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高效智能变频控制器简介

发布日期:2019-06-06   来源:《变频器世界》19-05期   作者:赵宗恕   浏览次数:967
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【摘   要】:变频器是使电动机通过调速达到节能的专用设备,应用非常广泛,然而其有一个劣势一直无法克服,即变频器在工作时会产生一种谐波,将电能转换成热能,从而烧毁电机,给工程造成难以挽回的损失。现在国际通用的是脉宽调制原理变频技术,即“SPWM”技术,不过却大大消耗了能量。为了解决这一问题,原哈工大电器教研室主任徐会明教授发明了“SHET”特定消谐式变频技术,可以很好的解决变频器谐波烧毁电机问题,还技术先进,节能效率高,造价低,性能优良,经测验可以替代“SPWM”技术。

 

  关键词特定消谐式变频技术;变频器;谐波

 

 

 

 

1  引言

变频器是使电动机通过调速达到节能的专用设备。电动机要想节能,必须降低转速,降低多少转速,就节约多少电能。我国的电能有63%是被电动机消耗掉的,可见电动机在国民经济中所占的比重相当大。变频器的应用领域很广,凡是电动机需要调速节能的地方都要用到变频器。例如:风机、水泵、空调、起重机、抽油机、车床、电动汽车、大型军舰、轮船、潜艇等推进系统都会用到变频器。

2  谐波问题

目前国内、国际通用的变频技术是:SPWM”技术,即:脉宽调制原理变频技术。我国目前引进、合作、改进的都是这种技术。变频器在工作时,会产生一种很难消除的谐波,谐波是一种无用功,会将电能转换成热能,消耗在电动机上,尤其变频器在低频段工作时,会涌出大量谐波,谐波会将电能转化成热能,消耗在电机的绕组、线圈、铁芯、绝缘上,瞬间会烧穿绝缘,将电机烧毁或烧损。这是变频器自诞生以来的世界难题。因为现有的变频技术,没有抑制谐波的功能,所以导致变频器的效率低下,尤其在低频段工作时耗电尤为突出,不但不节能,反而会大量耗能。为了解决谐波烧损电机的问题,目前都采用在线路里加装与变频器等功率的滤波器或阻抗器,既增加成本,又增加体积。而这些设备,只能抑制部分静态谐波,电动机拖动的负载是动态的,谐波也是动态的,所以,这些设备很难消除动态谐波。为了解决烧电机的世界难题,有的国家把电动机的尺寸和容量加大,称其为变频专用电机,但只是电机承载热量的能力加大,不会烧电机了。而谐波造成的损耗根本没有改变。电机不但不节能,反而因此而加大耗能。

3  SHET”特定消谐式变频技术的优势

原哈工大电器教研室主任徐会明教授发明的SHET”特定消谐式变频技术,是目前国际上最先进的变频技术,它不但技术先进,节能效率高,造价低,而且性能优良,是现有“SPWM”变频技术的更新换代技术。

 SHET”特定消谐式变频技术的优势在于:

1)技术国际领先:通过计算机解高等方程的解,来确定变频开关角的位置。在改变频率的同时,赋予开关角抑制谐波的功能,解决了烧电机的世界难题。关键技术就是解决了让各国技术人员头痛的谐波的抑制问题。我们通过计算机软件的形式,解决了谐波抑制的问题,解决了烧电机的问题,节能效果尤为突出。而现有“SPWM”变频器的开关角是随机的,没有固定位置,也没有抑制谐波的功能。所以在低频段时,耗能大增,不但不节能还会损耗大量电能。

2)可用普通电机(节省了目前国内外采用的专用变频电机)使成本、体积,设备、重量大大减少。

3)输入相同电压,“SHET”特定消谐式变频技术”法比“SPWM”法输出电压提高15%

4)输入相同电压,输出功率最大值,“SHET”法比“SPWM”法高出32%(或电动车爬坡能力增加32%)。

5)用于电动汽车上,蓄电池供给相同负载时,所需蓄电池组数,“SHET”法比“SPWM”法少用蓄电池15%

6)用于电动汽车上,相同条件下,“SHET”法比“SPWM”可多增加行驶里程20%

7同样开关角数可消除的谐波分量多5072%,未被消除的残余谐波幅值减少几倍至几十倍。

8)节能效果达30%72%,比目前国际国内通用变频器“SPWM”技术平均节能提高20%SPWM技术声称可达20%50%,但实际应用由于谐波的影响,在低频段,不但不节能,还大量耗能甚至烧毁电机)。

