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YFBVF系列准一体化方波变频调速一体机

成果基本信息
关键词: 准方波;准一体化;变频;高效;异步电机
成果类别: 技术成熟度:
体现形式(基础理论类): 体现形式(应用技术类):
成果登记号: 9372016Y0726 资源采集日期: 2016-11-20
研究情况
单位名称: 兖州东方机电有限公司 技术水平:
评价证书号: 评价单位: 兖矿集团、浙江大学等
评价日期: 2015.05.30 评价证书号:
转化情况
转让范围: 推广形式:
已转让企业数(个): 0
联系方式
联系人(平台): 玉女士 联系人(平台)电话: 0771-5885053
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成果简介
1、背景与意义: 异步电机,特别是鼠笼式异步电机,具有结构简单、运行可靠、成本低廉以及维护方便等特点,是各类电机中需求量最大的一种。在我国,电气传动系统中约有90%左右使用异步电机。异步电机作为动力源,广泛应用于工农业、建筑业、国防、交通以及公共设施等各个领域。近年来,随着能源危机和环境污染的日益严重,节能减排得到了社会各界的广泛关注和重视,各行各业在积极推进节能减排的过程中,对异步电机提出了新的设计要求。 (1)高效率 提高电机效率是电机系统节能中极为重要的一环,按照目前的装机容量,工业领域电机效率每提高1个百分点,每年大概可以节约260亿度电,而随着电机装机容量的不断提高,高效电机所贡献的节能量将会更大。 (2)高功率密度 汽车、飞机等交通运输工具对自身各设备的体积和重量有着严格的限制。为了提高起步以及加速过程中的性能,电动汽车中使用的异步电机对功率密度有很高的要求。因此,只有提高异步电机的功率密度,才能使其更好地应用于电动汽车,从而推动电动汽车产业的发展。 (3)易于实现变频调速 变频调速是一种高性能、高效率的调速方式。一方面,在各种对调速性能要求较高的场合,如电动汽车、港口码头的升降机等地方使用的异步电机,必然会采用变频调速的驱动方式;另一方面,当拖动对象为风机、水泵等类型的负载时,虽然对调速的性能要求很低,但是使用变频调速的节能效果却十分明显,某些应用场合下甚至可以达到50%。因此,变频调速得到了国家的大力推广。 2、主要研究内容: 本项目将异步电机和变频器作为一个整体进行研究,彻底突破了传统异步电机气隙磁场必须是正弦分布的限制,从提高异步电机功率密度的角度入手,提出了准方波分布气隙磁场的概念,并对准方波分布气隙磁场下异步电机的性能、设计方法进行了详细的分析和探讨,还给出了与之配套的变频器的拓扑结构和实现方法。以上分析再结合仿真验证为样机的试制提供了理论支持。 项目试制了一台采用准方波分布气隙磁场的9相异步电机:极对数为6;额定频率50Hz,运行于15Hz~60Hz;额定电压为6kV;额定功率为450kW;定子绕组采用集中整距结构。样机与传统的正弦波异步电机相比,在同等用材下,出力提高10%以上,效率提高0.5%以上。 项目试制了一台配套的准方波变频器,输出电压为6kV;额定功率为450kW;输出为9相,每相电压波形为幅值、频率以及倾斜角可调的准方波。 3、创新点: (1)实现了异步电机气隙磁场的准方波化 自异步电机诞生以来,其气隙磁场就一直是按照正弦分布进行优化的,本项目突破了这一限制,并在样机中成功实现了准方波分布的气隙磁场。实验证明,在准方波分布气隙磁场下,异步电机的效率和功率密度都有所提高。 (2)创造性的提出了利用电机绕组实现IGBT均压的方法 目前市面上在售的中高压变频器的拓扑结构都非常复杂,这些复杂的拓扑结构虽然成功实现了IGBT的均压,但是也使得变频器体积庞大,成本高昂。本项目尝试利用电机绕组进行IGBT的均压,并达到了非常好的效果,从而极大的简化了准方波变频器的拓扑结构,降低了生产成本,这将有利于变频调速系统的推广。
成果名称: YFBVF系列准一体化方波变频调速一体机