斩波内馈调速技术在熔剂除尘风机上的应用吴尚坤（济南钢铁集团股份有限公司第一烧结厂，山东济南250101）代传统的挡风板、节流阀来控制风量和流量，不仅价格低廉，而且调速效率高，避开了定子控制高压的问题，提高了系统的可靠性，节电65%，年创造经济效益48.96万元，在1年内可收回投资。

　　1风机使用情况济南钢铁集团股份有限公司第一烧结厂熔剂除尘风机功率为6kV、355kW，改造前采用进、出口风门挡板来进行风门的调节以控制流量，在调节风门时，浪费很多电能，并对机械设备的性能有很大损害。为了提高风机的利用率，降低电耗，实现节能降耗的目标，通过对斩波内馈调速技术的研究，拟定使用斩波内馈调速系统来进行调速控制，取代传统的挡风板、节流阀来控制风量和流量。

　　2斩波内馈调速系统的基本原理及特点调速装置由启动柜、斩波柜、逆变柜构成，内馈电机的安装尺寸与原电机相同，并与斩波控制装置并联，当调速装置发生意外故障时，自动保护装置可以将电机切换成恒速运行，不至于电机停机，提高了系统的可靠性。

　　2.1斩波内馈调速的基本原理斩波内馈调速是一种以低压控制高压的调速技术。根据电机学的理论，电机的转速与机械效率及电磁转矩成如下关系：根据能量守恒定律，有：金学院自动化专业。现为济钢烧结厂助理工程师，网络管理员，从事电气自动化设备研发与维护工作。

　　因此：电磁转矩；公式2）表明，电机转速可以通过电磁功率或损耗功率两种控制获得调节。电磁功率控制改变的是理想空载转速，调速是高效率的，损耗功率控制增大转速的降低，调速是低效率的。所有调速方法都归属于功率控制原理之中，这一原理便是电机调速的功率控制原理。

　　由于电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小，当负载转矩确定之后，电磁转矩就为恒值，所以，电磁转矩与调速控制无关，而且不能随意改变。动态转矩对转速的作用只表现在调速的过渡过程中，转矩的变化是功率控制和转速响应滞后的结果，在一定的功率控制作用下，动态转矩随转速响应自动减小，直至新的负载平衡时为零，因此，电机转速只能通过功率控制来实现。内馈调速的原理是基于转子的高效率电磁功率控制调速，通过将转子的电转差功率转移出来，反馈给在电机定子上的内馈绕组，实现功率控制。转子反馈给内馈绕组的功率越多，电动机定子消耗的功率就越少，相对转速就越因压力容器问题而影响生产。

　　4效益计算烟道密排管中水流速达到1.31.5m/s的设计规范要求，系统换热能力将大大提高，杜绝转炉由于烟道爆管而造成的被迫停产检修的情况发生。烟道供给冷却水量在锅炉泵改造后将完全满足生产要求，避免了由于供水不足烧坏汽化系统。

　　改造后，炼钢区域的汽化系统将能够实现提压操作，余热锅炉系统汽水分离效果彻底，系统运行将更加稳定地在1.51.9MPa压力范围内，从而实现转炉蒸汽自用并实现外供，对冬季能源充分利用、实现转炉负能炼钢有重要意义。

　　低，反之，转子反馈给内馈绕组的功率越少，电动机定子消耗的功率越多，相对转速就越高。斩波内馈调速的工作原理如所示。

　　斩波内馈调速系统是基于异步电动机转子的电磁功率控制调速，由于转子及内馈绕组都是在低压下工作的，因此控制装置回避了高压变频调速中定子控制的高电压问题。通常调速装置的实际工作电压在200400V之间，克服了电力电子器件耐压条件对高压异步电动机的调速发展的限制，提高了电力器件的可靠性。

　　2.2斩波内馈调速系统的控制特性启动时，直接控制高压开关柜，可以减小启动电流并增大启动转矩。调速运行时，直流回路存在较大的电磁能量，如果直接停电，产生过电压时可控硅可造成直接损坏，所以调速停机时，设置的逻辑控制会自动转到全速后再停机，事故停电时有断电和过压保护，防止了设备的损坏。

　　调速设备可以在不停机的情况下实现自检，在全速运行状态时，可以用低压小电流模拟调速运行，在不影响运行的情况下检测斩波器和逆变器的状态，可以在控制室实现远程控制。内部PLC操作指令在420mA控制信号下实现稳定、平滑调速，出现断线故障时能够保持原来给定转速，同时发出断线报警信号。

　　2.3同类产品技术比较2.3.1同串级调速技术比较定子绕组中不含调速产生的电转差功率，克服了转差功率的无谓循环问题。在串级调速系统中，部分转子功率被馈入电网，为了维持功率平衡，反馈电网的转差功率又通过定子绕组吸收进来，然后再传给转子，形成了转差功率无谓循环，转差功率无谓循环使系统损耗加大，降低了调速效率。串级调速中定子绕组功率为机械功率和转差功率之和，增大了定子绕组负担，使其温度升高，绝缘容易老化，影响电机寿命。

　　2.3.2同变频调速技术比较两个系统调速原理相似，但性能上却有很大差异。同其相比内馈系统的主要优点有：（1）内馈系统在转子侧实行调速控制，由于转子电压较低，因此可以不受电源电压的限制，实128现高压电机的调速。变频调速要直接承受电源高压，从而引起可靠性较差，价格昂贵。（2）内馈调速的控制装置容量可以按需要的调速比，在小于电机额定容量的范围内选择。变频调速的控制装置与电机串联，必须大于或等于电机额定容量。

　　内馈调速对电网的谐波影响小于变频调速，这是因为变频调速没有采用电磁隔离。

　　2.3.3斩波内馈调速的特点（1）不受电机额定电压限制，高压电机，低压控制。（2）内部采用PLC控制，全数字控制给定。（3）效率高、机构简单、谐波小、价格低廉。（4）具有完善的保护和故障记忆功能，抗干扰能力强。（5）采用双电源供电及双同步信号，提高设备工作可靠性。

　　3斩波的作用与意义斩波器的作用相当于以高速开关按一定的功率，周期性地接通和关断。控制斩波的占空比，就可以实现对逆变电流的控制，也就是控制了反馈到内部内馈绕组的电流和功率，从而实现内馈调速。其意义在于：（1）使有源逆变器的功率因数可以达到0.9，且恒定不变。（2）逆变电流的谐波有效值可以降低到移相控制的15%左右，使内馈电机的定子电流畸变小于5%.（3）有源逆变器的额定容量仅为电机容量的14.8%，加上触发简单，使可靠性大为简单。（4）附加电源容量亦为电机容量的14.8°%，对于内馈调速电机，可大大减小内馈绕组所占的铁心空间，简化工艺，降低成本。

　　4使用期间节电效果采用内馈调速装置调节电机转速时具体数据：额定风量时的熔剂风机轴动力为：355kW；年运行时间为：8000h；调速范围：380495r/min；功率因数：0.85；额定转速下测量电动机的功率：291kW；调速状态下最高转速功率：175kW；调速状态下最低转速功率：136kW；在正常调速运行下电动机的平均运行功率为155kW，比非调速状态下节约功率136kW，按每年风机运行8000h，每年可节电1088000kW.h，年平均节约电费（每kW.h按0.45元计算）48.96万元。

　　5结束语斩波内馈调速系统使用1年来，不仅价格低廉，而且调速效率高，避开了定子控制高压的问题，提高了系统的可靠性。从斩波内馈调速技术应用的实际效果分析来看，节能效果明显，节电65%，年创造经济效益48.96万元，在1年内可以完全收回投资。