大功率變頻器在大型泵站中并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要解決的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題-課件

大功率變頻器在大型泵站中并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要解決的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題--（5）

北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院陳運(yùn)珍The

Key

technical

problem

of

High-power

inverter

running

parallel

in

the

large

water

factoryBEIJINGMUNICIPALENGINEERINGDESING＆RESEARCHGENERALINSTITUTECHENYUNZHEN

摘要：從四十多年在大型給水排水工程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理實(shí)際出發(fā)，總結(jié)了大型泵站采用變頻調(diào)速節(jié)能降耗的高新技術(shù)中，必須解決的關(guān)鍵技術(shù)難題：如何尋找等效的綜合的理想的水泵特性曲線？如何選用最佳的調(diào)速方案？如何追求最小的單位電耗目標(biāo)？諧波治理及功率因素補(bǔ)償如何綜合考慮？如何選擇綠色環(huán)保型的變頻器？什么是最理想的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控環(huán)境？如何采用最科學(xué)的智能控制先進(jìn)技術(shù)？針對(duì)這些應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)難題提出了作者的見(jiàn)解，供同仁磋商。

關(guān)鍵詞：多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的理想特性曲線；最小單位電耗目標(biāo)；綠色環(huán)保型變頻器；諧波治理以及功率因素補(bǔ)償；信息控制一體化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

1、引言

隨著十一五規(guī)劃的實(shí)施，城鄉(xiāng)缺水將更加嚴(yán)重。我國(guó)人均水資源占有量只有世界人均水平的四分之一。全國(guó)年缺水量約300~400億立方米，全國(guó)的城市每年缺少60億立方米，日缺水量超過(guò)1600萬(wàn)立方米。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)供水總量將達(dá)600億立方米，到2010、2030、2050年我國(guó)城市相應(yīng)需水量將分別增加到910億立方米、1225億立方米和1550億立方米左右?！笆晃濉逼陂g，全國(guó)新增供水能力400億立方米，其中新增城市為160億立方米，新增鄉(xiāng)鎮(zhèn)為80億立方米，全國(guó)重點(diǎn)城市新增4500萬(wàn)立方米/日。預(yù)計(jì)到2030年，全國(guó)用水總量將達(dá)到7000億到8000億立方米，接近水資源可利用量的極限。

當(dāng)前情況是：一方面國(guó)家撥巨資進(jìn)行建設(shè)，另一方面，老一套的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，存在嚴(yán)重的污染和浪費(fèi)。綜觀當(dāng)前國(guó)內(nèi)水工業(yè)市場(chǎng)，絕大多數(shù)是老企業(yè)，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，先進(jìn)控制技術(shù)極少采用。就是近幾年來(lái)新建擴(kuò)建改建的水處理工程，花了不少投資組建的FCS、DCS、PLC監(jiān)控系統(tǒng)也不是名符其實(shí)的，不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，造成許多資源白白浪費(fèi)。更有許多處理廠站，存在先天性的不足，工藝設(shè)計(jì)不合理，工藝流程布局混亂，變電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，使得電力電纜和控制電纜太多太長(zhǎng)。特別是水泵機(jī)組的配置不夠科學(xué)，使得給排水系統(tǒng)的電耗居高不下。噸水的單位電耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)歐美、日本等國(guó)家。水工業(yè)的降耗節(jié)能到了克不容緩的地步。今年國(guó)務(wù)院又增加215億元的巨資，加大節(jié)能減排的力度。針對(duì)大量老水廠的技術(shù)改造和新水廠的節(jié)能降耗中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題，進(jìn)行科學(xué)的分析研究并提出對(duì)策。圖1用水泵出口閘門(mén)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行工況圖2調(diào)節(jié)水泵合數(shù)和出口閘門(mén)適應(yīng)流量變化當(dāng)水泵臺(tái)數(shù)足夠多時(shí)，宏觀上可以適應(yīng)水量變化，但是水泵型號(hào)有限，裝機(jī)臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅管理不便，增大建筑面積，加大工程造價(jià)，流量脈沖變化極大，無(wú)法做到安全平穩(wěn)調(diào)節(jié)水量變化，還需要調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)水量（見(jiàn)圖2）。

