三菱變頻器在啤酒生產線上的應用電氣自動化專業(yè)

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1、論文題目：三菱變頻器在啤酒生產線上的應用 摘要 隨著電力電子元件的迅速發(fā)展，變頻調速的應用己越來越廣泛。交流電機變頻調速是當今節(jié)約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數，以及優(yōu)異的調速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。 關鍵詞： Abstract Key words: 目錄 第一章 緒論……………………………………………………………………………… 1.1研究背景…………………………………………………………………… 1.2

2、研究目的和意義…………………………………………………………… 1.3研究的思路和方法………………………………………………………… 第二章 理論綜述………………………………………………………………………… 2.1變頻器的功能界定及常用規(guī)格…………………………………………… 2.2變頻器的工作原理及作用………………………………………………… 2.3啤酒生產線的發(fā)展現狀…………………………………………………… 2.4三菱變頻器與啤酒生產線的關系………………………………………… 第三章 三菱變頻器概況………………………………………………………………… 3.1公司

3、和產品簡介…………………………………………………………… 3.2三菱變頻器的技術分析…………………………………………………… 第四章 三菱變頻器在啤酒生產線的應用……………………………………………… 4.1總體思路…………………………………………………………………… 4.2三菱變頻器的核心技術…………………………………………………… 4.3三菱變頻器使用現狀……………………………………………………… 4.4 啤酒生產線現狀…………………………………………………………… 4.4.1分析啤酒生產線的需求………………………………………………… 4.4.2

4、分析三菱變頻器的優(yōu)缺點……………………………………………… 4.4.3分析三菱變頻器的使用范圍…………………………………………… 4.4.4實例分析及問題評估…………………………………………………… 第五章 結論與討論……………………………………………………………………… 5.1結論………………………………………………………………………… 5.2討論………………………………………………………………………… 參考文獻：……………………………………………………………………………… 攻讀學位期間公開發(fā)表論文…………………………………………………………… 致謝……………

5、………………………………………………………………………… 第一章 緒論 1.1研究背景 隨著電力電子元件的迅速發(fā)展，變頻調速的應用己越來越廣泛。交流電機變頻調速是當今節(jié)約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數，以及優(yōu)異的調速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。 本文將針對三菱變頻器的發(fā)展變化，結合現代科技應用對于啤酒生產線的作用和意義。事實上，節(jié)能高效的三菱變頻器工作原理是：外部端子調速可分為模擬量調速和多段速調速。模擬量調速可用電壓DC0~10V

6、或電流DC4~20mA，進行無級調速。多段速采用外部輸入端子 SD﹑STF﹑RL﹑ RM﹑RH，進行三段速調速。RL﹑RM﹑RH是低﹑中﹑高三段速速度選擇端子，SD是輸入公共端，STF是啟動正轉信號。通過編程，PLC根據操作臺發(fā)出的信號，選擇控制方式：模擬量調速或多段速調速。而且三菱變頻器的多段速調速比模擬量調速有較高優(yōu)先級。 而在目前的啤酒市場，價格戰(zhàn)、原材料成本戰(zhàn)也越來越競爭激烈，如果提高企業(yè)利潤和節(jié)省成本，除了減少渠道流通等營銷策略外，技術的提升和節(jié)能設備的使用成為企業(yè)必須要面臨的改革之路。 1.2研究目的和意義 由于在目前的啤酒市場，價格戰(zhàn)、原材料成本戰(zhàn)也越來越競爭激烈，

7、如果提高企業(yè)利潤和節(jié)省成本，除了減少渠道流通等營銷策略外，技術的提升和節(jié)能設備的使用成為企業(yè)必須要面臨的改革之路。筆者將以三菱變頻器為技術范本，探討其在啤酒生產線上的應用，以此為企業(yè)降低成本，提高利潤的目的。 以此類推，三菱變頻器對于未來產品發(fā)展和工藝流程的影響和改進趨勢。 1.3研究的主要內容及框架 本文以三菱變頻器為研究對象，依據變頻器的相關理論，對啤酒生產線上的三菱變頻器進行應用的研究。全文共分為5章。第1章緒論，主要提出本文的研究背景、內容、意義以及相關的理論方法；第2章闡述了變頻器相關理論知識，為三菱變頻器的應用提供了理論依據；第3，4章是本文的重點。主要依據三菱變頻器

8、的操作流程，分析其在啤酒生產線的應用效果和疑難問題。最后通過案例分析對三菱變頻器的應用方案進行評估，找出最合適的使用范圍。。第5章對整篇論文做以總結并提出改進的方向。 第二章 理論綜述 2.1變頻器的功能界定及常用規(guī)格 2.1.1變頻器的概念： 變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力傳動元件。 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。 2.1.2變頻器的構成： 如圖所示，變頻器

