Modelo de referencia de artículo de investigación sobre tecnología de aplicación de inversores
Documento sobre tecnología de aplicación de inversores: Aplicación e investigación de la tecnología de ahorro de energía de inversores, consulte el ejemplo 1.
De acuerdo con la característica de que la potencia del eje de las bombas de agua y los ventiladores es proporcional al cuadrado de la velocidad de rotación, se expone el principio de ahorro de energía de la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia y se propone que las bombas de agua y los ventiladores deben adoptar tecnología de conversión de frecuencia para reducir costos y extender la vida útil de los equipos. Mejor eficiencia económica.
Inversor; convertidor de frecuencia; ahorro de energía; bomba de agua; ventilador
0 Introducción
Las calderas son equipos comunes para calefacción central. A menudo, los cambios en la temperatura del aire y la carga requieren ajustes en la combustión de la caldera. El principio del método de ajuste tradicional es aumentar la resistencia del sistema. La bomba de agua utiliza una válvula reguladora para controlar el flujo y el ventilador utiliza la apertura de la compuerta para controlar el volumen de aire. Sin embargo, la forma en que se ajustan las válvulas y los deflectores durante el funcionamiento, independientemente de la demanda de calefacción, la bomba de agua y el ventilador deben funcionar a plena carga. La potencia del eje del motor que impulsa la bomba de agua y el ventilador no cambiará y la energía consumida. por el motor no se reducirá la producción real. El caudal requerido es generalmente mucho menor que el caudal máximo de diseño, por lo que es común. ¿Un gran carro tirado por caballos? Fenómeno. Este modo de funcionamiento de la caldera no sólo pierde energía, sino que también aumenta el desgaste del equipo, lo que resulta en una vida útil más corta del equipo y altos costos de mantenimiento y reparación. La aplicación de tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable al control de bombas de agua (o ventiladores) en lugar del control de válvulas (o deflectores) puede mejorar la eficiencia del sistema sin aumentar la resistencia de la tubería durante el proceso de control. La regulación de la velocidad de conversión de frecuencia puede hacer que el motor aumente o disminuya automáticamente de manera suave según el cambio de carga, logrando un cambio continuo de velocidad del motor. La regulación de velocidad por conversión de frecuencia tiene un amplio rango y alta precisión, que es el método de regulación de velocidad más ideal para motores. Si los motores sin regulación de velocidad de las bombas de agua y los ventiladores se transforman en motores con regulación de velocidad de frecuencia variable, su consumo de energía puede cambiar con la carga, ahorrando así una gran cantidad de energía.
1 Principio de ahorro de energía del convertidor de frecuencia aplicado a bombas de agua y ventiladores
La Figura 1 muestra la curva de relación H-Q de bombas de agua (ventiladores). En la Figura 1, la curva R2 es la curva característica de resistencia cuando la bomba de agua (ventilador) está completamente cargada a una velocidad determinada y la válvula (deflector) está completamente abierta; la curva R1 es la curva característica de resistencia cuando la válvula (deflector) está parcialmente abierta; bajo carga parcial. Las curvas H(n1) y H(n2) representan la curva Q=f(H) a diferentes velocidades. Cuando está controlado por una válvula (deflector), el flujo (viento) disminuye de Q2 a Q1, la curva de resistencia se mueve de R2 a R1 y la elevación (presión del viento) se mueve de HA a HB. Cuando se utiliza el control de velocidad, H(n2) se mueve a H(n1), el flujo (viento) disminuye de Q2 a Q1 y la sustentación (presión del viento) se mueve de HA a HC.
Figura 1 Curva de relación H-Q de la bomba de agua (ventilador)
La Figura 2 es la curva de relación P-Q de la bomba de agua (ventilador). Se puede ver en la Figura 2 que cuando la cantidad de flujo (aire) es Q1, la potencia controlada por la válvula (deflector) es PB. La potencia controlada por regulación de velocidad de frecuencia variable es PC. ? P=PB-PC es la energía ahorrada.
La figura 2 es la curva de relación P-Q de la bomba de agua (ventilador).
¿Qué pasa si no se cuenta la eficiencia del ventilador? En la figura, el área de OHBBQ1 se usa para representar el consumo de energía cuando se usa la válvula (deflector) y el área de OHCCQ1 se usa para representar el consumo de energía cuando se usa la regulación de velocidad. El último y el primero es HCHBBC, es decir, el caudal (velocidad del viento) controlado por la regulación de velocidad) ahorra más energía que el flujo (viento) controlado por la válvula (deflector).
