的一相已被擊穿短路;如正反向均為無窮大，說明所檢測的一相已經(jīng)斷路。整流橋模塊只要有一相損壞，就必須更換。
3 日常維護
操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點，具有電工操作基本知識。在對變頻器日常維護之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷;并且在變頻器燈完全熄滅的5-30分鐘(根據(jù)變頻器的功率)后再進行。論文參考網(wǎng)。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過加強設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。
3.1 冷卻風(fēng)扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為20kH-40kH。按變頻器連續(xù)運行折算為3-5年就要更換一次風(fēng)扇，避免因散熱不良引發(fā)故障。
3.2 濾波電容
中間電路濾波電容:又稱電解電容，其主要作用就是平滑直流電壓，吸收直流中的低頻諧波，它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加速其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。
正常情況下電容的選用使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。在保養(yǎng)的同時要仔細(xì)檢查變頻器，定期送電，帶電機工作在2Hz的低頻約10min，以確保變頻器工作正常。
4 結(jié)束語
變頻器的科技含量較高，是強電與弱電相結(jié)合的，但是如果使用不當(dāng)或偶然事件也會造成變頻器的損壞。要想使變頻器正常的運行少出故障，這對維修人員技術(shù)水平要求極高，同時維修技術(shù)人員對現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備、工藝等的充分了解也是十分必要的。
【參考文獻】
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[3] 邵長靖,張慶忠,倪培亮,孔娟. 尿素一甲泵變頻器抗晃電改造方案[J]. 變頻器世界, 2009, (04) .
這次煙機設(shè)備維修電工技師鑒定是國家實行技師資格鑒定后昆明卷煙廠第一次組織的通用工種類技師鑒定，鑒定工作由云南省第155國家職業(yè)技能鑒定所負(fù)責(zé)實施。參加鑒定人員自愿申報，然后由部門推薦經(jīng)昆明卷煙廠技師(高級技師)資格審查推薦領(lǐng)導(dǎo)小組嚴(yán)格按照申報條件進行審核?？忌冉?jīng)過集中培訓(xùn)，然后由云南省第155國家職業(yè)技能鑒定所根據(jù)維修電工技師國家職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)對考生分別進行基礎(chǔ)理論、模擬電子電路、電路故障排除、變頻調(diào)速、plc編程、教案編寫及授課技能、論文寫作與答辯等項目的考核，全部考核項目都及格者，才能取得煙機設(shè)備維修電工技師職業(yè)資格證書。
現(xiàn)就維修電工職業(yè)技師資格鑒定的申報條件、鑒定程序和鑒定內(nèi)容摘抄如下：
鑒定對象和申報條件：
從事維修電工職業(yè)的專業(yè)人員，經(jīng)過規(guī)定學(xué)時技師資格培訓(xùn)合格，并具有下列條件之一者可申報維修電工技師資格鑒定：
1.取得本職業(yè)三級(高級)資格證書后在本職業(yè)連續(xù)工作4年以上;
2.高級技工學(xué)校畢業(yè)，并取得本職業(yè)三級(高級)資格證書后，在本職業(yè)連續(xù)工作2年以上;
3.本專業(yè)大專以上畢業(yè)，并取得本職業(yè)三級(高級)資格證書后，在本職業(yè)連續(xù)工作3年以上;
4.連續(xù)從事本職業(yè)工作15年以上，并取得三級(高級)資格證書。
知識考試范圍：
電子技術(shù)：晶體管多級放大電路分析;運算放大器組成的典型線路分析及參數(shù)設(shè)定;典型邏輯組合電路，時序邏輯電路的分析及設(shè)計方法;綜合性電子電路的分析及設(shè)計方法。
電力電子技術(shù)：電力電子器件、晶閘管整流電路、逆變電路基本概念。
電氣自動控制技術(shù)：自動控制基本原理;雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理和參數(shù)設(shè)定;常用傳感器工作原理及檢測電路分析;復(fù)雜設(shè)備電氣系統(tǒng)安裝、調(diào)試知識及電氣檢測與診斷技術(shù)。
可編程控制器：用plc基本指令、常用功能指令，進行程序設(shè)計;用plc控制生產(chǎn)工藝流程的步驟及設(shè)計方法;將繼電氣線路改造成用plc控制的流程圖、程序表。
新技術(shù)：數(shù)控系統(tǒng)的基本概念;微機應(yīng)用及接口-技術(shù)基本概念;網(wǎng)絡(luò)通訊基本概念;交流變頻調(diào)速系統(tǒng)基本概念;交流電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)基本概念;專業(yè)發(fā)展方向。
熟悉氣動控制、液壓控制的基本原理以及識圖、分析及排除故障的方法。
檢修工藝編制：能夠制定電氣系統(tǒng)與電氣設(shè)備檢修、大修工藝，了解電氣設(shè)計基本方法。
論文摘要：目前我們?nèi)粘Ｋ褂玫囊恍в谢蚴褂米冾l器驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)備都會產(chǎn)生大量的高次諧波，這種嚴(yán)重的電磁輻射是我們平時用肉眼看不到的隱形殺手，無論是對我們的身體健康，還是對精密儀器的使用，它都有嚴(yán)重的危害性，而且影響深遠(yuǎn)。
變頻器是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前的運動控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢是驅(qū)
動的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)及電機控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機控制方式以及自動化控制水平三個方面決定的。當(dāng)前競爭的焦點在于高壓變頻器的研究開發(fā)生產(chǎn)方面。
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實現(xiàn)變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響；二要看對電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢：主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān)損耗進一步降低。
在變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的轉(zhuǎn)動，為實現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時出現(xiàn)了功率可雙向流動的雙PWM變頻器，對網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對電網(wǎng)的公害。
脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。
交流電動機變頻調(diào)整控制方法的進展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。微處理器的進步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數(shù)據(jù)和快速實時處理大量信息。
近幾年來，國外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機控制所需的功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機控制器，價格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。
在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號處理只能依靠MPU（微處理器）來完成。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實時的要求。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上首枚DSP芯片誕生了。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問世標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進了一大步。隨著CMOS技術(shù)的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運而生，其存儲容量和運算速度成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運算速度進一步提高，其應(yīng)用于范圍逐步擴大到通信、計算機領(lǐng)域。