電騎士電效管理系統(tǒng)在碎紙機(jī)上的節(jié)能分析

楊瓊來

摘 要：電騎士管理系統(tǒng)全稱為電騎士電機(jī)電效管理系統(tǒng)（3EM-PR），是由亞太電效成功研發(fā)，主要是通過AC-DC-AC拓?fù)渥儞Q，將三相交流整流出平滑的直流電壓，再運(yùn)用PWM控制算法，把直流電壓逆變?yōu)榭煽氐慕涣麟妷骸８鶕?jù)負(fù)載需求，運(yùn)用AsinaNet獨有節(jié)能控制軟件，自動計算最理想的控制曲線，輸出對應(yīng)的功率，滿足負(fù)載的運(yùn)行，最終達(dá)到節(jié)能的效果。電騎士采用電流法控制電騎士電效管理系統(tǒng)的輸出，使電機(jī)出力能夠適應(yīng)變化的負(fù)載，自動調(diào)整電壓、自動轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、進(jìn)行直流制動和死區(qū)補(bǔ)償，可滿足高精度、高復(fù)雜度控制要求，達(dá)到提高功率因素和節(jié)能的效果。

關(guān)鍵詞：電效管理系統(tǒng) 調(diào)整電壓 節(jié)能

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0068-01

PowerRider-PI電騎士電效管理系統(tǒng)適用于負(fù)載連續(xù)變化需要調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行效率的普通三相交流異步電動機(jī)。容量從11kVA到316kVA，可適配電機(jī)功率從7.5kW到250kW。電騎士一般要求安裝于室內(nèi)通風(fēng)良好的場所，垂直安裝可以確保最佳的冷卻效果，如受條件限制臥式安裝時需要增加額外的強(qiáng)制通風(fēng)，電騎士適宜安裝于溫度范圍為-10～40℃，如環(huán)境溫度超過50℃需外部強(qiáng)迫散熱或降容使用，濕度要求低于90%，無水珠凝結(jié)，對振動要求小于0.5G的場所，應(yīng)避免電磁場，無易燃易爆、無腐蝕性氣體和液體的環(huán)境中，環(huán)境較干凈，無灰塵，漂浮性的纖維及金屬微粒。電騎士電效管理系統(tǒng)是適用于多種工況的集高品質(zhì)、低噪音、多功能性通用電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，具有自動節(jié)能運(yùn)行功能，電騎士可根據(jù)設(shè)備負(fù)載的大小自動調(diào)節(jié)電機(jī)的工作狀態(tài)，保持電機(jī)高效節(jié)能運(yùn)行，并且具有自動節(jié)能運(yùn)行功能，電騎士可根據(jù)設(shè)備負(fù)載的大小，自動調(diào)節(jié)電機(jī)的工作狀態(tài)，保持電機(jī)高效率節(jié)能運(yùn)行，并且具有節(jié)電、工頻兩路輸出。該系統(tǒng)采用高品質(zhì)的IGBT、IPM模塊，最大載波頻率可達(dá)15kHz，能實現(xiàn)超靜音運(yùn)行，具有自動電壓調(diào)整、死區(qū)補(bǔ)償、自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、直流制動、停電再啟動等功能，可滿足高精度、高復(fù)雜控制精度要求，并且具有多段速程序運(yùn)行、擺頻運(yùn)行、內(nèi)置PID調(diào)解器，可方便構(gòu)成滿足不同需求的自動化控制系統(tǒng)，電騎士內(nèi)置RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制或比例聯(lián)動控制，具有友好的人機(jī)交互界面，有完善的故障管理和保護(hù)功能。

1 電騎士電效管理系統(tǒng)的主要特點

（1）具有自動節(jié)能運(yùn)行功能，可根據(jù)負(fù)載大小自動調(diào)節(jié)電機(jī)的工作狀態(tài)，保持高效率節(jié)能運(yùn)行；（2）采用PWM控制算法，輸出電流諧波成分少、效率高；（3）采用高品質(zhì)的三菱IGBT、IPM模塊，最大載波頻率達(dá)15kHz，能實現(xiàn)超靜音運(yùn)行；（4）數(shù)字鍵盤、電壓源、電流源、外部智能端子、RS485通訊等多種輸入方式，控制方式靈活；（5）豐富的功能，如：自動電壓調(diào)整、死區(qū)補(bǔ)償、自動轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、直流制動、停電再啟動等，可滿足高精度、高復(fù)雜度控制要求；（6）程序運(yùn)行（多段速）、擺頻運(yùn)行、內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可方便構(gòu)成滿足不同需求的自動化控制系統(tǒng)；（7）友好的人機(jī)交互界面：LED數(shù)字顯示；（8）完善的故障管理和保護(hù)功能，能最大限度保護(hù)故障情況下電騎士和電機(jī)不受損壞。正是因為電騎士電效管理系統(tǒng)的這些特點，使得它在碎紙機(jī)上的節(jié)能更具有經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。