2 Cálculo y análisis del ahorro energético de bombas de agua y ventiladores
Normalmente la velocidad n es proporcional a la frecuencia f si la frecuencia de funcionamiento del motor se reduce de 50Hz a 40Hz. , su velocidad real se reducirá a la velocidad nominal 80 de la velocidad, es decir, la velocidad real nsn y la velocidad nominal NN: NSN = (■) NN = 0,4NN. Sea k el coeficiente de sobrecarga del motor, entonces. la potencia nominal del motor Pn = Kn■■.
Por tanto, cuando el motor funciona a 40Hz, la potencia real es:
psn = Kn■■= K(0,4 nn)3 = 0,064 Kn■■= 0,064 pn
Ahorro de energía tasa = ■ = ■ = 93,6
Tabla 1 Tasa de ahorro de energía del motor
La sala de calderas Shengli de Thermal Power Company cambió el motor a regulación de velocidad de frecuencia variable, que incluye:
Tabla 2 Motor de bomba de agua Datos medidos en diferentes condiciones de velocidad constante y velocidad variable
Según los datos de la Tabla 2, se calcula que un período de calefacción es de 190 días y el precio unitario de la calefacción industrial la electricidad es de 0,37 yuanes/kWh. La instalación de un convertidor de frecuencia en el motor de la bomba de agua ahorra costos de electricidad:
(11-1.73)?24?190?0.37=15640.344 yuanes
Tabla 3 Motor del ventilador medido a diferentes velocidades constantes y condiciones de velocidad variable Datos obtenidos
Según los datos de la Tabla 3, hay cinco motores de soplador en el taller de Shengli. Un período de calefacción se calcula en 190 días y el precio unitario de la electricidad industrial es de 0,37 yuanes/kWh. Después de instalar el convertidor de frecuencia, el motor del ventilador ahorra electricidad;
(18,5-3,95)?24?190?0.37?5=122743,8 yuanes
Tabla 4 con diferentes velocidades constantes y variables condiciones de velocidad Datos de medición para motores de ventiladores.
Según los datos de la Tabla 4, hay cinco motores de soplador en el taller de Shengli. Un período de calefacción se calcula en 190 días y el precio unitario de la electricidad industrial es de 0,37 yuanes/kWh. La instalación de un convertidor de frecuencia en el motor del ventilador de tiro inducido ahorra costes de electricidad:
(37-32,9)?24?190?0,37?5 = 34587,6 yuanes
En resumen, el convertidor de frecuencia está instalado en el Taller Shengli Finalmente, un período de aislamiento ahorrará la factura total de electricidad:
15640.344 122743.8 34587.6 = 172971.744 yuanes.
El efecto de ahorro energético es evidente.
A través del análisis anterior y la aplicación práctica, la bomba de agua y el ventilador de la caldera tienen las siguientes ventajas después de usar la regulación de velocidad de frecuencia variable.
(1) La corriente de funcionamiento de la bomba de agua y los motores del ventilador disminuye, el aumento de temperatura se reduce significativamente y, al mismo tiempo, se reduce el desgaste mecánico y la carga de trabajo de mantenimiento se reduce considerablemente.
(2) La función de protección es confiable, elimina el fenómeno de quema del motor debido a sobrecarga o operación monofásica, extiende la vida útil y permite un funcionamiento estable a largo plazo.
(3) El motor realiza un arranque suave y una regulación de velocidad continua y suave, con alta precisión y un amplio rango de regulación de velocidad (0-100). Amplio rango de frecuencia (0-50Hz). La eficiencia puede ser tan alta como (90-95). Reducir el impacto en la red eléctrica.
(4) Fácil de instalar, fácil de depurar, simple de operar y menos mantenimiento.
(5) Ahorre energía y electricidad y mejore la eficiencia de la quema de carbón.
(6) El convertidor de frecuencia se puede controlar en línea mediante software y un controlador programable por computadora, lo que facilita la realización del control automático del proceso de producción.