9、有四個部分組成： 序號 1 2 3 4 組成部分 整流單元 高容量電容 逆變器 逆變器 功能闡述 整流單元將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。 高容量電容存儲轉換后的電能。 逆變器由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。 控制器按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅動交流電動機。 2.1.3變頻器的控制方式 低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。 序號 1

10、 2 3 4 5（研究中） 名稱 1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式 電壓空間矢量(SVPWM)控制方式 矢量控制(VC)方式 直接轉矩控制(DTC)方式 矩陣式交—交控制方式 功用 在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。 以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。 將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。

11、 其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。 優(yōu)點 結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求。 引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。 通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。 新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能。省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算，該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。1985年，德國魯爾大學的

12、DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。 由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。 缺點 沒有直流電動機硬，動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調速性能都不如意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差。 控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉矩的調節(jié)，所以系統性能沒有得到根本改善。 由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。 輸入功率因數

13、低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限運行 該技術目前雖尚未成熟。 2.2變頻器的工作原理及作用 2.2.1變頻器的工作原理 由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可以看出，在變頻調速時，電動機的磁路隨著運行頻率fX是在相當大的范圍內變化，它極容易使電動機的磁路嚴重飽和，導致勵磁電流的波形嚴重畸變，產生峰值很高的尖峰電流。 因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和

14、電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為額定電流6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。 電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 工頻電源變換為直流功率的“整流器” 主電路是給異步電動機提供調壓調頻

15、電源的電力變換部分 將直流功率變換為交流功率的“逆變器” 吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路” （1）整流器 　　最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。 （2）平波回路 　　在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 （3）逆變器 　　同

16、整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。 　　控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。 　?。?）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 　?。?）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、

17、電流等。 　　（3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。 　?。?）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。 （5）保護電路：檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 2.2.2變頻器的作用 （1）變頻節(jié)能 　　變頻器節(jié)能主要表現在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除

18、達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。 　?。?）功率因數補償節(jié)能 　　無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。 　?。?）軟啟動節(jié)能 　　電機硬

19、啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。 從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中，電動機在啟動時，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統在設計時在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有

20、必要的。變頻器可實現電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節(jié)能調速的目的，而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。 2.3啤酒生產線的發(fā)展現狀 2.4三菱變頻器與啤酒生產線 2.4.1變頻技術歷史背景 變頻技術誕生背景是交流電機無級調速的廣泛需求。傳統的直流調速技術因體積大故障率高而應用受限。 變頻歷史\序號 1 2 3 4 5 時間 20世紀60年代以后 20世紀70年代開始 20世紀80年代以后 20世紀80年代中后期 步入21世紀后 發(fā)展情況 電力電子器件普遍應用了晶閘管及其升級產品。但其調速性能遠遠無法滿足需

21、要。 脈寬調制變壓變頻(PWM－VVVF)調速的研究得到突破 微處理器技術的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實現。 美、日、德、英等發(fā)達國家的 VVVF變頻器技術實用化，商品投入市場，得到了廣泛應用。 國產變頻器逐步崛起，現已逐漸搶占高端市場 　　單元串聯型變頻器 　　這是近幾年才發(fā)展起來的一種電路拓撲結構，它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設計，由于采用功率單元相互串聯的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接驅動交流電動機，無需輸出變壓器，更不需要任何形式的濾波器。 　　整套變頻器共有18個功率單元，每相由6臺功率單元相串聯，并組成Y形連接，直接

22、驅動電機。每臺功率單元電路、結構完全相同，可以互換，也可以互為備用。 　　變頻器的輸入部分是一臺移相變壓器，原邊Y形連接，副邊采用沿邊三角形連接，共18副三相繞組，分別為每臺功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有6副三相小繞組，之間均勻相位偏移10度。 　　該變頻器的特點如下： 　?、?采用多重化PWM方式控制，輸出電壓波形接近正弦波。 　?、?整流電路的多重化，脈沖數多達36，功率因數高，輸入諧波小。 　?、?模塊化設計，結構緊湊，維護方便，增強了產品的互換性。 　?、?直接高壓輸出，無需輸出變壓器。 　?、?極低的dv/dt輸出，無需任何形式

23、的濾波器。 　　⑥ 采用光纖通訊技術，提高了產品的抗干擾能力和可靠性。 　?、?功率單元自動旁通電路，能夠實現故障不停機功能。 　　隨著現代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術革命。交流調速取代直流調速，計算機數字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機 變頻調速是當今節(jié)約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數，以及優(yōu)異的調速和啟制動性 能等諸多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。 以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構成，缺點很多，諧波大， 對電網和電機都有影響。近年來，

