变频器在电厂循环水泵改造中的应用

[摘 要]随着电厂循环水泵改造要求的不断提高，研究变频器在其中的应用凸显出重要意义。本文首先介绍了变频器在电厂循环水泵改造中的关键性技术，分析了变频器在电厂循环水泵中的变频改造，并结合实践几经验，研究了变频器控制在水泵中的优化。

[关键词]变频器；电厂；循环水泵；改造；应用

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0229-01

一、前言

作为电厂循环水泵改造中的重要设备，变频器的应用在近期得到了长足的发展和进步。该项课题的研究，将会更好地提升变频器的实际应用水平，从而有效优化电厂循环水泵改造的最终整体效果。

二、变频器在电厂循环水泵改造中的关键性技术分析

1.死区补偿技术

分析电压脉宽调制变频器电压脉宽调制变频器现如今在各种电机控制的场合得到应用。为了制止变压器逆变器在相同的一个桥壁上上下两功率的器件捣毁变频器逆变器，需要人为控制信号，加入到死区的时间，在死区时间内截止这两个器件。这种行为被称作人为控制死区的时间。除此之外，变压器逆变器在进行工作时，开关的时间存在着不同程度的延迟，尤其是在关断的情况下时间会延迟的更长。对已经确定的开关器件，关断和开通的时间器件是不受调控的，这种行为被称为关断死区时间。

2.滑差补偿技术

电压输入的频率比较高时，异步电机的滑差就比较小，当电压输入的频率比较低时，异步电机的滑差就比较大，对滑差频率的补偿尤其是在低频率运行时有非常重要的意义。最直接的滑差补偿技术就是根据转矩计算值电流减少或者增加额定频率，目的就是为了达到补偿速降，但是补偿数值的计算是依赖于电机和电流值的计算参数，比如电感值和电阻等，这些参数尤其是电阻值会随着温度的变化而不断地增加范围，有的甚至达到100%以上，这种滑差补偿方式的缺点是稳定性差。现在比较有效的滑差补偿方式是基于转子磁场定向控制的思想的补偿方法。

3.能量回馈技术

通用变频器的两端并且联系能量进行单元回馈，当电机进行电动运行时，逆变器的开关管被处于封锁状态；当电动机再次处于发电状态的时候，能量会有电机侧回馈的直流侧，致使直流母线电压升高。当直流的母线电压高于电网线的电压峰值时，整流桥会因为承受的反压而关断；如果直流的母线电压可以持续升高并且超过启动的逆变器工作电压VDLH时，逆变器就开始工作，可以将能量直流侧回馈电网中。

4.脉冲优化管理的技术

当信号脉冲与功率脉冲相互实施变频调速系统时，对驱动和主电路中的脉冲序列和脉冲的瞬间过程进行分析，对系统中的换流工程的动态过程进行掌握和研究，对最小的脉宽进行单管，期间最小的脉宽等对于交换电流的影响。进一步提出对于脉冲管理的办法，包括死区、预励磁技术、安全封脉冲以及最小的脉宽等，尤其是针对单独的开关器件工作时间过短使单个器件承受住全边的直流母线现象对安全封互相脉冲，解决器件的参数控制脉冲与离散性同步之间的矛盾。

三、变频器在电厂循环水泵中的变频改造

1.工频与变频间的自动切换的功能

在正常运行初期，变频器将启动相关的变切工程序，实现变频器中变频相工频转化的工序，在变频器转化的过程中，当检测到变频器停止输出后，立即将挡板调节到工频，当变频器运行时需要将挡板打开，因为变频器在运行过程中挡板是处于完全打开的状态，变频器运行在不同的频率，就对应工频运行下的一个变频器挡板开度；同时，另一台风机根据当时的压力自动调节变频输出，最大限度的减小了变频器系统中的波动。变频器切换中对电机的冲击电流在电机额定电流三倍左右，与变频器设置的切换时间相关。

