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电力驱动器效率的研究

没有人会质疑CONTROL ENGINEERING China版权所有,变频驱动器(VFD)在众多负载和转速各异的应用实例中,表现出的令人印象深刻的节能作用。除了能节省动力和能量外,变频驱动器的效率还有另一个受人关注的原因CONTROL ENGINEERING China版权所有,与电动机类似,驱动器在部分负载的工作状态下,其效率会出现大幅的下降。目前www.cechina.cn,电动机已经在高能效方面领先了一步,制定出了测试认证的流程和标准。而要想更全面地看待“电动机系统”的效率,就必须认识到VFD的影响。
      最近,Hydro-Québec研究学会(加拿大)的能源技术实验室在这一工作领域取得了一定的进展。Hydro-Québec的工程师Pierre Angers 主持的“变频驱动器测试”项目已经分别在2008电动机峰会(瑞士苏黎世)、2009 MEPSA(澳大利亚悉尼)和2009电动机、驱动器和自动化系统会议(美国佛罗里达奥兰多)上进行了展示。
      Source: Institute of Research, Hydro-Québec and Control Engineering.
      图中所示的是,五种被测品牌的VFD在驱动50马力(37千瓦)电动机时,在不同转速条件下效率的变化,
    其中在扭矩较小和低转速时效率下降的现象更为明显,幅度也更大。
    
      Angers说:“目前www.cechina.cn,十分缺乏公开的非全功率状态下的VFD效率的数据。同时,也没有一个公认的VFD效率标准可作为不同品牌的驱动器之间进行比较的参照。”效率通常在100%转速的状态下达到最高,而这恰恰不是你选用变速驱动器的原因,因此,大多数标识出来的效率值实际上是“没有用”的,他解释道。
      该项目的目标是为VFD、电动机和VFD-电动机组合建立效率测试程序,使各种VFD系统间的效率比较成为可能。Angers测试了五种主要品牌的VFD,驱动功率分别为10、50和100马力(即7.5、37和75千瓦)的3台感应电动机,在负载和转速不同的情况下的表现。每个测试在“转速百分比”在25-100% 和“额定扭矩百分比”在10-100%的范围之间设置了20个测试点。测试中涉及的驱动器生产商的名称不会被透露。测试时所测量的效率为输出与输入功率之比。
      初步结果显示,VFD系统的效率会有2-8%的浮动,这在低负载低转速时尤其明显。VFD效率的品牌差异相比而言几乎可以被忽略(如图所示)。而有些因素却对VFD效率的影响极大,如驱动器的温度、供电电压(和电压失衡)、开关频率和驱动器选项,例如主动前端、反应器和输出滤波器。
      Angers的研究中有一个有趣的地方CONTROL ENGINEERING China版权所有,他以额定转速百分比与扭矩百分比为参考变量,将电动机系统效率的测试结果画成了一张等高线图。于是,典型的输送带应用在效率等高线图上就表现为一条水平横线(扭矩为常数),而泵或风扇应用则表现为三次系统曲线。
      这项工作正在成为测试VFD效率草案的基础。目前www.cechina.cn,两部建议性的标准正在酝酿之中,它们是加拿大标准《变频驱动器》(CSA C838)和国际电工协会标准IEC 60034-2-3。
      VFD用户可以通过选择与负载要求相匹配的电动机转速来节省能量,同时他们也需要能比较不同品牌电力驱动器的效率,以选择最适合他们的产品。
(责任编辑:南京快维)
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