24、發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實現PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數也有很大程度的提高。 第三章 三菱變頻器概況 3.1公司和產品簡介 3.2三菱變頻器的技術分析 第四章 三菱變頻器在啤酒生產線的應用 4.1總體思路 4.2三菱變頻器的核心技術 4.3三菱變頻器使用現狀 4.4 啤酒生產線現狀 4.4.1分析啤酒生產線的需求 4.4.2 分析三菱變頻器的優(yōu)缺點 4.4.3分析三菱變頻器的使用范圍

25、 4.4.4實例分析及問題評估 物理環(huán)境 　　1)工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 　　2)環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。 　　3)腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、

26、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況下，應把控制箱制成封閉式結構，并進行換氣。 　　4)振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。 電氣環(huán)境 　　1)防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外

27、，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統無法工作，導致控制單元失靈或損壞。 請登陸：輸配電設備網 瀏覽更多信息 　　2)防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護，但是，如果輸入端高電壓作用時間長，會使變頻器輸入端損壞。因此，在實際運用中，要核實變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時要有穩(wěn)壓設備，否則會造成嚴重后果。 　　接地 變頻器正確接地是提高控制系統靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好，接地導線截面積應不小于2mm2，長度應控制在20

28、m以內。變頻器的接地必須與動力設備接地點分開，不能共地。信號輸入線的屏蔽層，應接至E(G)上，其另一端絕不能接于地端，否則會引起信號變化波動，使系統振蕩不止。變頻器與控制柜之間應電氣連通，如果實際安裝有困難，可利用銅芯導線跨接。 　　防雷 在變頻器中，一般都設有雷電吸收網絡，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞 。但在實際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器的吸收網絡是不能滿足要求的。在雷電活躍地區(qū)，這一問題尤為重要，如果電源是架空進線，在進線處裝設變頻專用避雷器(選件)，或有按規(guī)范要求在離變頻器20m的遠處預埋鋼管做專用接地保護。如果電源是電纜引入，則應做好控制室的防雷系統，

29、以防雷電竄入破壞設備。實踐表明，這一方法基本上能夠有效解決雷擊問題。九、變頻器供電系統的諧波治理與無功功率補償　隨著變頻器的廣泛應用，變頻器供電系統的諧波治理與無功功率補償的意義逐漸被人們所認識。變頻器供電電源按傅立葉級數可以分解為基波有功電流，基波無功電流，諧波和間諧波電流。 　　基波無功電流占用電網容量；導致網壓波動；在供配電設施產生熱損耗；降低了供配電設施運行可靠性。 　　諧波和間諧波的集膚效應使輸電線等效截面積變小，線路損耗增加；鐵芯中附加高頻渦流損耗；諧波和間諧波電流導致網壓波形畸變和輻射干擾，引起同一電網下其它負載出力減小，損耗增加，甚至誤動作。 　　變頻器用量較大的車

30、間，用電容器直接進行無功力率補償雖然可以大副度降低基波無功電流，但是必然出現諧波放大現象。這時，供電電流和電容器電流中諧波和間諧波電流大副度增加，電容器由于超溫和過壓而損壞，供電變壓器溫升加大。為避免諧波電流大副度增加，電容器由于超溫和過壓而損壞，供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大，諧波治理與無功功率補償必須同時進行。 　　從基波無功電流，諧波和間諧波電流的危害上可看出：采用就地諧波治理與無功功率補償可以獲得最大的效益。根據我們的經驗，采用就地諧波治理與無功功率補嘗，一年或一年半時間即可從節(jié)能中回收全部投資。 　　2變頻器供電系統的諧波治于是與無功功率補償方法 　　根據變頻器分類，

31、變頻器供電系統的就地諧波治理與無功功率補償裝置分為： 　　含各次濾波器的TSC動態(tài)無功功率補償裝置；6%電抗的TSC動態(tài)無功功率補償裝置固定投入各次濾波器的裝置，由于有源濾波器技術和價格的原因，目前還難在國內推廣。 　　2.1 交-直-交電流型變頻器 　　電網通過可控硅三相全控橋給變頻器供電，功率因數角約等于控制角a。供電電流包含6±1次諧波(K=1、2、3…)，并且在直流電流無脈動的理想情況下，n次諧波電流含量是基波電流的1/n。實際上，直流電流脈動導致五次諧波和七次諧波含量增加，大于七次諧波的高次諧波含量減少。就地實現諧波治理和無功功率補嘗是安裝含各次濾波器的TSC動態(tài)無功功率