3 Conclusión
La introducción del convertidor de frecuencia puede lograr la utilización efectiva de la energía y evitar el consumo excesivo de energía. El uso de convertidores de frecuencia para ahorrar energía es principalmente para controlar el flujo y la presión cambiando la velocidad del motor, reduciendo así la resistencia de la tubería y reduciendo la pérdida de energía de las válvulas entreabiertas. En segundo lugar, la velocidad de funcionamiento de la bomba de agua (ventilador) con frecuencia variable es significativamente menor que con el suministro de energía de frecuencia eléctrica, lo que puede minimizar la pérdida de energía causada por la fricción. Finalmente, la tecnología de conversión de frecuencia es una tecnología de automatización moderna y avanzada. La operación automatizada puede aumentar la confiabilidad del funcionamiento de la energía, ahorrar inversión en mano de obra y, por lo tanto, lograr ahorros de costos.
Referencia
[1] Zhao Bin, Mo Guiqiang. Aplicación del regulador de velocidad de frecuencia variable en la renovación de ventiladores de calderas para ahorrar energía [J].
[2]Wu Minqiang. Preguntas y respuestas sobre tecnología de ahorro de energía para bombas y ventiladores[M]. Beijing: China Electric Power Press, 1998.
[3]Liang Xuezao, Cai Zefa. Métodos de reducción de pérdidas y ahorro de energía de motores asíncronos [Z]. Oficina de la Industria de Energía Eléctrica de Hunan.
Documento sobre tecnología de aplicación de inversores: consulte el ejemplo 2 para conocer la práctica y la aplicación de la transformación técnica de inversores.
Resumen: este artículo presenta los ejemplos y aplicaciones de la transformación técnica del inversor de motores de ventiladores de calderas, bombas de suministro, motores de bombas de circulación y otros equipos, y analiza algunas cuestiones técnicas a las que se debe prestar atención en la velocidad del inversor. transformación de la regulación.
Control automático; convertidor de frecuencia; reforma técnica
1. El motor del ventilador de la caldera está controlado por el convertidor de frecuencia.
Tomemos como ejemplo la caldera de agua caliente DHL 141.57/150/90 aii. Cada caldera está equipada con 6 ventiladores de tiro inducido y 6 sopladores. Los principales parámetros técnicos de cada motor son los siguientes:
Modelo Capacidad (KW) Voltaje (V) Corriente nominal (A)
Ventilador de tiro inducido Y280S4 75 380 139,7
Soplador Y200L4 30 380 57
Antes de la transformación del inversor, las estadísticas de los datos de funcionamiento de cada ventilador en circunstancias normales son las siguientes:
Corriente media Corriente máxima Corriente mínima
Introducción Ventiladores 142 145 139
Sopladores 59 63 57
Primero seleccione el tambor de vapor y el ventilador de tiro inducido de la caldera 1#5# para modificarlos. Teniendo en cuenta la configuración de diseño de energía del motor del ventilador, seleccione un inversor con la potencia correspondiente para controlar el motor. Los modelos de convertidor de frecuencia son ABB ACS 51001157 a4 (ventilador de tiro inducido) y ZXBP30 (soplador), y el nivel de voltaje es 380V. La corriente de frecuencia industrial del ventilador de tiro inducido ha caído del valor promedio original de 140 (A) al valor promedio actual de 95-110 (a), y la corriente de frecuencia industrial del soplador ha caído del valor promedio original de 57 (A) al valor medio actual de 30 (A). El efecto de ahorro de energía es bastante significativo. El rendimiento técnico del convertidor de frecuencia cumple plenamente con los requisitos del proceso de funcionamiento de la caldera (principalmente presión del viento, volumen de aire, viento positivo y negativo. La regulación de la velocidad de conversión de frecuencia se controla de forma remota mediante el arranque). Interruptores de regulación de velocidad, parada y velocidad instalados en la plataforma operativa de la caldera, y puede interactuar con el sistema DCS y realizar el control de velocidad del convertidor de frecuencia a través del DCS. El dispositivo regulador de velocidad de conversión de frecuencia también proporciona información de protección, como indicación de alarma, indicación de falla, estado de espera, estado de funcionamiento, protección de enclavamiento e instrucciones necesarias, como el valor de velocidad dado del ventilador y el valor de velocidad real para facilitar la operación y el control del operador.
2 Los motores de la bomba de suministro y de la bomba de circulación deben estar regulados y controlados mediante convertidores de frecuencia.
