2.2 变频器工作原理
(1)变频器调速原理
按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：
n=(1-s)60f/p=n0×（1-s）（P：电机极对数；f：电机运行频率；s：滑差）
从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p)，由于滑差s一般情况下比较小（0-0.05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。
(2)变频器结构原理
以6kV输出电压等级为例，每相由五个额定电压为690V的功率单元串联而成，输出相电压最高可达3450V，线电压达6kV左右。改变每相功率单元的串联个数或功率单元的输出电压等级，就可以实现不同电压等级的高压输出。每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。对于6kV电压等级变频器而言，给15个功率单元供电的15个二次绕组每三个一组，分为5个不同的相位组，互差12度电角度，形成30脉冲的整流电路结构，输入电流波形接近正弦波，这种等值裂相供电方式使总的谐波电流失真低至1%左右，变频器输入的功率因数可达到0.95以上。原理如图4所示。
高压变频器在鹤煤十矿主扇风机上的应用
发布日期：2011-09-30 浏览次数：48441
本文介绍了风光牌高压变频器在鹤壁十矿主扇风机上的应用情况。结果表明，采用国产高压变频器对煤矿主扇风机设备进行调速节能改造，具有良好的经济效益和社会效益。 
图4
(3)变频器输出波形叠加原理：
高压变频器在运行后，将输入的工频的三相高压交流电转化为可以进行频率可调节的三相交流电，其电压和频率按照V/F的设定进行相应的调节，保持电机在不同的频率下运行，而定子磁心中的主磁通常保持在额定水准，提高电机的转换效率。因此多重叠加的应用，高压变频器输出电压的谐波含量很低，已达到常规供电电压允许的谐波含量，同时输出电压的dV/dt较小，不会增加电机绕组的应力，可以向普通标准型交流电动机供电，不需要降容或加输出滤波电抗器，保证了高压设备的通用性。多电平单元串联叠加的三相波形如图5所示。
图5
3 对710KW主扇风机系统变频节能分析
主扇风机属于煤矿通风辅机设备中的高能耗设备，其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只有通过改变风叶的角度来调整风压和风量，造成很大部分能量消耗在节流损失中。针对以上能源浪费的现象，采用高压变频技术对煤矿重要用电设备进行技术改造，是节能降耗提高电机使用效率的有效途径。
3.1现场情况介绍：
鹤煤十矿是一个新建矿井，年生产能力60万吨。由于十矿地质条件复杂，巷道变形严重，生产后期风阻较大，所以根据矿通风部门提供的数据，南翼风机按照容易期风量2332m3/min、风压2400Pa，困难期5524 m3/min、风压4000Pa设计。南翼通风机采用两台轴流式通风机互为备用，风机启动方式为串水电阻降压启动。主扇风机为航空工业沈阳发动机研究所风机厂生产的AGF606-2.2-1.3-2轴流式通风机，转速为990r/min。配备电动机型号为Y5001-6，额定功率710KW，额定电压为6000V，额定电流为83.81A，转速984 r/min。由于建矿时间短，实际需要风量较小，投入运行后通过调整风叶角度在-150运行，由十矿南翼风机特性曲线可看出，风机在全速运行时工作在低效区内（附图6）。通风设备存在较大裕量。经公司测试中心测试，2#风机风量64.71 m3/S、风机负压2750Pa、风机工况效率60.16%、电动机工况功率209.20KW。（由风机特性曲线图也能够直接看出运行效率运离高效区域）针对矿井实际的风量需求，采用调节风叶角度实现风量调整，存在电能严重浪费。
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图4
(3)变频器输出波形叠加原理：