32、補償裝置。裝置中計算機根據基波無功功率投入一定數量的五次、七次、十一次和十三次濾波器。濾波器對基波呈容性，補償基波無功功率；濾波器對諧波呈現很小的電感，濾除各次諧波無功功率。 　　2.2 交-交變頻器 　　電網通過可控硅三相可逆整流橋給變頻器供電，功率因數很低。從電電流不僅包含6K±1次諧波(K=1、2、3…)，還在諧波附近出現間隔為變頻器輸出頻率的間諧波。用五次、七次、十一次和十三次濾波器可以濾除諧波，但是濾波器器對一些間諧波呈容性，必然產生間諧波放大現象。 　　來源:輸配電設備網 　　就地實現諧波、間諧波治理和無功功率補償是安裝6%電抗的TSC動態(tài)無功功率補償裝置。特點是對

33、五次和五次以上諧波和間諧波都呈感性，沒有諧波放大現象。對五次、七次諧波和五次、七次諧波附近的間諧也有一定的濾波效果。 　　2.3交-直-交電壓型變頻器 　　電網通過三相二極管整流橋給變頻器供電，功率因數大于0.97。由于二極管整流橋僅在網壓峰頂開通，對電容器充電，電流波形是導通角較窄的尖鋒。供電電流包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),諧波含量隨進線電抗和直流濾波電抗的電感量增加而減少。一般來說，加電抗器后五次諧波、七次諧波十一次諧波和十三次諧波仍然占40%、35%、25%和20%。 　　對供電變壓器還有其它感性負載的場合，可以安裝含各次濾波器的TSC動態(tài)無功功率補償裝置；對幾乎

34、全是交-直-交電壓型變頻器的車間由于不需要補償基波無功功率需要濾除諧波無功功率，應安裝固定投入各次濾波器的裝置。為了防止輕載過補償對電網電壓的提升，該濾波器應該具有提供的基波容性抗器應在設計時考慮諧波發(fā)熱和過壓問題。 　　3 變頻器供電系統的諧波治理與無功功率補償的原理和應用 　　下面就北京三義電力電子公司MV系列就地TSC動態(tài)無功功率補償裝置和固定投入的濾波裝置的結構作原理作簡要介紹。 　　TSC動態(tài)無功功率補償裝置主回路如圖一所示。其特點是晶閘管電子開關將濾波器投入、退出電網速率為10mS，無功補償動態(tài)響應時間15mS，各次諧波濾除率80%以上。濾波器為L-C串聯濾波器，可以設

35、計成五次、七次、十一次、十三次濾波器或6%電抗濾波器。 　　如果負載相電流分別為ia、ib和ic，其對應無功電流分量的有效值是Iaq(t)、Ibq(t)和Icq(t),采用形電容器接法，線間補償電流的有效值分別為Iab(t)、Ibc(t)和Ica(t)。線間應投入多少單位電容量nab(t)、nb(t)和nca(t)的計算方法如下：3.1從包含諧波的負載相電流ib和ic中計算負載三相無功電流Iaq(t)、Ibq(t)和Icq(t)： 　　式(1)中Kd為動態(tài)微分系數，無功電流變化小時Kd=o,以保證檢測精確性；無功電流變化大時，Kd=1,以保證檢測的快速性。 　　式(2)中A為檢測系

36、數矩陣，其中sin與電網相電壓Ua同步。 　　3.2根據負載三相無功電流計算三相補償電流Iab(t)、Ibc(t)和Ica(t): 式(3)中為某路電容器全部投入的補償電流Imax與實際補償電流的差值。 　　3.3根據三相補償電流和網壓計算各路應投入多少單位電容naq(t)、nbq(t)和ncq(t): 式(4)中UabUbcUca為電網線電壓有效值，Xc為單位電容器50Hz的容抗。 　　為降低輻身干擾，選用鐵芯電抗器。裝置的核心技術是晶閘管電子開關高速率將濾波器投入、退出電網平滑無沖擊。裝置內計算機還對散熱器溫度、補償電流、電網電壓和接觸器接點進行監(jiān)視，在無人值守情況下，實現散熱

37、器超溫、補償電流過流和過載、電網電壓氛相和相序錯、接觸器等故障的保護和容錯運行。裝置運行后，不僅使功率因數大于0.95，而且使諧波電流和網壓畸變率均達到GB/T14549-93國家標準。 固定投入的濾波裝置主回咱與圖一類似，只不過晶閘管電子開關換成了接觸器。計算機控制系統按一定次序和時間間隔投入各次濾波器。為避免諧波放大，為減少投切沖擊和防止補償網壓提升，電容量應做得較小，使網壓提升不超過1。5%。實際運行時，諧波電流是基波電流的四、五倍。這對鐵芯電抗器和諧波濾波器都有較高的設計要求。裝置內計算機對補償電流過流和過載、電網電壓缺相和相序錯、接觸器等故障的保護。濾波裝置投入運行后，變壓器輸出電流接近正弦。 第五章 結論與討論 5.1結論 5.2討論 參考文獻： 攻讀學位期間公開發(fā)表論文 致謝