变频技术原理及其相关应用介绍

　　1.变频技术原理及国内外应用现状

　　变频技术即改变电流频率的技术，在传统的电器设备中所用到交流电频率是不变的，其转速一经启动就不能改变，通过变频技术可以实现设备以不同的转速运转来适应不同的生产需要。变频技术的发展历经了各种电器器件的更新换代，从SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）到今天的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶闸管），器件的不断更新促使电力变换技术的持续发展。而在变频技术控制方面，上世纪70年代脉宽调制变压变频调速研究首先进入人们的视野，80年代中期鞍形波脉宽调制变压变频调速模式作为脉宽调制变压变频调速的优化模式被提出，80年代后期又出现了矢量控制变频调速和直接转矩控制变频技术。调速系统的集成度越来越高，以单片机为基础又研究出了数字信号处理器、精简指令集计算机和高级专用集成电路等。

　　高压变频器早起由于受电子电器设备耐压性弱的影响，一般采用高-低-高模式，即高压经过变压器降压后通过低压变频器变频，最后通过升压变压器升压供给高压变压器，这样一个流程使得变频器设备体积过大，耗能也增加。1980年日本东芝电气公司成功研制了1800kW的交-交方式高压变频器。1981年德国西门子公司研制出4000kW的交-交方式的高压变频器。此后，法国阿尔斯通、美国AB、日本三菱和日立等公司也相继推出自己的高压变频器设备。20世纪90年代初，我国在自行开发和研制的高压变频器方面取得了很大成绩，在钢铁行业和电力行业得到很好的应用。交-交变频调速系统的迅猛发展，在大型机电设备调速中得到广泛应用［1］。

          2.变频技术应用特点

　　（1）调速。在煤矿生产中，提升机一般采用转子串电阻方式调速，调度范围小，精度低以及安全性能低，在减速和下放时，需要投切动力制动直流电源，容易造成设备损坏，设备维修量大;采用变频调速，运行可靠性可较大提高，运行故障率降低，操作员操作简便，减少了设备维修量，提高了设备的调速性能。

　　（2）节能。在煤矿生产中，风机、水泵、压缩机等调节流量时，通常采用的办法是调节阀门（气门）开度来实现，很不经济。若通过变频器控制转速来调节风量、流量，将会起到节约能源、提高经济效益的作用。

　　（3）其它。变频器在煤矿生产应用中还有利于产品的标准化，电机设备的防爆化，电源设备体积减小等特点。

　　3.变频技术在空压机中的应用

　　当前空压机的使用现状存在以下缺陷：1.启动方式。使用直接启动或者用转子串电阻起动方式起动，设备起动时电流大，对电网和机械设备造成较大的冲击，大大缩短机械设备的寿命。2.压风系统采用开环方式。设备压力系统通过压力调节器来调节空压机的载荷与卸荷。压风系统若采用开环控制方式，供风压力会在上、下限之间波动，不能保证设备恒压供风。这种运行方式将频繁地起动设备和电动机，对电网和机械设备造成巨大的冲击，设备的寿命大为缩短，设备维护量增加。

　　对其进行变频改造方案：1.选用变频设备启动。2.变频设备有压力闭环控制及开环控制手动调节两种控制方式，有一个开关可以进行选择。