Tome como ejemplo la aplicación real de dos bombas de suministro y cuatro bombas de circulación. Los parámetros técnicos de los motores son los siguientes:
Número de serie, modelo, potencia, corriente nominal<. /p>
Bomba de suministro 1# bomba Y180M4 18.5 35.9 25
2# bomba Y180M4 18.5 35.9 25
Bomba de circulación 1# bomba Y 315m 14 132 237 630
2# Bomba Y 315m 14 132 237 630
3# Bomba Y 315m 14 132 237 630
4# Bomba Y2315M4 132 240.4 630
Salida de la bomba durante el reabastecimiento normal de agua Si es demasiado grande, una bomba no puede satisfacer la demanda de agua durante el reabastecimiento de agua de emergencia. Al mismo tiempo, la producción es demasiado grande al arrancar, por lo que la eficiencia del suministro y reabastecimiento continuo de agua es alta y el efecto es bueno. No sólo se deben considerar los beneficios de ahorro de energía para el motor, sino que también se debe considerar la seguridad del equipo de producción. El inversor es Fuji FRN 132 p 11s-4Cx con un nivel de voltaje de 380V.
Para aprovechar al máximo el convertidor de frecuencia, se utiliza 1 convertidor de frecuencia para realizar el control de velocidad de dos motores; las dos bombas de reposición de agua pueden funcionar en modos de velocidad variable y velocidad constante, y la frecuencia; El convertidor solo se puede utilizar como convertidor de frecuencia para una fuente de alimentación de un motor al mismo tiempo, por lo que el arranque y la parada de cada motor deben bloquearse entre sí y controlarse mediante circuitos lógicos para garantizar una conmutación confiable. conmutación de cuchilla; cuando las dos bombas de reabastecimiento de agua están funcionando, una funciona con la frecuencia eléctrica y funciona a velocidad constante, y la otra funciona con la frecuencia eléctrica. El convertidor de frecuencia suministra energía para un funcionamiento de velocidad variable.
El contactor de CA bloquea mutuamente el funcionamiento de velocidad variable y velocidad constante del mismo motor. Es decir, durante el funcionamiento de velocidad variable, la velocidad constante no se puede cerrar. Como se muestra en la figura siguiente, no se permite cerrar 1c1c2 y 2c1c2. al mismo tiempo, para garantizar la seguridad y confiabilidad del control del proceso, el inversor y las dos unidades de control, protección y medición del motor están concentradas en el gabinete de control local, y el control y ajuste están conectados al. sala de control a través de cables de señal blindados;
Figura 1 Cableado del inversor del motor de la bomba de agua de alimentación, se agregan 3 a la caja virtual Algunas cuestiones técnicas a las que se debe prestar atención al transformar la regulación de velocidad del convertidor de frecuencia.
El funcionamiento seguro de la caldera es la garantía fundamental para la potencia de todo el equipo. Aunque el dispositivo de control de velocidad de frecuencia variable es confiable, una vez que ocurre un problema, es necesario garantizar el calentamiento seguro de la caldera. Por lo tanto, es necesario implementar un sistema de conmutación (sistema de bypass) entre operación a frecuencia industrial y operación a frecuencia variable. Durante el proceso de producción, si el cambio manual puede cumplir con los requisitos técnicos para el funcionamiento del equipo, se recomienda no elegir el bypass automático en la medida de lo posible. Para motores ordinarios de baja potencia, el uso de cuchillas volantes dobles como medio de conmutación manual y automática también es un método ideal.
Para motores con grandes cargas de inercia (como ventiladores de tiro inducido de caldera), después de la transformación de conversión de frecuencia, se debe prestar atención a la posibilidad de distorsión * * * vibración del ventilador. Durante el funcionamiento, una vez que * * * se produce vibración, el ventilador y el motor de accionamiento resultarán gravemente dañados. Por lo tanto, es necesario calcular o medir la velocidad crítica de la vibración torsional del sistema del eje de conexión del motor del ventilador y tomar las medidas técnicas correspondientes (como configurar la función de salto de frecuencia, evitar * * * puntos de vibración, conexiones suaves, agregar vibración amortiguación en el marco de goma, etc.).
Después de usar la regulación de velocidad de frecuencia variable, si el convertidor de frecuencia funciona por debajo de la mitad de la frecuencia de potencia durante un tiempo prolongado, a medida que la velocidad del motor disminuye, la disipación de calor La capacidad del motor también disminuirá y el calor generado por el motor también disminuirá. Por lo tanto, la temperatura del motor en sí desciende y aún puede funcionar normalmente sin sobrecalentarse.
