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1、内反馈高频斩波调速装置原理及节能分析蔡杰安文1石鑫1卞光排21山东光明热电股份有限公司山东新泰市（271221）2上海科祺调速电气有限公司上海市（200061）摘 要：本文先对电厂送引风机接着重点讲述了内反馈高频斩波调速原理、性能特点、运行情况，最后给出了实际节电效果。关键词：送引风机；内反馈斩波；节能Abstract: the author presented the performance specialities of inner feedback chopper regulation on principle as well as the emphasis and the actual
2、 running in the second setion. Finally , the saving electricity dates are given.Key words: send fan;high pressure frequency convertor;inner feedback chopper;energy saving、前言我公司分别在2005年和2006年新上锅炉为2X75吨，2005年3#炉的引风机 电机（功率为560kw,电丿衣为6kv,额定转速980rpm）采用的是内反馈高频斩波 交流调速装置（型号：SSC-F5060-560）调速方案。投运近一年的生产实践证明，
3、该装置具有调速精度高、设备运行安全可靠、节电效果好的优点。2006年2#炉 引风机电机（功率为560kw,电压为6kv,额定转速980rpm） 一次风机电机（功 率为400KW,电压为6kv,额定转速1480rpm）均采用内反馈高频斩波交流调 速装置（型号：SSC-F5060-560及SSC-F5060-400）调速方案。FI前我公司的厂 用电率由改造前的16.3%下降到I3%o二、内馈电机高频斩波调速系统的工作原理介绍及结构1. 基本工作原理高频斩波部份是一个BOOST升压电路，在斩波电路稳定工作吋，对于某一个占空比D,输入电压Ui与输出电压UC之间，有方程式:Ui二UC （1-D）转子电势
4、为SE20,在转子整流电路电压平衡时，忽略二极管压降，暂不考虑 整流电路的换相重叠压降，有方程式：Kuv . S E20 二 Ui +IdR式中：Kuv 转子电路整流系数S 转差率Id整流电流R 等效的转子整流电路及斩波电路总电阻E20 转子电路开路电压这是一个简化式。由此公式可以定性地分析高频斩波调速系统的工作原理。 在系统工作吋，电容器电压UC基本恒定。在采用晶闸管逆变器时，UC= Kuv Uf COS3O0 （Uf是内馈电机反馈绕组电压）o改变斩波占空比D即可改变 转差率S,也就改变转速。当增大占空比D时，等效的Ui降低，由于机械转动 惯量很大，电机转速瞬间不会变化，所以电动机转子整流电
5、流Id很快增大。电 机电磁转矩相应增大，电机加速，转速升高，转差率S下降，又使电机电流下降, 电磁转矩下降，故乂在新的平衡点达到平衡。当减小占空比吋亦然，S升高会在 新的平衡点稳定运转。这就是高频斩波调速系统的基本工作原理。内反馈电机旨 在加强屯机调速内因而在屯机定子上设计了多绕组，从而去掉了庞大的变用器的 体积，极大的提高了效率。高频变流控制是实现内馈调速的最重要的关键技术， 从根本上解决了逆变器可靠性和功率因数低等诸多问题。通过高频斩波占空比的 调节来控制电机的转速，而逆变器的逆变角恒定在25左右不变，其功率因数 恒定为0. 92。斩波控制容量仅为电机容量的35%,所控电床均为1000V以
6、下的低 电压，且无须外附任何变斥器和滤波器。调速装置谐波量仅为移相控制的三分之O2. 组设备成内馈电机高频斩波调速系统由线绕式内馈调速电机及调速装置组成。内馈调 速电机与普通线绕电机相比，除有定子绕组及转子绕组外，在定子槽内，增添了 一个反馈绕组，取代串级调速装置中的外馈变压器。内馈电机高频斩波调速装置 由转子整流器、高频斩波器、晶闸管相控逆变器及DSP控制器组成。原理图如 图1所示。图1内馈高频波调速系统工作原理图图中QS1、QS2、QS3是运行与维修转换开关，当电动机全速运转时将开关转换 到维修位置，调速装置可以进行维修。维修完毕后，开关转回到运行位置，可继 续调速运行。3. 内反馈式高频
7、斩波调速系统突出的特点内反馈式高频斩波调速装置是与高床电动机配套的高效现代电力电子调速 产詁，适用于内反馈三相异步电动机的调速控制。该装置中的整流器、斩波器、 逆变器等电力电子器件均采用国际上成熟先进的热管散热技术；控制部分安装了 具有智能大功率IGBT模块，采用PWM调节技术，配合固定逆变角的晶闸管（SCR） 有源逆变器，从而有效提高了系统的功率因素并加强了可靠性，使系统的速度调 节性能和调速范围大为提高。带电无扰动检修的操作功能，可在电动机不停车的 情况下将高频斩波调速装置检修，使整机使用时的可靠性人人地提高。本装置配 备的新型大屏幕触摸屏和进口高速可编程控制器（PLC）,使得操作直观方便
