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變頻驅(qū)動器測試研究取得重要進展

http://www.henanjusheng.com 2009-11-27 09:11 來源:控制工程

  沒有人會質(zhì)疑,變頻驅(qū)動器(VFD)在眾多負載和轉(zhuǎn)速各異的應(yīng)用實例表現(xiàn)出的令人印象深刻的節(jié)能作用。除了能節(jié)省動力和能量外,變頻驅(qū)動器的效率還有另一個受人關(guān)注的原因,與電動機類似,驅(qū)動器在部分負載的工作狀態(tài)下,其效率會出現(xiàn)大幅的下降。目前電動機已經(jīng)在高能效方面領(lǐng)先了一步,制定出了測試認證的流程和標(biāo)準(zhǔn)。而要想更全面地看待“電動機系統(tǒng)”的效率,就必須認識到VFD的影響。

  最近,Hydro-Québec研究學(xué)會(加拿大)的能源技術(shù)實驗室在這一工作領(lǐng)域取得了一定的進展。Hydro-Québec的工程師Pierre Angers 主持的“變頻驅(qū)動器測試”項目已經(jīng)分別在2008電動機峰會(瑞士蘇黎世)、2009 MEPSA(澳大利亞悉尼)和2009電動機、驅(qū)動器和自動化系統(tǒng)會議(美國佛羅里達奧蘭多)上進行了展示。

  圖中所示的是,五種被測品牌的VFD在驅(qū)動50馬力(37千瓦)電動機時,在不同轉(zhuǎn)速條件下效率的變化

  其中在扭矩較小和低轉(zhuǎn)速時效率下降的現(xiàn)象更為明顯,幅度也更大。

  Angers說:“目前,十分缺乏公開的非全功率狀態(tài)下的VFD效率的數(shù)據(jù)。同時,也沒有一個公認的VFD效率標(biāo)準(zhǔn)可作為不同品牌的驅(qū)動器之間進行比較的參照。”效率通常在100%轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下達到最高,而這恰恰不是你選用變速驅(qū)動器的原因,因此,大多數(shù)標(biāo)識出來的效率值實際上是“沒有用”的,他解釋道。

  該項目的目標(biāo)是為VFD、電動機和VFD-電動機組合建立效率測試程序,使各種VFD系統(tǒng)間的效率比較成為可能。Angers測試了五種主要品牌的VFD,驅(qū)動功率分別為10、50和100馬力(即7.5、37和75千瓦)的3臺感應(yīng)電動機,在負載和轉(zhuǎn)速不同的情況下的表現(xiàn)。每個測試在“轉(zhuǎn)速百分比”在25-100% 和“額定扭矩百分比”在10-100%的范圍之間設(shè)置了20個測試點。測試中涉及的驅(qū)動器生產(chǎn)商的名稱不會被透露。測試時所測量的效率為輸出與輸入功率之比。

  初步結(jié)果顯示,VFD系統(tǒng)的效率會有2-8%的浮動,這在低負載低轉(zhuǎn)速時尤其明顯。VFD效率的品牌差異相比而言幾乎可以被忽略(如圖所示)。而有些因素卻對VFD效率的影響極大,如驅(qū)動器的溫度、供電電壓(和電壓失衡)、開關(guān)頻率和驅(qū)動器選項,例如主動前端、反應(yīng)器和輸出濾波器。

  Angers的研究中有一個有趣的地方,他以額定轉(zhuǎn)速百分比與扭矩百分比為參考變量,將電動機系統(tǒng)效率的測試結(jié)果畫成了一張等高線圖。于是,典型的輸送帶應(yīng)用在效率等高線圖上就表現(xiàn)為一條水平橫線(扭矩為常數(shù)),而泵或風(fēng)扇應(yīng)用則表現(xiàn)為三次系統(tǒng)曲線。

  這項工作正在成為測試VFD效率草案的基礎(chǔ)。目前兩部建議性的標(biāo)準(zhǔn)正在醞釀之中,它們是加拿大標(biāo)準(zhǔn)《變頻驅(qū)動器》(CSA C838)和國際電工協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)IEC 60034-2-3。

  VFD用戶可以通過選擇與負載要求相匹配的電動機轉(zhuǎn)速來節(jié)省能量,同時他們也需要能比較不同品牌電力驅(qū)動器的效率,以選擇最適合他們的產(chǎn)品。

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