El inversor no puede enviar energía en dirección opuesta al puerto de salida. Se debe tener cuidado al diseñar el circuito. Por ejemplo, en el diagrama de cableado para la renovación del inversor de la bomba de reabastecimiento de agua y la bomba de circulación, se requiere que 1c1c2 y 2c1c2 no puedan cerrarse al mismo tiempo. Esto requiere no solo el enclavamiento eléctrico en el circuito eléctrico secundario. sino también enclavamiento mecánico para garantizar el funcionamiento seguro del inversor.
Debido a su reducido tamaño, los inversores de baja tensión facilitan la elección del lugar de instalación durante la reforma. Al elegir la ubicación de la sala del inversor, se debe considerar no sólo la distancia desde el equipo del motor, sino también el posible impacto del entorno circundante en el funcionamiento del inversor. La instalación y el entorno operativo del convertidor de frecuencia son muy exigentes. Para garantizar el funcionamiento estable y fiable a largo plazo del convertidor de frecuencia, la temperatura ambiente interior en la sala de instalación del convertidor de frecuencia debe controlarse entre 0 y 40 °C. Si la temperatura excede el valor permitido, se debe considerar un equipo de aire acondicionado adecuado. Al mismo tiempo, no debe haber grandes cantidades de polvo, gases corrosivos o explosivos, polvo conductor, etc. interior.
Es necesario garantizar una conexión confiable entre el gabinete del inversor y el piso del taller para garantizar la seguridad del personal y el equipo. Para evitar interferencias en la señal, es mejor enterrar un sistema de conexión a tierra independiente en el sistema de control. La resistencia de la conexión a tierra no debe ser superior a 4? . La línea de señal al inversor debe ser un cable blindado y un extremo del cable blindado debe estar conectado a tierra de manera confiable.
Con el desarrollo de la tecnología de la electrónica de potencia, se han ampliado y mejorado las prestaciones técnicas de los convertidores de frecuencia. En la industria termoeléctrica, los ventiladores y las bombas de agua tienen una gran carga, por lo que gradualmente todos han aceptado el uso completo de convertidores de frecuencia para la transformación de ahorro de energía. Para el inversor de bajo voltaje actual, la inversión es baja y la eficiencia es alta. La inversión se puede recuperar en aproximadamente un año, por lo que se usa ampliamente. Con el rápido desarrollo de los convertidores de frecuencia domésticos, la rentabilidad de los convertidores de frecuencia ha mejorado enormemente, lo que ofrece perspectivas más amplias para el uso de convertidores de frecuencia para la transformación tecnológica de ahorro de energía.
Materiales de referencia:
[1] Wang Zhankui. Cientos de ejemplos de regulación de velocidad de frecuencia variable. Beijing: Science Press, 1999.4.
[2]Wu Zhongzhi, natural de Wu Jialin. Manual de aplicación del inversor. Beijing: Machinery Industry Press, 2002.7
Para artículos sobre la tecnología de aplicación de convertidores de frecuencia, consulte el Ejemplo 3: Aplicación de la tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia.
Con las ventajas de una buena regulación de velocidad y rendimiento de frenado, alta eficiencia, alto factor de potencia, buen efecto de ahorro de energía y un amplio rango de aplicaciones, se considera el método de regulación de velocidad más prometedor en el país y en el extranjero. .
Con la mejora continua de la automatización industrial y la escasez de energía global, los convertidores de frecuencia se utilizan cada vez más en la metalurgia, maquinaria, petróleo, industria química, textil, fabricación de papel, alimentos y otras industrias, así como en ocasiones de ahorro de energía, como ventiladores y agua. bombas, y han logrado resultados notables. En los últimos años, la producción de dispositivos de alto voltaje y alta corriente como SCR, GTO, IGBT, IG-GT y el módulo inteligente IPM (Intelligent Power Module), así como el desarrollo y aplicación de tecnología en paralelo y en serie, han hecho realidad la producción y aplicación de productos inversores de alto voltaje y alta potencia.
Palabras clave: convertidor de frecuencia, tecnología de control, aplicación
Han pasado casi 50 años desde el nacimiento de la tecnología de la electrónica de potencia, que ha desempeñado un papel muy importante en la civilización humana. En los últimos 10 años, con el rápido desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia, tecnología informática y tecnología de control automático, la tecnología de transmisión eléctrica se enfrenta a una revolución histórica, es decir, la regulación de velocidad de CA ha reemplazado a la regulación de velocidad de CC y la tecnología de control digital por computadora ha reemplazado La tecnología de control analógico se convierte en una tendencia de desarrollo. La tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia del motor de CA es el principal medio para ahorrar energía eléctrica, mejorar el flujo del proceso, mejorar la calidad del producto, mejorar el medio ambiente y promover el progreso tecnológico. El control de frecuencia le resulta beneficioso.