很多泵站切削水泵葉輪來(lái)適應(yīng)工作點(diǎn)需要，因水泵工作點(diǎn)不連續(xù)照樣有大量能量損失。

采用水泵機(jī)組無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù)，可連續(xù)地改變水泵轉(zhuǎn)數(shù)，來(lái)變更水泵工況，使其流量與揚(yáng)程適應(yīng)于管網(wǎng)用水量的變化，才能提高機(jī)組效率，維持管網(wǎng)壓力恒定，達(dá)到節(jié)能的效果。節(jié)能原理如圖3所示。AB為全速泵特性曲線，AnBn為調(diào)速泵特性曲線，CBnB為管路特性曲線，CO為幾何揚(yáng)程（含地形差和自由水頭），當(dāng)用水量從Qmax減少到Qmin的過(guò)程中，全速泵的揚(yáng)程將沿BA曲線上升，而管網(wǎng)所需揚(yáng)程將沿BBn曲線下降，這兩條曲線縱坐標(biāo)的差值就意味著全速泵揚(yáng)程的浪費(fèi)。應(yīng)用水泵調(diào)速技術(shù)時(shí)，當(dāng)用水量從Qmax變動(dòng)到Qmin的過(guò)程中，水泵轉(zhuǎn)數(shù)隨流量從額定位n降到n1n2n3……nn，水泵的Q—H特性曲線AB也相應(yīng)變化為A1B1，A2B2，A3B3……AnBn。而這組平行的特性曲線AB—AnBn與管路特性曲線CB的交點(diǎn)軌跡BBn正在管路特性曲線上。這樣就可使水泵工作點(diǎn)沿管路特性曲線滑動(dòng)，使揚(yáng)程處處能與系統(tǒng)阻力相適應(yīng)，做到?jīng)]有多余壓力的損失，且能保持管網(wǎng)供水壓力恒定，根據(jù)水泵軸功率的計(jì)算公式，明顯收到節(jié)能效果。東北市政設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的引英入連供水工程水源泵站，2001年正式投產(chǎn)，其供水能力為66萬(wàn)m3/d，共5臺(tái)2800kW的臥式離心水泵，變速電機(jī)電壓為3kV，其中4臺(tái)水泵機(jī)組選用SimovertMV電壓源型變頻器，采用三電平的磁場(chǎng)定向式矢量控制技術(shù)，逆變側(cè)采用了大功率全控器件高壓IGBT元件，因?yàn)镮GBT元件的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程都是連續(xù)可控的，無(wú)需附加其它電路，就能實(shí)現(xiàn)dv/dt控制，減小了電機(jī)和變壓器上的dv/dt。由于采用了KTY84器件，可在線地得到高精度的轉(zhuǎn)矩控制，SimovertMV是一種可靠性較高的變頻器，5年來(lái)一直運(yùn)轉(zhuǎn)良好，其節(jié)電效果非常明顯：每年節(jié)電452萬(wàn)kW.h，按0.6元/kW.h計(jì)算，則每年均能省電費(fèi)536萬(wàn)元。而取水泵站的全部調(diào)速裝置投資為800萬(wàn)元，不到2年，就收回了基建投資。2.2某大型配水送水泵站的實(shí)例分析：給水處理工藝流程，一般為進(jìn)水、配水井、絮凝沉淀、過(guò)濾、清水池、配水泵房，送入配水管網(wǎng)；還有加藥、加氯、加氨等輔助系統(tǒng)，中間還有回流泵房等。水泵相似定律：Q／Q′／Q″＝n／n′／n″…………………（1）H／H′／H″＝n2／n′2／n″2…………………（2）N／N′／N″＝n3／n′3／n″3…………………（3）N＝（1－s）f／P……………（4）水泵工作揚(yáng)程：H＝Hh＋Hf＝Hh＋CQ2……………（5）（n為轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速；S為電機(jī)轉(zhuǎn)差率；f為定子頻率；P為電機(jī)極對(duì)數(shù)；Q為綜合流量；H為水泵揚(yáng)程；N為電機(jī)軸功率。）如果選用變頻調(diào)速，就是通過(guò)改變定子頻率，來(lái)改變異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速，同時(shí)，又要滿足電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的要求，達(dá)到水泵運(yùn)轉(zhuǎn)在高效率區(qū)域內(nèi)。速度改變了，水泵的流量、揚(yáng)程、功率都隨著改變。取水泵站的流量變化系數(shù)：K取=Kd1/Kd2=1.4/0.6=2.33…………（6）（Kd1—高日系數(shù)，取1.4，Kd2—低日系數(shù)，取0.6）Hh為水泵的幾何高差，一般為常數(shù)；Hf=CQ2為管道摩阻水頭，隨流量平方而變化，Hf=Hfmax/Hfmin=Kd12/Kd22=5.4……………（7）凈配水廠的流量變化系數(shù)：K配=（Kd1·Kh1）/（Kd2·Kh2）=（1.4×1.4）/0.6×0.5=6.53……（8）（高時(shí)變化系數(shù)Kh1取1.4，低時(shí)系數(shù)Kh2取0.5。）由此可見(jiàn)，凈配水廠比取水廠站的流量變化更大，給水處理廠更要考慮科學(xué)的調(diào)流降耗的措施。流量的千變?nèi)f化，影響著整個(gè)處理系統(tǒng)的不斷變化，如絮凝沉淀、各種過(guò)濾的處理程序，加氯、加氨、加藥的隨機(jī)變化，以及回流泵房等，都要采取各種先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)變化。這些先不提了，重點(diǎn)研究一下送水泵房大容量水泵機(jī)組的變頻調(diào)節(jié)問(wèn)題。見(jiàn)圖4。