9)应用领域非常广:只要是应用电动机的领域都可以采用高效节能特定消谐式变频器。除了工业领域应用外,像航天、电动汽车,大型舰船、潜艇的推进技术应用等很多节能领域,都可以让高效节能创新变频器大显身手。

10)成本:比现有变频器低。

11)项目技术水平:国际领先;

12)解决了变频器低频段烧电机的世界难题。

4  课题现状及发展前景

●特定消谐式变频技术是国家自然科学基金立项资助项目;(已完成)

●国家自然科学基金优秀应用成果推广项目;(已完成)

●黑龙江省科技厅立项科技攻关项目;(已完成)

已通过黑龙江省科技厅鉴定,技术达到国际领先水平。

●科技部科技型中小企业技术创新基金无偿资助项目。(已完成)

获国家无偿资助80万元,黑龙江省地方政府配套资金40万元,合计120万元。2007年已完成中试,目前尚需资金,完成控制部分模块的转化工作,争取在半年或一年内,在资金的推动下,实现产业化。用我国自主知识产权国际领先技术,改变我国目前变频器市场被国外技术垄断的状况,实现变频器真正高效节能的领先地位。扬我国威,颂我中华!实现伟大的中国梦!走出国门,打入世界!

市场前景:我国变频器市场每年的销售额约为几百亿元人民币,每年以10%20%的速度递增。随着国家能源的日益枯竭,电力供求矛盾的加剧,节能节电已成为当务之急。如果将特定消谐式变频器用来改变现有变频器,既能创造巨大的经济效益,又能创造巨大的社会效益,将对我国的节能减排做出突出贡献。

我国目前已成为世界第一大石油进口国,而汽车尾气已成为我国持续雾霾天气的重要原因之一。能源的安全已被提到国家战略高度。国务院节能与新能源汽车产业发展规划2012-2020年)提出了重点发展电动汽车的规划,国家为此也出台了节能减排的重大举措。发展电动汽车已成为我国汽车工业发展的必然之路。特定消谐式变频器控制器将是电动汽车调速节能的首选。

如果将此具有自主知识产权的技术应用在电动汽车上,在同等条件下,与现有变频技术相比,不但成本降低,而且,行驶里程会延长20%,或电池组数减少15%、或增加爬坡能力增加32%。节能效果突出。必将为我国电动汽车的发展,做出突出的贡献。 而我国的海洋面积广阔,我们的海军也正在跨入现代化的进程。而大型军舰和潜艇的柴电结合推进系统,却还在应用国外或国内的SPWM”技术构成的变频器进行调速,既增加了很多不必要的设备和成本,又占用了很大的体积和空间,浪费了很多资金。如果应用我们具有自主知识产权的、国际领先的特定消谐式变频技术,将会使我国的海军舰艇,减少推进系统的造价,增加航行里程,实现真正意义上的节能。跨入创新发展、高效节能的新空间。特定消谐式变频器将为我国各领域节能发展,开创一片蓝海;为我国的电动汽车的发展注入新的动力;为我国的军工发展,尤其是海军的发展做出突出贡献。如果将这一先进技术与现有变频器厂合作,将会形成高效节能的更新换代的变频器产品。

SHET”特定消谐式变频技术”,填补了现有世界变频技术处理谐波功能的空白,解决了多年无法解决的烧电机的世界难题;真正实现了变频器的高效节能;开创了由中国人创新发展的世界领先的变频技术新纪元。随着我国现代化进程的加速,电机应用领域将更加广阔,用我们创新的变频技术“撸起袖子加油干”!定将会为我国的节能事业的快速发展,为我国的经济建设,创造出巨大的经济效益和社会效益;为中华民族的伟大复兴,做出突出贡献!

 

                                                                                                   原哈工大特定消谐式变频器课题组

 

 
 
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