高压变频器在运行后，将输入的工频的三相高压交流电转化为可以进行频率可调节的三相交流电，其电压和频率按照V/F的设定进行相应的调节，保持电机在不同的频率下运行，而定子磁心中的主磁通常保持在额定水准，提高电机的转换效率。因此多重叠加的应用，高压变频器输出电压的谐波含量很低，已达到常规供电电压允许的谐波含量，同时输出电压的dV/dt较小，不会增加电机绕组的应力，可以向普通标准型交流电动机供电，不需要降容或加输出滤波电抗器，保证了高压设备的通用性。多电平单元串联叠加的三相波形如图5所示。
高压变频器在运行后，将输入的工频的三相高压交流电转化为可以进行频率可调节的三相交流电，其电压和频率按照V/F的设定进行相应的调节，保持电机在不同的频率下运行，而定子磁心中的主磁通常保持在额定水准，提高电机的转换效率。因此多重叠加的应用，高压变频器输出电压的谐波含量很低，已达到常规供电电压允许的谐波含量，同时输出电压的dV/dt较小，不会增加电机绕组的应力，可以向普通标准型交流电动机供电，不需要降容或加输出滤波电抗器，保证了高压设备的通用性。多电平单元串联叠加的三相波形如图5所示。
图5
3 对710KW主扇风机系统变频节能分析
主扇风机属于煤矿通风辅机设备中的高能耗设备，其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只有通过改变风叶的角度来调整风压和风量，造成很大部分能量消耗在节流损失中。针对以上能源浪费的现象，采用高压变频技术对煤矿重要用电设备进行技术改造，是节能降耗提高电机使用效率的有效途径。
3.1现场情况介绍：
鹤煤十矿是一个新建矿井，年生产能力60万吨。由于十矿地质条件复杂，巷道变形严重，生产后期风阻较大，所以根据矿通风部门提供的数据，南翼风机按照容易期风量2332m3/min、风压2400Pa，困难期5524 m3/min、风压4000Pa设计。南翼通风机采用两台轴流式通风机互为备用，风机启动方式为串水电阻降压启动。主扇风机为航空工业沈阳发动机研究所风机厂生产的AGF606-2.2-1.3-2轴流式通风机，转速为990r/min。配备电动机型号为Y5001-6，额定功率710KW，额定电压为6000V，额定电流为83.81A，转速984 r/min。由于建矿时间短，实际需要风量较小，投入运行后通过调整风叶角度在-150运行，由十矿南翼风机特性曲线可看出，风机在全速运行时工作在低效区内（附图6）。通风设备存在较大裕量。经公司测试中心测试，2#风机风量64.71 m3/S、风机负压2750Pa、风机工况效率60.16%、电动机工况功率209.20KW。（由风机特性曲线图也能够直接看出运行效率运离高效区域）针对矿井实际的风量需求，采用调节风叶角度实现风量调整，存在电能严重浪费。
3.1现场情况介绍：
鹤煤十矿是一个新建矿井，年生产能力60万吨。由于十矿地质条件复杂，巷道变形严重，生产后期风阻较大，所以根据矿通风部门提供的数据，南翼风机按照容易期风量2332m3/min、风压2400Pa，困难期5524 m3/min、风压4000Pa设计。南翼通风机采用两台轴流式通风机互为备用，风机启动方式为串水电阻降压启动。主扇风机为航空工业沈阳发动机研究所风机厂生产的AGF606-2.2-1.3-2轴流式通风机，转速为990r/min。配备电动机型号为Y5001-6，额定功率710KW，额定电压为6000V，额定电流为83.81A，转速984 r/min。由于建矿时间短，实际需要风量较小，投入运行后通过调整风叶角度在-150运行，由十矿南翼风机特性曲线可看出，风机在全速运行时工作在低效区内（附图6）。通风设备存在较大裕量。经公司测试中心测试，2#风机风量64.71 m3/S、风机负压2750Pa、风机工况效率60.16%、电动机工况功率209.20KW。（由风机特性曲线图也能够直接看出运行效率运离高效区域）针对矿井实际的风量需求，采用调节风叶角度实现风量调整，存在电能严重浪费。
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