上世紀(jì)八十年代中期，我院承擔(dān)的北京市第九水廠配水泵站設(shè)計(jì)中已充分認(rèn)識(shí)了這個(gè)問(wèn)題。從整個(gè)工藝流程到變配電設(shè)備選型，不是按最高日最高時(shí)的流量和其對(duì)應(yīng)的壓力為工作點(diǎn)來(lái)選水泵和水泵組合；而是在滿足最大設(shè)計(jì)水量的基礎(chǔ)上，盡量使調(diào)速高效特性曲線接近系統(tǒng)的特性曲線，也就是說(shuō)，盡量將各種調(diào)速泵組合的高效區(qū)能套入出現(xiàn)機(jī)率最高的工作段或點(diǎn)上。調(diào)速水泵臺(tái)數(shù)，應(yīng)在全年內(nèi)運(yùn)行工況中開(kāi)泵出現(xiàn)次數(shù)最多的臺(tái)數(shù)為需要的臺(tái)數(shù)，而備用選泵用定速泵。配水泵站多臺(tái)水泵機(jī)組工作特性曲線圖如圖4。由電算可知，首期2臺(tái)2500kW運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)率最大，其次為3臺(tái)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，要考慮的是各種臺(tái)數(shù)組合的系統(tǒng)曲線的高效區(qū)均能包入高日高時(shí)流量的基礎(chǔ)上向右下方移動(dòng)。由圖可知，加大了額定流量，但降低了額定揚(yáng)程，使多合配水泵綜合的高效中心線介于兩、三臺(tái)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的系統(tǒng)特性曲線之間。二期后同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)需要4臺(tái)2500kW的水泵機(jī)組，再考慮日變系數(shù)和時(shí)變系數(shù)的變化率，設(shè)計(jì)中規(guī)定，4臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)泵均采用變頻調(diào)速裝置，這樣運(yùn)轉(zhuǎn)，最為經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)1臺(tái)調(diào)速泵有故障時(shí)，可以3調(diào)1定運(yùn)轉(zhuǎn)，其綜合效率降低一點(diǎn)，而工作揚(yáng)程還是很高。如果按老套路設(shè)計(jì)，就會(huì)選更多的水泵機(jī)組，為了調(diào)節(jié)水量，就要選各種不同容量不同型號(hào)的水泵機(jī)組，或者只上1臺(tái)調(diào)速裝置去試一試；這樣一來(lái)，水泵機(jī)組很多，泵房面積很大，土建投資更大；同時(shí)，管理維修難度加大，水錘現(xiàn)象無(wú)法避免，更談不上什么供水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度了，其電耗、水耗、藥耗還是會(huì)居高不下。2.3創(chuàng)建科學(xué)的泵站綜合等效的理想的虛擬的特性曲線至關(guān)重要每建一個(gè)大功率多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的泵站或改造一個(gè)大規(guī)模的綜合的給水排水系統(tǒng)，都要把實(shí)際情況搞透，進(jìn)行科學(xué)的水力計(jì)算，創(chuàng)建“泵站節(jié)電節(jié)水的最高目標(biāo)”的軟件，使整個(gè)泵站的綜合的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，由一條曲線擴(kuò)大為一個(gè)工作面、工作點(diǎn)，由一個(gè)點(diǎn)變成沿管阻特性曲線的一個(gè)線段，將多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的調(diào)速泵組合為一臺(tái)等效的理想特性曲線。從上面二個(gè)實(shí)例有力的證明，創(chuàng)建理想的綜合等效的多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的虛擬的特性曲線是多么的重要，見(jiàn)圖4。就是說(shuō)，變頻調(diào)速，特別是在小流量的最低速時(shí)，也能使泵站始終運(yùn)行在高效區(qū)域內(nèi)，真正平滑無(wú)級(jí)的運(yùn)轉(zhuǎn)在最優(yōu)化的組合上，保證水處理系統(tǒng)一直運(yùn)轉(zhuǎn)在最低的電耗、藥耗、水耗的目標(biāo)上。3、最佳調(diào)速方式的選擇3.1不同調(diào)速方式再比較泵站工程建完了，其水泵機(jī)組和管道就定了，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。要改變總的出水流量，采用古老的調(diào)閥門(mén)方法，是不可行的；會(huì)產(chǎn)生巨大的水錘，會(huì)有巨大的破壞力，故障實(shí)例屢見(jiàn)不鮮。北京某大型取水泵站，采用閥門(mén)調(diào)試時(shí)，六套1.6米直徑大閥門(mén)被水錘全部打破，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失！科學(xué)地采用變頻調(diào)速，電耗就會(huì)大幅度下降，達(dá)到調(diào)節(jié)水量的控制目的，又不會(huì)出現(xiàn)水錘現(xiàn)象，極大地優(yōu)化了工藝流程。3.2各種方式調(diào)節(jié)流量的節(jié)電效果如圖1、圖2所示。調(diào)節(jié)閥門(mén)，流量是變化了，但電機(jī)功率不變，電能并沒(méi)有節(jié)??；過(guò)去常采用的液力耦合器，電能是節(jié)省一些，但電耗還是不小，最好的辦法就是采用變頻無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù)，就很接近理想的控制曲線。當(dāng)然在一些調(diào)速范圍不很大的水泵站，也可以采用軟啟動(dòng)器設(shè)備，有一定范圍的調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)單、實(shí)用、價(jià)格更便宜，但其節(jié)電效果肯定不如變頻調(diào)速裝置。

