富士變頻器FRN55GL1S-4C

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      近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，許多城市不得不限水限電，因此，每年出巨資進(jìn)行大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。對(duì)于供水泵站而言，目前絕大多數(shù)存在設(shè)備陳舊，工藝及供電設(shè)備老化，自動(dòng)化水平低下，水耗、藥耗、材耗嚴(yán)重等情況。為此，供水泵站的降耗節(jié)能工作已到了刻不容緩的地步。變頻調(diào)節(jié)是現(xiàn)代一種的高效節(jié)能技術(shù)，它集電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一身，可以很好的在供水泵站中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

　　1 變頻器的組成

　　一般家用或工廠電氣設(shè)備多采用交流電源，但這些設(shè)備的控制部分也少不了要采用直流電。把交流變?yōu)橹绷鞣Q為整流，把直流變?yōu)榻涣鞣Q為逆變，用于逆變的裝置稱為逆變器，逆變器是變頻器的核心部件，如圖1。

　　變頻器是由主回路和控制回路兩部分組成的。

　　主回路由整流器（整流模塊）、濾波器（濾波電容）和逆變器（大功率晶體管模塊）三個(gè)主要部件構(gòu)成。控制回路由單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和光隔離電路組成。主回路各點(diǎn)的波形，除輸入電壓外，均不是光滑的正弦波。輸入電流為雙脈沖波，輸出電壓為方波，輸出電流為含有多種高次諧波的正弦波。

　　目前新型變頻器一般都帶有通信接口，可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)變頻器的通信功能，可將上位機(jī)的運(yùn)行指令下達(dá)，也可將變頻器的運(yùn)行狀態(tài)上傳。在需要高精度控制時(shí)，可將反饋信號(hào)反饋到變頻器，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。

　　2 變頻器的控制

　　在風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)用的變頻器采用VVVF控制即恒U/f控制。就是在改變頻率的同時(shí)控制變頻器的輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，在較寬的范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)不下降。因?yàn)槭强刂齐妷篣和頻率f的比所以稱為恒U/f控制。變頻器與電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖2。

　　在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時(shí)，通常要考慮的一個(gè)重要因素是希望保持電機(jī)中每極磁通量為額定值，并保持不變。在交流異步電動(dòng)機(jī)中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)合成產(chǎn)生的。三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)有效值是Eg=4.4f1N1K1Φm，其中Eg是氣隙磁通在定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位是V；f1為定子頻率，單位是Hz；N1是定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；K1為繞組系數(shù)；Φm為每極氣隙磁通，單位是Wb。由此可知，只要控制好Eg和f1，便可以達(dá)到控制磁通Φm的目的。若忽略定子壓降，則繞組外電壓U1≈Eg，U1/f1=4.4N1K1Φm，因此，變頻器要維持磁通只要使U1與f1成比例即可。

　　3 變頻器在供水泵站節(jié)能降耗中的應(yīng)用

　　在自來(lái)水供應(yīng)中，由于用戶對(duì)水量需求的變化，管道中自來(lái)水的流量和壓力是在不斷變化的，如果壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致管線設(shè)備的負(fù)荷過(guò)重，甚至引起爆管事故；如壓力太低則會(huì)導(dǎo)致部分用戶水量不足甚至大面積停水。為了將壓力維持在一定的范圍內(nèi)，自來(lái)水公司所屬的泵站和水廠大都在調(diào)度中心的指揮下采用開(kāi)啟或關(guān)閉水泵的方法來(lái)調(diào)節(jié)管道壓力。但對(duì)于有些需要恒定水壓的地區(qū)，如居民小區(qū)的增壓泵站等，供水量隨時(shí)間的變化很大，采用該方法來(lái)調(diào)節(jié)水壓就顯得比較費(fèi)力。為實(shí)現(xiàn)恒壓供水，這些泵站均采用了變頻器。

　　下面以某小區(qū)的泵站為例，簡(jiǎn)述變頻器的應(yīng)用。

　　該泵站共有4臺(tái)水泵，每臺(tái)電機(jī)的容量為50kW，其中3臺(tái)工作，1臺(tái)備用。具體要求如下：

　　3臺(tái)水泵分別可以調(diào)速和定速運(yùn)行，變頻器只能作1臺(tái)電機(jī)的變頻電源。故各臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)、停止必須互相聯(lián)鎖，以保證可靠切換。

　　兩臺(tái)以上的水泵工作時(shí)，1臺(tái)由變頻器供電，其余由工頻供電，其運(yùn)行有互鎖控制。

　　當(dāng)水壓低于設(shè)定值（目前設(shè)為250kPa）時(shí)，1臺(tái)水泵啟動(dòng)采用變頻器調(diào)速，直至達(dá)到定值，如1臺(tái)電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行（工頻狀態(tài)）壓力仍然達(dá)不到要求，則該水泵切換至工頻供電，第二臺(tái)水泵啟動(dòng)，由變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，直至達(dá)到要求，如還達(dá)不到要求則啟動(dòng)第三臺(tái)水泵。壓力高時(shí)則反之。

富士變頻器FRN55GL1S-4C

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