8、，参 数设定灵活准确，可以实现计算机远程通讯。综上所述：内反馈式高频斩波调速装置利用现代电子技术，控制电动机转子 （绕线式）感应电流，从而控制转子输出转矩，达到调速H的。与变频调速相比, 调速装置直接接于电机转子回路，工作电圧低，运行稳定可靠，且在低速下仍能 保持较高的功率因数，效率较高；与传统调速方法相比，内反馈式高频斩波调速装置调速时不用改变电机接线即可实现平稳调速，不需额外增加开关，改善开关 运行工况。内反馈式高频斩波调速装置性价比高，节电效果好，极大的降低本公 司的厂用电率。三、内反馈高频斩波调速节能原理由电机学中异步感应式电动机的转速n是由现下式决定的：n=60f (l-s)/p(其
9、中：f是电源频率，s是转差率，p是极对数)。要实现转速的改变必须改变 f、s、p中的任何一个参数。内反馈高频斩波调速就是改变转差率s来实现电机 的调速，可以实现平滑无级调速，调速范囤在50% 100%之间。四、内反馈调速电机节能试验方案、数据记录及数据分析具体的试验方案如下：保证锅炉负荷、一次风量、炉膛负压、风室风压、一 次风风压和引风出口风压两种运行方式(调速和全速)下各电机所消耗的有功功 率。锅炉每十分钟运行参数由试验当值锅炉运行人员负责记录，并且以DCS系统 吋间为准，为当值电气运行人员提供确切的试验吋间，以便于精确的计算出两种 运行方式下各电机-小吋所用的有功功率数值。试验记录如下：表
10、1、3#引风机内反馈调速电机节能试验记录吋间运行方式锅炉负荷(t/h)风门开度有功(度)转速(r/m)一次风量(m3/H)炉膛负压(Pa)风室 风压 (Kpa)一次风压(Kpa)引风出口风压8:39调速65100%087932903-1247. 737.5-27318:49调速66100%88831244-207. 16.9-27018:59调速68100%88631693-527. 297.2-27029:09调速65100%88830990-537.617.4-28539:19调速65100%87631227-767. 697.6-27369:29调速67100%87831784-247.
11、87.5-26899:39:调速65100%25087730729-967. 777.6-26949:40全速6985%099830751-767. 897.8-23439:50全速6586%99831706-4170447.4230210:00全速6588%99831311-957.617.4-250410:10全速6690%99831933-347. 727.5-253810:20全速6588%99830019-607. 787.6-257710:30全速6493%99833205-707. 387.2-268610:40全速6589%312.299837206-397.517.4-274
12、9表2、2#引风机内反馈调速电机节能试验记录吋间运行方式锅炉负 荷(t/h)风门开度有功(度)转速(r/m)一次风量(m3/H)炉膛负压(Pa)风室风压(Kpa)一次风压(Kpa)引风 出口 风压8:42调速70100%84041319-467.47.4-26088:52调速71100%85541132-637.37.4-27989:02调速70100%82440136-1147.57.5-24229:12调速70100%83341244-537.37.3-25229:22调速70100%85241282-907.27.2-27319:32调速72100%84941345-377.27.3-2
13、7189:42调速702709:49全速7258%0100041379-687.37.4-24209:59全速7059%100040258-937.37.4-260410:09全速7059%100040658-317.57.5-266010:19全速7259%100041738-507.27.4-271910:29全速7059%100041969-607. 17. 1-249310:39全速7059%100041316-607. 17.2-259010:49全速70341. 1表3、2#送风机内反馈调速电机节能试验记录吋间运行方式锅炉负 荷(t/h)风门开度有功(度)转速(r/m)一次风量(m3/H)炉膛负压(Pa)风室风压(Kpa)一次风压(Kpa)引风 出口 风压8:42调速70100%114641319-467.47.4-26088:52调速71100%114541132-637.37.4
