畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-變頻器在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

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1、變頻器在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用摘要在工礦企業(yè)中，風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用廣泛，諸如鍋爐燃燒系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、和烘干系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制是全速運(yùn)轉(zhuǎn)，既不論生產(chǎn)工藝的需求大小，風(fēng)機(jī)都是提供固定數(shù)值的風(fēng)量，而生產(chǎn)工藝往往需要對(duì)爐膛的壓力、風(fēng)速、風(fēng)量及溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，最常用的方法是調(diào)節(jié)風(fēng)門或擋板開度的大小來調(diào)整受控對(duì)象。這樣，就是得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了，找成了大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗，而且控制精度收到限制，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。使用變頻器驅(qū)動(dòng)的方案取代了風(fēng)門、擋板控制方案，降低了電動(dòng)機(jī)功耗，達(dá)到了高效節(jié)能和高效運(yùn)行的目的，關(guān)鍵字：風(fēng)機(jī)、變頻

2、調(diào)速、節(jié)能引言26目前風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中存在的問題：(1)設(shè)計(jì)院或用戶在選擇風(fēng)機(jī)設(shè)備時(shí)，通常留有10%~15%的設(shè)計(jì)余量，實(shí)際上系統(tǒng)多數(shù)工作負(fù)荷低于額定負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)備容量不能充分利用，運(yùn)行效率低;(2)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊大，降低了電動(dòng)機(jī)使用壽命；(3)擋板功耗大，浪費(fèi)能源；(4)工作系統(tǒng)很難投入自動(dòng)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)自動(dòng)化水平。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，并且由于近年電力緊張，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)的一個(gè)發(fā)展方向，卓越的調(diào)速性能，使得變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的節(jié)能效果越發(fā)顯著。因此，將風(fēng)機(jī)改為變

3、頻器控制，將傳統(tǒng)的電機(jī)調(diào)速技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合在一起，當(dāng)系統(tǒng)工藝需要風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)速，使電機(jī)在經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)電的效果。變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置的特點(diǎn)：（1）調(diào)速效率高；（2）調(diào)速范圍大；（3）調(diào)速精度高；（4）啟動(dòng)電流小，而且容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。由于可以利用原普通交流異步電動(dòng)機(jī)，所以特別適合對(duì)原有舊設(shè)備的技術(shù)改造，它既保持了原電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠耐用，維修方便的優(yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到節(jié)電的顯著效果，是風(fēng)機(jī)交流調(diào)速節(jié)能的理想方法。目錄一、變頻器技術(shù)概述261、變頻器技術(shù)的發(fā)展2、變頻器的分類3、變頻器的主要

4、組成元件二、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)原理1、風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性2、風(fēng)機(jī)的功率特性三、風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能原理1、風(fēng)機(jī)風(fēng)量和轉(zhuǎn)速及風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系2、風(fēng)機(jī)節(jié)能的計(jì)算3、電機(jī)的機(jī)械特性四、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、二次方律負(fù)載2、風(fēng)量調(diào)節(jié)方法3、風(fēng)機(jī)的容量選擇4、變頻器的容量選擇5、變頻器的運(yùn)行方式選擇6、變頻器的參數(shù)設(shè)置7、風(fēng)機(jī)變變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖五、變頻改造后的效益計(jì)算六、結(jié)束語七、參考文獻(xiàn)26一、變頻器技術(shù)的發(fā)展1、電力電子器件是變頻器發(fā)展的基礎(chǔ)變頻器的主電路不論是交-直-交還是交-交變頻的形式。都是采用電力電子器件作為開關(guān)器件，因此，電力電子器件是

5、變頻器發(fā)展的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，GTR和GTO的問世，脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)也進(jìn)入到了應(yīng)用階段，成為變頻的主要技術(shù)?，F(xiàn)在絕緣柵雙極晶體管IGBT，其優(yōu)良的性能很快取代了GTR。智能功率模塊IPM也被廣泛應(yīng)用，電力電子器件得到了快速的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制是變頻器發(fā)展的支柱，市場(chǎng)需求是變頻器發(fā)展的動(dòng)力，隨著科技的發(fā)展，變頻器技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的主要技術(shù)。2、變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同分類進(jìn)行介紹負(fù)載2.1根據(jù)原理分：交-直-交和交-交兩種，U0p組~50HZP組tN組2.2按相數(shù)：?jiǎn)蜗嗪腿?.3調(diào)壓方式分：脈幅調(diào)制和脈寬

6、調(diào)制2.4輸出波形：方波和正弦波U0U26Tt1、變頻器的主要組成元件3.1功率二極管（D）指能承受高電壓、大電流、具有較大耗散功率的二極管。它與普通的二極管結(jié)構(gòu)、工作原理和伏安特性相似，但是它的主要參數(shù)和選擇原則等不盡相同。（1）伏安特性曲線IDURSMOUD（2）圖形符號(hào)AK3.2晶閘管（SCR）（1）導(dǎo)通條件：在晶閘管的陽極A和陰極K間加正向電壓，門極和陰極間也加正向電壓，晶閘管導(dǎo)通。（2）圖形符號(hào)AGk3.3GTO和GTR3.4絕緣柵雙極晶體管（IGBT）（1）IGBT的主要參數(shù)：最大集電極–發(fā)射極間電壓UCEM最大柵極–發(fā)射極

7、電壓UGEM最大集電極電流ICM開關(guān)頻率等。26二、變頻器調(diào)速驅(qū)動(dòng)原理風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性具有二次方律特征，即轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的二次方成正比變化。在低速時(shí)由于流體的流速低，所以負(fù)載的轉(zhuǎn)矩很小，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，流速加快，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率越來越大。負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL和轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系表示為：TL=T0+KTnL2根據(jù)負(fù)載的機(jī)械功率PL和轉(zhuǎn)矩TL、轉(zhuǎn)速NL之間的關(guān)系，有：PL=TLnL/9550則功率PL和轉(zhuǎn)速NL之間的關(guān)系為：PL=P0+KPnL3上三式中，PLTL分別為電機(jī)軸上的功率和轉(zhuǎn)矩;KT、KP分別為二次方律負(fù)載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。下圖為二次

8、方律負(fù)載的機(jī)械特性和功率特性曲線，可以看出，當(dāng)被控對(duì)象所需風(fēng)量減小時(shí)，采用變頻器降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速NL，會(huì)使電機(jī)的功耗大大降低。n/(r/min)150010002650009.422.745TL/(N·m)a