电机拖动中变频调速技术的实际应用分析_杨悦.pdf

电机拖动中变频调速技术的实际应用分析杨悦（南京六合中等专业学校，江苏南京211500）摘要：为了改善电力系统的运行可靠性和安全性，基于电机拖动过程对变频调速技术的具体应用展开探讨，以期合理运用变频调速技术降低电力生产过程中的能源消耗，继而在保障用电安全性的同时维护社会经济的良好发展。关键词：电机施动变频调速技术变频器中图分类号：TM306文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0284-02引言变频调速技术是一种利用电源输出频率与电机运行转速之间的关系，通过调整电机产生的电源频率，从而达到改变电机工作转速的技术形式。现如今，变频调速技术不仅被广泛运用到日常工作及生活中，且运用形式也多种多样1。而根据众多控制形式的具体操作又可将之划分为两大类，即非智能控制与智能控制。两类控制形式均在维护电力系统的运行稳定方面发挥着不可替代的重要作用。因此，相关部门也应对两类控制形式的具体运用给予高度重视，以此维护电力系统运行的安全及稳定。1变频调速技术概述1.1基本理论现如今，变频调速技术已然在众多领域得到了较为广泛的运用，而就我国目前所运用的变频调速技术而言，其中虽囊括了诸多技术成果，但究其根本还是围绕着电机学原理。与此同时，研究人员通过对电机学相关内容的分析得知，一台电机在电子绕组磁极对数固定的情况下，一旦改变转速，相应的电源频率也必须做出相应的调整，而在此过程中，电源频率也将随着转速的不断增高而逐渐增大，两者之间呈正相关的关系；反之，当电机的转速降低，电机拖动过程便可采取降低电源频率的方式来展开，由此可见，有关电源频率的调节，电机转速当属最重要的调节量2。1.2技术优势就此前的电机拖动而言，通常选用的电机模式为自流驱动。此类驱动模式在煤矿生产中尤为常见。然而，自流驱动的电机虽在牵引性方面有着较为良好的表现，但仍有诸多不足困扰着实际运行过程，具体表现在以下几方面：一是运行过程会导致电机负载转矩不断增加，而要避免负载超出负荷的情况发生，便只能将转速调低。而在运用变频调速技术前，关于电机转速的调节，工作人员通常会采取以下两种方式：将电阻串联到主回路上、使用直流斩波器。上述方式虽能起到调节作用，但具体运用过程也伴随着诸多问题，如在主回路中串联电阻，虽操作过程较为简便，但也会因能耗的增加而产生更高的成本；而运用直流斩波器虽能降低能源上的消耗，但其本身的缺陷却无法得到改善。以上问题在全面运用了变频调速技术后均得到了有效改善。不仅如此，运用变频调速技术还具有以下优势：维护工作方便快捷，无需花费过多时间，同时延长维修的间隔频率；启动转矩较大，调速性能优良；具有良好的节能功效，可节省运行成本；改变转速的过程十分平稳，不会对电网产生较大冲击。1.3有效控制变频调速技术的方法变频调速技术在实际电机拖动中的具体运用主要有两种控制方式：一是基础调制；二是根据实际需求有针对性地选择有效策略。这无疑彰显了变频调速技术运用的灵活性。而就上述两种控制使用方法而言，运用最广泛的当属基础调制法，该方法主要是通过对比分析正弦与载波信号，在检测到正弦信号发生变化时，参考信号脉宽也会做出相应的改变，继而达到调整输出电压的目的。基于上述原理，故基本调制法又被称作正弦脉宽调制法。2变频器电磁兼容性近年来，变频器在电子产品中的频繁运用，使得变频器的电磁兼容设计问题备受关注。就目前而言，变频器的电磁兼容尚有诸多问题有待解决，包括如何免受外界因素干扰、如何避免统一环境下同样设备之间的相互干扰以及如何维持共存电路兼容性等。2.1低压变频就目前而言，电机拖动中的低压变频调速可选择的类型空间还较小，常见的低压变频器的功率均小于500 V。此外，由于功率器件与逆变器的调制方式分别为 IGBT与止弦脉宽，因而使得变频器的输出电压还将受到止弦脉宽调制方式的影响。对此，若要保持变频器频率固定不变，便需确保载波频率的恒定。通常载波频率必须高于调制信号频率的 6 倍以上。与此同收稿日期：2022-08-08作者简介：杨悦（1983），男，江苏南京人，本科，毕业于南京师范大学电气工程及其自动化专业，助理讲师。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.115技术应用2023 年第 2 期时，为避免受变频器输出线路长短的影响，故关于变频设计的选型亦当引起工作人员的高度关注。最后，考虑到电磁干扰大多是因线路传导或辐射向外所致，故为尽可能避免电磁干扰的产生，需将线路缩短，最长也不宜超过 100 m。倘若变频器与电机的接线长度过长，而要缩短输出电压达到波峰值的时间，便要对变频器与电动机的安装场地及线路予以合理设计，这样才能尽可能减少电磁干扰并维护电机拖动的运行稳定。2.2高压变频在高压大功率的调速领域，早期普遍采用电动机定速运行与机械阀门调节的方式。而随着时代的不断发展，诸多新旗舰的出现也加速了变频调速技术的发展，如全控型器件、功率场控晶体管、绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管等。而随着上述器件的再度升级，不同拓扑结构的高频变压器也相继问世。当前，国外几家著名电器公司均研发了高压大容量的变频器产品，如西门子、ABB、罗宾康等。这些公司的大功率变频器产品的电压与电容分别达到了310 kV、2501 000 pF，而直接输出电压更是高达3 300 V。鉴于不同公司所研发的高压大容量变频器产品使用的技术与结构均不尽一致，故也各有其优缺点，如美国洛滨康公司所研发的高压大容量变频器产品便是采用了 IGBT功率单元与串联 H 桥结构，具有成本低、谐波小的特点。至于国内的高压变频器研制，虽起步时间较晚，但经历 10 年的发展也已有数家拥有成熟产品的高压变频器生产厂商。相较于国外产品的多样化，国内的高压大容量变频器产品结构则较为单一，大多是以低压 IGBT、串联多电平 PWM电压原型为主。