4.最小單位電耗是我們孜孜不倦追求的奮斗目標(biāo)一個(gè)泵站隨著水質(zhì)和用水量的不斷變化，如何在線的動(dòng)態(tài)指揮各臺(tái)調(diào)速水泵機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)？始終做到藥耗、電耗、材耗最低，這是我們追求了幾十年的奮斗目標(biāo)，可始終沒(méi)有達(dá)到理想境界。由于沒(méi)有一個(gè)好的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)一的通信協(xié)議，更重要的是沒(méi)有一個(gè)專(zhuān)用的監(jiān)控組態(tài)軟件來(lái)完成這些工作。關(guān)于泵站量化節(jié)能的研究，我國(guó)金易奧科技公司創(chuàng)建了“泵站目標(biāo)電耗節(jié)能”的有國(guó)家專(zhuān)利的研究項(xiàng)目，為達(dá)到最小單位電耗目標(biāo)做了有益的工作?！氨谜灸繕?biāo)電耗設(shè)計(jì)測(cè)算軟件”，借助于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力及其模塊化結(jié)構(gòu)，使得軟件的應(yīng)用極為簡(jiǎn)便，只需輸入泵站中所用設(shè)備和工藝流程的動(dòng)態(tài)要求，該軟件就會(huì)自動(dòng)給出泵站的目標(biāo)最低電耗的變化曲線。要達(dá)到廣泛運(yùn)用，此軟件還要做大量的完善工作。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)給出動(dòng)態(tài)的流量就可在圖中查出最小的目標(biāo)電耗值Wmin及控制運(yùn)行策略,就能節(jié)約△W的電耗浪費(fèi),就能使多臺(tái)調(diào)速水泵機(jī)組按最優(yōu)化的組合以及調(diào)速策略去并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn),保證系統(tǒng)一直運(yùn)轉(zhuǎn)在最低的單位電耗下。5.諧波治理與功率因素補(bǔ)償要有機(jī)的相結(jié)合實(shí)踐告訴我們，變頻器就是一個(gè)諧波源。高次諧波危害極大，所以各種水泵站設(shè)計(jì)之初，就要將無(wú)功補(bǔ)償和高次諧波治理綜合考慮。無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)饺珡S的綜合功率因素達(dá)到0.90以上，已被我們所認(rèn)識(shí)，但諧波治理的重要性，我們的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如我們?cè)O(shè)計(jì)的北京第九水廠，日供水量為150萬(wàn)噸，6臺(tái)調(diào)速水泵機(jī)組都在并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，配水泵站負(fù)荷占全廠總負(fù)荷百分之九十二以上。試運(yùn)行后，我們邀請(qǐng)北京電力科學(xué)院做了多次諧波電流的測(cè)試工作；發(fā)現(xiàn)其高次諧波非常豐富，不僅偶次諧波超標(biāo)，奇次諧波更是超標(biāo)。不但產(chǎn)生特征諧波電流，而非特征諧波電流也很大。諧波抑制的方法有幾種：一種是增加變頻器整流的相數(shù)，相數(shù)越多，主要的高次諧波就越小，但是線路復(fù)雜了，功率元器件很多；一種是采用濾波器，在變頻器的輸入和輸出側(cè)安裝，LC無(wú)源濾波器目前還有采用，但采用有源電力濾波器是主要趨勢(shì)。它串聯(lián)或并聯(lián)于主電路中，能實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與諧波電流大小相等，而方向相反的補(bǔ)償電流。從而使電網(wǎng)電流只含基波電流分量，它不受電網(wǎng)阻抗的影響。北京水源九廠前二期采用四套西門(mén)子的SIMOVERT“A”電流源型變頻器，單臺(tái)電機(jī)功率2500千瓦，采用12脈沖整流，又分主動(dòng)變頻器和從動(dòng)變頻器，啟動(dòng)脈沖會(huì)產(chǎn)生30度的相位移，這樣3、5、7、9次的高次諧波數(shù)值是在允許值之內(nèi)，但11、13等諧波電流均超標(biāo)，加上變頻器負(fù)載不一致，三相電源電壓不很平衡，再加上控制回路觸發(fā)角的誤差，就會(huì)產(chǎn)生很多非特征性的諧波。第三期選用羅濱康的電壓源型變頻器，沒(méi)有諧波消除問(wèn)題。我們根據(jù)電力科學(xué)院的諧波治理方案，一期和二期花了350萬(wàn)人民幣來(lái)治理諧波和補(bǔ)償無(wú)功功率，這樣，6KV側(cè)功率因素達(dá)到了0.96以上，各次諧波數(shù)值都在允許值之內(nèi)。6.選擇和應(yīng)用大功率變頻器的幾個(gè)關(guān)健要素當(dāng)今大型水泵站的節(jié)能降耗，大都選用大功率變頻調(diào)速技術(shù)，選擇好的符合水工藝流程要求的大功率變頻器，又如何科學(xué)的應(yīng)用好變頻器？是一個(gè)非常重要的課題，要從七個(gè)關(guān)鍵要素中去思考去創(chuàng)新。6.1大功率變頻器要有過(guò)硬的消諧措施現(xiàn)在的大功率變頻器，上面配有隔離變壓器，二次線圈供電，功率單元和線圈相互絕緣，線圈之間有一個(gè)小的相位差，可清除各單元產(chǎn)生的大多數(shù)諧波電流，使基波電流盡量接近正弦波，而功率因數(shù)可在0.95以上。這樣，就可直接和普通電機(jī)配套，不增加噪音和發(fā)熱，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，變頻器的效率高于0.97以上。6.2變頻器的dv/dt.值要小于500v/μs以下，當(dāng)然越小越好。IGBT、IGCT的開(kāi)關(guān)頻率高，開(kāi)斷速度快，對(duì)大功率的水泵電機(jī)絕緣不利，還要增加電動(dòng)機(jī)的損耗。我們知道，有許多廠家變頻器的dv/dt值大大超過(guò)500v/μs,有的高達(dá)1500v/μs之上。希望廠商要為用戶著想，在功率單元電路上設(shè)置LRC電路，其電感的鐵芯要選用超微晶新材料，進(jìn)出電纜要屏蔽，電纜敷設(shè)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范去做，保證dv/dt盡量小于500v/μs之下。dv/dt越小，就越有利于電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣，減小電動(dòng)機(jī)的附加損耗，也可降低高次諧波分量。