2.瞬时停电再启动功能

当变频器的高压母线进行切换或者变频器母线上大电机起动时会造成高压电网瞬间变动，变频器如果不具备瞬间停止的功能，变频器会立即停机，等待变频器尝试重新起动，会造成巨大的经济损失。DHVECTOL-DI变频器具备的瞬间停电再重新起动的功能，变频器可以根据相关电源恢复时电动机自由旋转的实际速度计算出变频器对应的输出频率，以此频率为起始频率使电动机重新起动并加速到停电前的运行状态，可以实现电机运行的连续性。

3.电机软启动，无冲击电流

DHVECTOL-DI变频器对电机进行软启动，根据电机在施工现场的要求，我们可以改变电机的变频器启动时间和变频点，电机启动曲线，使得电机在带上负载后完好地适应工艺和负载的相关要求，可确保电机的安全运行并延长其使用寿命，节省维护费用。

四、变频器控制在水泵中的优化

1.PID、PLC和模糊控制技术

（一）PID。PID控制器就是比例、积分、微分控制器，远传压力表送来的升、降压电信号在这里经过比例、积分、微分处理就可以控制变频器的输出频率。水压的微小变化都将引起水泵频繁调速，使泵与电动机间连接的橡皮部分易损坏，而且产生超调、振荡现象，也浪费部分电功率。

（二）PLC。PLC是近明并普遍应用的工业微机，实际上是继电器与微处理器的结合体。模糊控制水系统是依用户实际用水需要拟定数学模型、编出程序，通过编程器，实现PLC的程序控制，与变频器、水泵机组、压力表组成闭环调节电路系统，具有全自动、软启动、水压稳、可靠性高、长寿命长、节电率高、成本低及维护方便等优点。

2.变频器在水泵中的节能应用

将变频器应用于水泵系统控制中，可实现系统的闭环控制，如图2。通过在泵的出水管路中设置流量或压力传感器，拾取压力或流量参数，提交PLC控制器与系统需求给定的额定参数比较，PLC控制器比较计算后输出控制信号给变频器，变频器调节动力电源频率f，控制水泵的转速n，从而控制泵的运行状态。

如果泵采用阀门控制，泵的扬程就有一部分需要克服阀门阻力，其功率P就有部分浪费，阀门开度越小，阻力也大，消耗功率越多。变频器的利用，避开阀门的影响，可以有效提升水泵效能。

3.变频调速泵在水泵并联系统中的应用

在实际应用中，多台水泵并联组成泵系统。对多台泵进行变频调节，实现流量控制。但考虑到变频器的市场成本比较高，多台泵采用一对一的变频器控制并不经济，因此，只将一台水泵改为变频调速泵，并联于水泵系统内，其余泵不变频，保持原来工作状态，也能较好地实现并联系统的节能目的。其工作原理为：当水泵并联系统开始工作时，首先启动变频调速泵，流量从零开始增加，直到额定流量；当额定流量超过变频泵的最大流量时，启动非变频泵，变频调速泵得到系统信号反馈后减小转速，使系统输出总流量降到额定要求；同理，当一台变频泵和一台非变频泵不能满足系统要求时，启动第二台，甚至第三台非变频泵。当然，根据系统流量要求的范围不同，还可以选择不同额定流量的泵搭配运行，使系统更经济。

五、结束语

通过对变频器在电厂循环水泵改造中应用的相关研究，我们可以发现，在当前各种条件下，变频器的应用应该引起有关人员的高度关注，要从电厂循环水泵改造的客观实际情况出发，研究制定最为符合实际的变频器应用实施方案。

参考文献

[1] 孙智慧，李伟.压电振动给料技术及装置的研究进展[J].包装与食品机械.2013（03）：55-59.

[2] 巩固，刘松.变频调速技术在水泵控制系统的应用[J].山东煤炭科技.2011（05）：36-38.