http://www.kblhh.cn 2009-11-27 09:11 來源:控制工程
沒有人會質疑,變頻驅動器(VFD)在眾多負載和轉速各異的應用實例表現出的令人印象深刻的節能作用。除了能節省動力和能量外,變頻驅動器的效率還有另一個受人關注的原因,與電動機類似,驅動器在部分負載的工作狀態下,其效率會出現大幅的下降。目前電動機已經在高能效方面領先了一步,制定出了測試認證的流程和標準。而要想更全面地看待“電動機系統”的效率,就必須認識到VFD的影響。
最近,Hydro-Québec研究學會(加拿大)的能源技術實驗室在這一工作領域取得了一定的進展。Hydro-Québec的工程師Pierre Angers 主持的“變頻驅動器測試”項目已經分別在2008電動機峰會(瑞士蘇黎世)、2009 MEPSA(澳大利亞悉尼)和2009電動機、驅動器和自動化系統會議(美國佛羅里達奧蘭多)上進行了展示。
圖中所示的是,五種被測品牌的VFD在驅動50馬力(37千瓦)電動機時,在不同轉速條件下效率的變化
其中在扭矩較小和低轉速時效率下降的現象更為明顯,幅度也更大。
Angers說:“目前,十分缺乏公開的非全功率狀態下的VFD效率的數據。同時,也沒有一個公認的VFD效率標準可作為不同品牌的驅動器之間進行比較的參照。”效率通常在100%轉速的狀態下達到最高,而這恰恰不是你選用變速驅動器的原因,因此,大多數標識出來的效率值實際上是“沒有用”的,他解釋道。
該項目的目標是為VFD、電動機和VFD-電動機組合建立效率測試程序,使各種VFD系統間的效率比較成為可能。Angers測試了五種主要品牌的VFD,驅動功率分別為10、50和100馬力(即7.5、37和75千瓦)的3臺感應電動機,在負載和轉速不同的情況下的表現。每個測試在“轉速百分比”在25-100% 和“額定扭矩百分比”在10-100%的范圍之間設置了20個測試點。測試中涉及的驅動器生產商的名稱不會被透露。測試時所測量的效率為輸出與輸入功率之比。
初步結果顯示,VFD系統的效率會有2-8%的浮動,這在低負載低轉速時尤其明顯。VFD效率的品牌差異相比而言幾乎可以被忽略(如圖所示)。而有些因素卻對VFD效率的影響極大,如驅動器的溫度、供電電壓(和電壓失衡)、開關頻率和驅動器選項,例如主動前端、反應器和輸出濾波器。
Angers的研究中有一個有趣的地方,他以額定轉速百分比與扭矩百分比為參考變量,將電動機系統效率的測試結果畫成了一張等高線圖。于是,典型的輸送帶應用在效率等高線圖上就表現為一條水平橫線(扭矩為常數),而泵或風扇應用則表現為三次系統曲線。
這項工作正在成為測試VFD效率草案的基礎。目前兩部建議性的標準正在醞釀之中,它們是加拿大標準《變頻驅動器》(CSA C838)和國際電工協會標準IEC 60034-2-3。
VFD用戶可以通過選擇與負載要求相匹配的電動機轉速來節省能量,同時他們也需要能比較不同品牌電力驅動器的效率,以選擇最適合他們的產品。