變頻主電路的功率元件是變頻器技術(shù)發(fā)展的最主要的核心物質(zhì)基礎(chǔ)。主電路功率元件的工作過(guò)程就是能量的過(guò)渡過(guò)程，其可靠性、穩(wěn)定性、精確性決定了變頻器的可靠性、穩(wěn)定性和精確性；功率元件的微型化、高性能化、多功能化和無(wú)公害化，也就決定了變頻器的微型化、高性能化、多功能化和無(wú)公害化。希望有更多集功率變換、驅(qū)動(dòng)保護(hù)、監(jiān)測(cè)、智能控制、能自診斷、有自愈力等功能于一身，效率更高、功能更強(qiáng)、附加值更多的新一代綠色環(huán)保型變頻器供客戶任意挑選。雙PWM綠色變頻主電路拓?fù)浣Y(jié)抅，將是新型大功率變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。不僅逆變部分采用最新的自關(guān)斷器件，就是整流部分也采用最新的PIC功率模塊元件;一方面交流輸入電流波形為正弦波，且功率因數(shù)接近于1；另一方面，實(shí)現(xiàn)能量向電網(wǎng)回饋，保證變頻器能四象限運(yùn)行。PWM整流回路還可以大大減小直接環(huán)節(jié)的濾波電容的容量。采用雙PWM技術(shù)，對(duì)消除機(jī)械和電磁噪音是最佳的方法。隨著功率和頻率的增加，PWM的開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)增加；在大功率和高頻化方面還有大量技術(shù)要研究和突破。我們可以采用虛擬技術(shù)和嵌入式技術(shù)，隨著微處理技術(shù)迅速發(fā)展，利用諧波技術(shù)，硬開(kāi)關(guān)變軟開(kāi)關(guān)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的PWM模式，來(lái)解決開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題。優(yōu)化的PWM模式，即三次諧波疊加法和電壓空間矢量PWM法，這兩種方法具有計(jì)算簡(jiǎn)單實(shí)時(shí)控制容易、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、控制精度高、準(zhǔn)確度高的全數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。ＰＷＭ控制技術(shù)現(xiàn)在正處在不斷完善和不斷創(chuàng)新的大好階段，必將進(jìn)一步推動(dòng)更多更好的綠色環(huán)保型變頻器的創(chuàng)新。