3变频调速技术在电机拖动中的应用鉴于电力系统中的电力拖动通常包含多个项目，因此，在电力系统运行阶段，电机拖动也会利用自身电压来对输出的电流电压数值加以控制，确保输出电流电压符合电力系统的整体运行要求，为电力系统的安全运行提供保障。此外，电机拖动过程合理运用变频调速技术，还能对电机拖动的运行方式做出有利改变，一方面可让电磁兼容条件变得更加有效，另一方面能使电机拖动电压按照控制速度进行调整。不仅如此，运用变频调速技术本身亦具有独特的优势，如优化电机拖动性能、完善电机拖动功能等。变频调速技术在电机拖动中的具体运用，主要体现在以下两方面，分别是无功补偿与负载标准。3.1无功补偿在电机拖动中应用变频调速技术，为提高电力系统的供电效率，设计人员通常还会加入无功补偿，让负荷变换也得到合理应用，这样便能补偿电机拖动过程中的配电线路及变压器损耗。与此同时，为提高电机拖动的功率因数，也需保证无功补偿设备的先进性，这便需要工作人员具备此方面的专业素养，确保所选用的无功补偿设备能够满足电机拖动的实际运行需求。值得注意的是，无功补偿过程还需与电能功率保持平衡。而要达成以上目标，除了要求无功补偿设备与电机拖动达成一致条件外，相关人员还需遵循就地平衡的原则合理设置分层分区，这样才能确保电机拖动速度调节的正确性，继而在改善电力系统的电压分布同时提升电力系统的电能质量。3.2负载标准现如今，绝大多数的电力系统的电机设备中均安装了大量的半导体器件，虽半导体器件可起到控制、接收、放大信号与能量转换的作用，但因其本身容易发热且会在短时间内出现热负荷超载的现象，继而严重影响到电机拖动的安全性。因此，针对变频调速技术的具体应用，工作人员不仅要对负载标准予以合理控制，也要合理规划负载的标准类型，这样才能最大限度避免热负荷超载问题的发生，继而维护电机拖动的安全及稳定。4有效提高变频技术的可靠性1）结合空气冷却原理，在电机拖动中使用大功率的变频器，随后通过在大功率变频器顶部添加换气扇的方式，将附近的热空气充分排出室外，以此达到控制变频调速环境温度的目的。2）针对变频器的降温处理，工作人员还可结合现场实际设计通风系统，利用通风管道让变频器的降温效率得到提升，以此既能满足电机推动的基本要求，也能防止温度异常的情况出现，继而让变频器的使用时间得以延长并最终达优化变频调速实际运行环境的目的。为确保以上目标的顺利达成，工作人员在选择变频器时应对变频器性能及规格予以仔细审核，确保所选用变频器能够满足电机推动的基本要求。5结语随着社会经济与人们生活水平的不断提升，对于电力的需求量也在不断增加。对此，为维护社会经济的稳定发展，更需合理改善电力系统，确保电力系统的运行安全。与此同时，为促使变频调速技术作用在电机拖动运行中的充分发挥，便要合理选择变频调速装置，这样才能让电机拖动的运行方式得到有效改善，继而在调整速度的同时达到降低电机拖动运行能耗的目的。参考文献1崔俊，许广锡，陈报生.关于交流异步电机“分谐波”变频调速新技术的主要优点J.铁道科技动态，1978（36）：6-10.（下转第 292 页）杨悦：电机拖动中变频调速技术的实际应用分析285机械管理开发第 38 卷参考文献1邓文平.煤矿井下岩溶黄泥带快速掘进技术应用实践J.煤矿现代化，2021，30（6）：26-28；31.2易瑞强.黄陵二号煤矿快速掘进系统的应用J.陕西煤炭，2020，39（5）：120-123.（编辑：王慧芳）Analysis of Rapid Underground Tunnelling SupportZhang Yang（Xishan Coal&Electric Dongqu Coal Mine,Gujiao Shanxi 030200）Abstract:The rapid development of Chinas coal mining sector in recent years is directly related to the widespread use of undergroundrapid excavation technology,but the new challenges to roadway support technology should not be overlooked.In order to meet the needs ofrapid underground excavation support,relevant theoretical research and practical exploration have proliferated in recent years.Based onthis,the Dongqu coal mine is used as a research object to discuss in depth the specific application of underground rapid tunneling supporttechnology for reference.Key words:coal mine;return air tunnel;rapid tunneling supportApplication of Long-Distance Directional Drilling Technology in Coal Mine Exploration andRelease WaterCui Zhen（Shihe Coal Mine,Jinneng Holding Group,Jincheng Shanxi 048205）Abstract:In view of the shortcomings of traditional water exploration and release construction,such as many water exploration holes,largeblindness,long construction p