2 電騎士電效管理系統(tǒng)在碎紙機(jī)上的應(yīng)用分析

電騎士電效管理系統(tǒng)應(yīng)用于損紙池攪拌器其控制原理見圖1。

電效管理系統(tǒng)采用V/F多段速控制，利用HC系列智能電流表將電流互感器檢測出來的電流進(jìn)行分類，根據(jù)電機(jī)電流的大小分三檔節(jié)點輸出，送電效管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機(jī)的出力。當(dāng)紙機(jī)斷頭，大量的損紙進(jìn)入損紙池，碎紙機(jī)的負(fù)載會陡增，智能電流表此時輸出的節(jié)點，對應(yīng)電效管理系統(tǒng)的高速度，此時電機(jī)的運(yùn)行頻率和電壓將根據(jù)給定的曲線上升，電機(jī)的輸出功率也會相應(yīng)的增加直至電機(jī)的額定功率，當(dāng)紙機(jī)帶上紙抄造正常之后，幾乎沒有損紙進(jìn)入損紙池，此時智能電流表輸出的節(jié)點對應(yīng)電機(jī)低速運(yùn)行的接點，因電效管理系統(tǒng)采用V/F控制，電機(jī)降壓使用。因三相異步電機(jī)的損耗分為負(fù)載損耗（主要是銅損）和空載損耗（主要是鐵損），

△P= Pcu1+ PFe + Pcu2 + P + Ps

（1）

當(dāng)電機(jī)低于額定電壓運(yùn)行時，電機(jī)的勵磁電流為額定值，電機(jī)PFe保持較高值，電機(jī)定子銅損Pcu1與轉(zhuǎn)子銅損Pcu2降低不多，因此電動機(jī)的效率和功率因素大為降低，如電機(jī)的端電壓降低之后，

電機(jī)實際出力 P、=P*（U/Un）2 （2）

P：電機(jī)的額定容量；U：降壓以后的電壓；Un：電機(jī)額定電壓

電機(jī)輕載時降低電機(jī)的輸入電壓，則電機(jī)PFe=m1I2mrm，而根據(jù)異步電動機(jī)近似等值電路，Im與電機(jī)電壓成比例，因此PFe差不多隨電壓平方而減少，勵磁電流也因磁通的減少而下降，使Pcu1減少，從而降低了總損耗，使電動機(jī)的效率和功率因素得到提高。同時電機(jī)轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2隨之降低很多，1#機(jī)碎紙機(jī)電機(jī)功率為160kW，以中間電流值計算可知，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率為40Hz時，電源電壓為413V，電機(jī)的運(yùn)行電壓為312V，則電機(jī)此時實際出力為P、=0.57 *160=91.2kW，此時電機(jī)實際在降容相當(dāng)于90 kW的電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)，因此不但電機(jī)本身能耗減少，其無功消耗也大為減少，有利于系統(tǒng)自然功率因素的提高，對減少系統(tǒng)的損耗也起到一定的作用。

電騎士電效管理系統(tǒng)中有幾個關(guān)鍵參數(shù)需要設(shè)置，其關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置見表1。

3 結(jié)語

在電效管理系統(tǒng)還需要根據(jù)所使用的電機(jī)設(shè)置電機(jī)的參數(shù)，HC智能電流表的參數(shù)設(shè)置得恰當(dāng)與否對該系統(tǒng)的運(yùn)行正常以及節(jié)能有很大的作用，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，不但不能使碎紙機(jī)節(jié)能，還容易引起碎紙機(jī)干鍋，甚至引起紙機(jī)的斷頭，人們應(yīng)在實際使用過程中不斷摸索，優(yōu)化電效管理系統(tǒng)的運(yùn)行，找到碎紙機(jī)最合適的運(yùn)行參數(shù)，使碎紙機(jī)在最安全的情況下爭取最大限度的節(jié)能。

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