6.5變頻器要真正做到全數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。變頻調(diào)控系統(tǒng)包含多學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，是一個(gè)快速監(jiān)控的系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)和處理大量的多種數(shù)據(jù)，并在網(wǎng)絡(luò)上要快速實(shí)時(shí)的處理，傳遞大量的信息。水泵機(jī)組配套的變頻器是一個(gè)執(zhí)行器，在大型的水系統(tǒng)中，變頻器就工作在工藝流程非常復(fù)雜，工作環(huán)境不好，要不斷接受指令變速運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的工況中。泵站和凈化處理廠相距遙遠(yuǎn)，加上無(wú)人值守，長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)故障的機(jī)率就很高。變頻器必須數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和安全化，才能在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行快速的穩(wěn)定工作、診斷和維修。6.6必須創(chuàng)建信息控制一體化的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的ＦＣＳ現(xiàn)場(chǎng)總線和傳統(tǒng)的ＰＬＣ控制器或ＰＩＤ控制器，沒(méi)有一個(gè)好的符合水工藝流程的監(jiān)控組態(tài)軟件的智能控制，要在網(wǎng)絡(luò)上做到快速的時(shí)間響應(yīng)是不可能的。在水處理過(guò)程中，加藥系統(tǒng)的在線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間要求在幾毫秒之內(nèi)，有的要在１毫秒之內(nèi)，其抖動(dòng)時(shí)間要在１μＳ之內(nèi)?，F(xiàn)在的FCS現(xiàn)場(chǎng)總線和一般的工業(yè)以太網(wǎng)達(dá)不到這個(gè)要求。只有實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)才能滿足大型泵站變頻調(diào)速的要求。ＥtherCAT、Ethernetpowerlink、PROFinet、MODBUS-