ABB低压变频器在电厂控制中的应用初探

摘 要：文章首先简要介绍了ABB集团研发并生产的变频器设备以及变频器的相关基本知识。然后分析了变频器的构成、工作原理以及优缺点，最后结合其在化工行业磺酸盐生产装置中的应用分析了变频器的节能效果并对其基本命令以及防护功能进行了总结。

关键词：低压 调节 变频器 节能 控制

低压变频器最早出现在上个世纪六十年代左右，至今已经有了很长的时间。在不断的研究与改进过程中，低压变频器的性能更加全面，稳定性也更好，在很多行业都得到了广泛应用。在社会节能减排的号召下，低压变频器的节能效果受到了更多关注，不断应用于化工行业的各种生产设备中以提高化工生产的节能效果。

一、变频器系列介绍

变频器是由ABB集团研发并生产出来的产品，是一种交流变频器，在全球电机以及变频控制器领域占有重要地位，在工业生产领域得到了广泛应用。变频器主要用于调节和控制三相交流异步电机的转矩和转速，目前ABB集团生产的变频产品主要包括ACS800、ACS350、ACS510、ACS550等多种产品。ACS800变频器的核心技术是直接转矩控制，适用于各种工业领域，主要用于对功率在1.1千瓦到500千瓦范围内交流电机的控制；ACS350变频器适用于物料输送、印刷、食品饮料、纺织以及木工机械等行业，主要用于对功率在0.37千瓦到7.5千瓦范围内交流电机的控制；ACS510变频器适用于冷却风机、隧道和地铁通风机以及恒压供水等领域，其功率为50或者60赫兹；ACS550变频器适用于恒转矩、水泵、风机等设备中。

二、变频器基础知识

变频器是一种将电网所提供的恒频恒压交流电转变为频率和电压都可控的转换器，让电动机在变频电压作为驱动力的情况下更好地运行。

按照变换的环节，变频器可以分为以下几种：（1）交-直-交变频器，先利用整流器将工频交流电转变为直流电，然后再将其变换成频率与电压均能调节的交流电压，又被称为间接式变频器。（2）交-交变频器，即直接将工频交流转换成频率和电压均能调节的交流电压，也被称为直接式变频器。

按电路工作方法的不同，变频器可以分为电流型变频器以及电压型变频器。

按照用途的不同，变频器可以分为单相变频器、通用变频器、三相变频器、高性能专用变频器以及高频变频器等。

根据电压等级的不同，变频器可以分为以下几种：（1）高压变频器，主要包括功率为3KV、6KV以及10KV的变频器；（2）中压变频器，主要包括功率为660V和1140V的变频器；（3）低压变频器，主要包括功率为220V和380V 的变频器。

三、变频器原理与结构

变频器的工作原理：首先将380伏的交流电压整流滤波变为510伏的平滑直流电压，然后让其通过逆变器件将平滑主流电压变为可以调节电压和频率的交流电压，电压可调范围在0伏到380伏之间，频率调节范围在0赫兹到600赫兹之间，以此实现控制电动机速度的目的。ABB 交流变频技术让电机的转速范围得到扩展，显著提高了传动过程的生产效率。

虽然不同型号的变频器结构之间存在一定差异，但是基本构造大同小异，主要包括三个部分：主电路接线端、控制端子以及操作面板。其中主电路接线端情况为：输出端连接电压和频率连续并且可调的电动机，输入端用来接工频电网；控制端子主要包括变频器工作状态指示端子、外部信号控制端子以及变频器的通信接口；操作面板则主要包括键盘和液晶显示屏等组成部分。

四、变频器的主要特点及优缺点

ABB变频器的安装、设置以及使用都非常简单，在很多领域的机械设备中都得到了广泛应用，因此也被称为标准变频器。其流程界面可以与现场总线通用，规格设计、维护与调试等也都有通用的软件工具，供电电源的连接更加灵活，具有静态无功补偿功能。此外，ABB变频器还具有性能稳定、控制技术水平优越、组合功能丰富等优点。

但同时，ABB变频器也存在着其自身的缺点，比如抗谐波干扰能力还不够高、电机声音比较尖锐、运行时电机温度略高以及造价、维护要求都比较高。

五、变频器的应用效果与节能效果

ABB变频器目前已经在各个领域得到应用，具有良好的应用效果与节能功能，本文以ABB低压变频器在化工行业磺酸盐生产装置中的应用为例详细分析其节能效果。

磺酸盐生产过程中需要用到离心式风机水泵，其轴功率与转速之间有着幂函数关系，转速降低，其消耗的功率就会随之下降。举例来说，对于相同的风机水泵，当转速流量为100%时，其轴功率也为100%，转速流量变为50%时，轴功率也会随之降到50%。如果采用挡板将转速流量控制为50%，依然需要电网提供70%到80%的输电供应，如果通过滑差低效调速将转速流量控制在50%，所需要的输电供应在25%到30%左右，但是如果使用变频高效调速将转速流量控制在50%，则只需要电网提供10%的输电功率即可，节省电能效果非常显著。

六、变频器的常用基本命令以及防护措施

变频器在使用过程中，除了一般设备基本的启动、运转以及停止等指令外，还有多段速运行指令、正转指令以及反转指令等，在这些指令的基础上实现变频器的调速功能。

变频器属于电子设备，其内部构成比较复杂，因此外来固体的进入会对设备的功能造成影响。为了维护设备运行的稳定性，变频器自身还具有防护功能，主要包括固体外来物和水滴防护两种，并且分一定等级。第一级，防护直径超过50毫米的固体外来物的进入以及垂直落下水滴对设备的损害；第二级，防护直径超过12.5毫米的固体外来物的进入以及当柜体存在15度的倾斜角时垂直落下水滴对设备的损害；第三级，防护直径超过2.5毫米的固体外来物的进入以及当柜体存在60度的倾斜角时垂直落下水滴对设备的损害。

七、结束语

综上所述，低压变频器是一种具有性能稳定、控制技术水平优越、组合功能丰富等优点的多效设备，其在工业中的应用可以有效发挥节省电能的作用，对于社会的可持续发展以及工业节能减排具有重要意义。

参考文献

[1]梁沛然.浅析高压变频器在大型火力发电厂节能中的应用[J].煤，2010（07）.

[2]王德选，陈秀玲.浅谈变频器的优点和发展[J].民营科技，2011（02）

[3]沈亚军.低压变频器的选型与应用[J].科技资讯，2011（15）

[4]赵利.浅析变频器的安装与调试[J].数字技术与应用，2011（03）