Buena regulación de velocidad y rendimiento de frenado, alta eficiencia, alto factor de potencia, buen efecto de ahorro de energía, amplio rango de aplicación, etc. , se considera el método de regulación de velocidad más prometedor en el país y en el extranjero.
1. Estado actual de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable
El sistema de control de transmisión eléctrica suele constar de tres partes: motor, dispositivo de control y dispositivo de información. La transmisión eléctrica se puede dividir en dos categorías: regulación de velocidad y regulación sin velocidad, y la regulación de velocidad se puede dividir en regulación de velocidad de CA y regulación de velocidad de CC. Los motores no regulables se alimentan directamente de la red. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología electrónica de potencia, cada vez más máquinas sin regulación de velocidad se cambian a un accionamiento con regulación de velocidad para ahorrar energía eléctrica, mejorar la calidad del producto y aumentar la producción. Por ejemplo, en China, el 60% de la electricidad generada es consumida por motores eléctricos. Por lo tanto, la transmisión con velocidad regulada tiene un gran potencial de ahorro de energía y la regulación de velocidad de frecuencia variable es la base y el contenido principal de la regulación de velocidad de CA. La aparición de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable hace que la frecuencia sea un recurso que puede utilizarse plenamente. en los últimos años. La tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia se ha convertido en la tecnología más activa y de más rápido crecimiento en la regulación de velocidad de CA.
1.1 Situación actual en el exterior
El uso de frecuencia variable para controlar la velocidad del motor tiene una historia de unos 40 años. Sin embargo, en los últimos diez años se ha producido un rápido desarrollo de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable, que está determinado principalmente por los siguientes factores:
La demanda del mercado de 1.1 es enorme.
Con la mejora continua de la automatización industrial y la escasez de energía global, los convertidores de frecuencia se utilizan cada vez más en metalurgia, maquinaria, petróleo, industria química, textil, fabricación de papel, alimentos y otras industrias, así como ventiladores que ahorran energía. bombas de agua y otras industrias y logró importantes beneficios económicos.
1.1.2 Los dispositivos de potencia se están desarrollando rápidamente.
La tecnología de control de frecuencia se basa en la tecnología de la electrónica de potencia. En los últimos años, la producción de dispositivos de alto voltaje y alta corriente como SCR, GTO, IGBT, IG-GT y el módulo inteligente IPM (módulo de potencia inteligente), así como el desarrollo y aplicación de tecnología en paralelo y en serie, han hecho realidad la producción y aplicación de productos inversores de alto voltaje y alta potencia. ¿Bajo CA de alta potencia? En términos de tecnología de control de velocidad de conversión de frecuencia de CA (conversión de frecuencia de CA), la francesa Alstom ha proporcionado equipos de transmisión eléctrica con una capacidad única de 30.000 kW para sistemas de propulsión de barcos. En términos de tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia de motores sin conmutador de alta potencia, la empresa italiana ABB ha proporcionado equipos con una capacidad unitaria única de 60.000 kW para centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo en términos de tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia de potencia media, Siemens Simovert A de Alemania; Regulación de velocidad de conversión de frecuencia por tiristor en modo actual La capacidad de una sola máquina del equipo es de 10-2600 kVA, y la capacidad de una sola máquina del equipo de regulación de velocidad de frecuencia variable Simovert PGTOPWM es de 100-900 kVA. Su sistema de control ha sido completamente digitalizado y se utiliza para el motor. molinos de viento, ventiladores y accionamientos de bombas de agua; en términos de tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia de baja potencia, Fuji BJT de Japón. La capacidad máxima de una sola máquina del inversor puede alcanzar los 700 kVA. El inversor IGBT ha formado una serie de productos y su control. El sistema ha sido completamente digitalizado.
IPM se puso en uso aproximadamente dos años después que IGBT. Debido a que IPM incluye un chip de 1GBT y circuitos de protección y unidad periférica, y algunos incluso integran optoacopladores, es un dispositivo de energía integrado más adecuado. En la actualidad, dentro del rango de corriente nominal del módulo de 10-600 A, existe una tendencia entre los inversores generales a adoptar IPM. Además de ser ampliamente utilizados en inversores industriales, en los últimos años también se han utilizado IPM económicos en algunos productos civiles, como inversores de aire acondicionado domésticos, inversores de refrigeradores, inversores de lavadoras, etc. El MIP también se está desarrollando a un nivel superior. El último módulo inteligente dedicado ASIPM desarrollado por Mitsubishi Electric de Japón no requiere un optoacoplador externo. En cambio, puede ser alimentado por una única fuente de alimentación a través de un circuito de arranque interno y adopta tecnología de empaque de baja inductancia para lograr miniaturización, especialización y alto rendimiento. El sistema. El bajo coste está un paso más cerca.
1.1.3 Teoría de control y soporte de tecnología microelectrónica
En el campo del control de automatización moderno, basado en la cibernética moderna, integra nuevas tecnologías como el control difuso, el control experto y el control neuronal. La teoría del control proporciona una base teórica para la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia de alto rendimiento. El rápido desarrollo de microprocesadores de alta velocidad de 16 y 32 bits, procesadores de señales (DSP) y circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC) proporciona medios de hardware para lograr una alta precisión y multifunción en la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia.
1.2 Situación nacional
En general, el nivel de tecnología de fabricación de sistemas de propulsión eléctrica de mi país está entre 10 y 15 años por detrás del nivel avanzado internacional. En términos de tecnologías de conversión de frecuencia, como CA de alta potencia y motores sin conmutador, sólo unas pocas unidades de investigación científica en China son capaces de fabricarlas, pero todavía existe una brecha considerable con países extranjeros en términos de digitalización y confiabilidad del sistema. Sin embargo, existe una gran demanda de productos en este ámbito, como por ejemplo la puesta en marcha y el funcionamiento de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, ventiladores de gran capacidad, accionamientos para compresores y laminadores y polipastos para minas. En tecnología de pequeña y mediana frecuencia, los académicos nacionales han realizado una gran cantidad de investigaciones básicas sobre la teoría de la conversión de frecuencia. Ya en la década de 1980 se había introducido con éxito la teoría del control de vectores. En vista de las características multivariables, de acoplamiento fuerte y no lineales de los motores de CA, se utilizan métodos de desacoplamiento lineal y no lineal para explorar la estrategia de control de la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia del motor de CA.
En la década de 1990, con el uso de microcontroladores de alto rendimiento y tecnología de procesamiento de señales digitales, los académicos nacionales siguieron las últimas estrategias de control extranjeras y adoptaron SPWM y espacio de inyección de armónicos de alto orden basados en las características de inducción de CA. motores. El algoritmo de control adopta control difuso y utiliza la teoría de redes neuronales para observar la resistencia del rotor, el enlace de flujo y el par del motor de inducción en línea, lo que proporciona una investigación básica útil para la realización de un sistema de regulación de velocidad de frecuencia variable de CA sin sensores de velocidad. En la aplicación de nuevos dispositivos electrónicos de potencia, debido al uso de dispositivos de control total como GTR, GTO, IGBT e IPM, el circuito convertidor principal de pequeña y mediana potencia se ha simplificado enormemente y la tecnología de conexión en serie y en paralelo de alta. -power SCR, GTO, IGBT e IGCT hacen que el alto voltaje sea grande La producción y aplicación de productos inversores actuales se han convertido en una realidad. En cuanto a dispositivos de control, se han implementado aplicaciones que van desde microcontroladores de 16 bits hasta DSP de 32 bits. Los académicos nacionales se han comprometido con la investigación de nuevas estrategias de control para la regulación de la velocidad de frecuencia variable. Sin embargo, debido a que los dispositivos de potencia semiconductores y los dispositivos DSP dependen de las importaciones, el costo de fabricación de los inversores es alto, no pueden industrializarse y no pueden competir con los buenos. marcas extranjeras conocidas. Casi todos los productos nacionales utilizan control V/f ordinario y sólo unos pocos prototipos utilizan control vectorial. La variedad y la calidad no pueden satisfacer la demanda del mercado y cada año es necesario importar una gran cantidad de convertidores de frecuencia de alto rendimiento.
Entonces, la situación industrial de la tecnología nacional de regulación de velocidad de frecuencia variable de CA es la siguiente: (1) La investigación básica sobre la estrategia de control del convertidor de frecuencia no está lejos de la de los países extranjeros. (2) La tecnología general del inversor está al revés. Aunque muchas unidades nacionales han invertido una cierta cantidad de mano de obra y recursos materiales, no han formado una determinada tecnología y escala de producción debido a la dispersión del poder. (3) La fabricación de dispositivos de potencia semiconductores para productos inversores está casi en blanco. (4) Las industrias de apoyo e industrias relacionadas se están quedando atrás. (5) La producción y las ventas son pequeñas, la confiabilidad y el nivel de proceso son bajos.
2. La dirección de desarrollo futuro de la tecnología de control de velocidad de frecuencia variable
La tecnología de control de velocidad de varias frecuencias se está desarrollando principalmente en dos direcciones: primero, lograr un alto factor de potencia, alta eficiencia y sin interferencias armónicas; ¿Desarrollar una alta compatibilidad electromagnética? ¿Electrodomésticos ecológicos? El segundo es desarrollar la profundidad y amplitud de las aplicaciones de convertidores de frecuencia.
Con el desarrollo continuo del campo de aplicación de los convertidores de frecuencia, la importancia de la tecnología de regulación de la velocidad de conversión de frecuencia en la economía nacional de un país será cada vez más obvia. Se puede esperar que la aplicación y popularización de la teoría de control moderna y la tecnología de inteligencia artificial en la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable le darán una mayor vitalidad y un mayor contenido técnico. Sus direcciones de desarrollo incluyen las siguientes: (1) lograr un control de alto nivel; (2) desarrollar convertidores de energía limpios; (3) reducir el tamaño de los equipos; (4) control digital de alta velocidad; (5) simulación y asistido por computadora; tecnología de diseño. Prueba de papel.
Aplicación de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable
En cuanto a la aplicación de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable en China, en términos generales, es un proceso del experimento a la práctica, de esporádico a grande. -escala, y desde auxiliar Desde el sistema hasta el dispositivo de producción, desde simplemente considerar el ahorro de energía hasta mejorar integralmente el nivel del proceso, desde el control manual al control automático, desde baja presión y capacidad media pequeña hasta alta presión y gran capacidad, en una palabra , desde pruebas de tesis de bajo nivel hasta pruebas de alto nivel. Nuestro país es un gran consumidor de energía, y el 60% de la electricidad generada la consumen los motores. Según estadísticas relevantes, en mi país hay aproximadamente 42 millones de ventiladores, bombas de agua y compresores de aire, con una capacidad instalada de aproximadamente 110 millones de kilovatios. Pero la eficiencia de trabajo real es sólo del 40-60%, y la pérdida de energía representa el 40% de la generación total de energía. La experiencia demuestra que la aplicación de tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable puede ahorrar energía eléctrica.
Información relevante muestra que existen ocho tipos de bombas y ventiladores en las centrales térmicas de mi país, con una capacidad total de 12.829MW y un consumo total anual de electricidad de 450. Doscientos millones de kilovatios hora. También hay bombas y ventiladores con una capacidad total de aproximadamente 391,3 MW que requieren modificaciones para ahorrar energía. Tras la transformación, se espera que el ahorro anual de electricidad alcance el 25%. Prueba de papel. 6,9 mil millones de kilovatios-hora; las empresas metalúrgicas también son grandes consumidores de energía en China, con un consumo de energía por unidad de producto tres veces mayor que el de Japón y 4,5 veces mayor que el de Francia. 9 veces y 1,9 veces en la India. Las empresas metalúrgicas utilizan una gran cantidad de ventiladores y bombas de agua. La implementación de la transformación de conversión de frecuencia no solo puede ahorrar mucho energía, sino también mejorar la calidad del producto.
Referencia
[1] He Qinghua, Chen Daobing. Manejo y mantenimiento rutinario de fallas comunes de los inversores [J]. Inverter World, 2009, (04).
Long Zhuomin, Luo Xuelian. Diseño antiinterferencias del sistema de regulación de velocidad de conversión de frecuencia matricial [J] Inverter World, 2009, (04).
También te pueden interesar:
1. Trabajos de ciencia eléctrica
2. Trabajos de tecnología de aplicaciones electrónicas
3. Documentos técnicos de aplicaciones
4. Documentos técnicos de aplicación de inversores
5. Documentos técnicos de operación de subestaciones
6.