内反馈调速的比较优势

转子变频调速原理

应用于风机、水泵类的高压电机，主要为三相异步电动机，包括鼠笼型和绕线型， 高效率的调速方式有两种，即定子侧变频和转子侧变频。定子侧变频也叫高压变频， 普遍应用鼠笼型电动机，虽然性能较好，但因为系统直接接高压电网，所以技术复杂、 体积庞大、可靠性较低、价格昂贵，用户难以接受。转子侧变频调速也叫转子变频调速， 使用绕线型电动机，将变频调速基本原理应用于转子侧，因为转子侧使用低压，所以技 术复杂度降低、体积大为缩小、可靠性高、价格适中。

1. 转子附加电动势实现转子变 频调速当在转子回路引入附加电动势Ef时，转子 电流因此转子回路引入附加电势可以调节转子电流，进而调节电磁转矩大小，实现调速。

2. 转子附加电动势的产生 转子变频调速系统中，附加电动势是由晶闸管有源逆变器和升压斩波器共 同产生的。晶闸管有源逆变器固定在最小逆变角，则UD固定，通过调节斩波器的占空比D即可 调节转子附加电动势UDR的大小，其关系表示为： UDR＝（1－D） UD又根据变流技术理论， 在忽略转子绕组压降条件下：由以上推导可见， 只要调节斩波器的占空比D即可调节电动机的 转速。

内反馈高频斩波调速原理

内反馈高频斩波调速 由于串级调速是通过调整逆变器的逆变角（移相触发）来实现对等效电势的调节的。这种移相触发的方法存在着功率因数低、谐波量大及可靠性低的缺点。斩波调速系统，是在原串级调速的基础上，增加了斩波环节。斩波调速把逆变角固定在最小值，附加电势调节则由斩波器来完成。通过调节斩波器导通时间与斩波周期的比率（即占空比或PWM调制脉宽），来改变串入转子回路的等效电势的大小，从而改变转子电流，达到调节电机转速的目的。将逆变器的控制角固定在较小的位置（如250）,这样可以使逆变器的功率因数达到0.92。当使用逆变变压器将转差功率回馈至电网时，为外反馈式斩波调速。在电动机定子绕组中同槽嵌放一个反馈绕组来代替逆变变压器，将转差功率通过反馈绕组及电动机定子回馈致电网时，为内反馈式串级调速。

当然，内反馈斩波调速由于节省了逆变变压器，使得整个系统也更为紧凑、简单、可靠。制造斩波器的电力电子器件选用可控硅（SCR），一般工作频率为300－600Hz。可控硅斩波属于第二代内反馈调速装置。

由于可控硅（SCR）属于半控器件，自身不能关断，且工作频率低，现已经被IGBT器件替代。IGBT绝缘栅双极型晶体管，属于自关断器件，工作频率2500－10000Hz，有优良的工作特性。由IGBT器件构成斩波器的调速称为高频斩波调速装置，属于第三代内反馈调速装置。

内反馈高频斩波调速技术特点

内反馈高频斩波调速技术特点 具有良好的调速机械特性和节能特性。调速范围宽，无级，平滑。

由于内反馈调速只控制电机的转差功率，和变频调速相比，控制容量小（对于风机泵类负载，总控制容量为电机额定容量的14.815%）。系统较为容易满足可靠性要求，特别是对大型电动机来说，造价和可靠性就更具有优势

内反馈调速装置自身功耗小，效率高。变频调速功耗一般约占电机额定功率的5%左右，而内反馈调速装置由于控制容量小，其功耗在电机容量的1%以下。

由于内反馈调速是在电机转子侧施加控制，和变频调速相比，其控制电压低、其电力电子器件承压低。备件充分。

由于内反馈调速使用绕线式电机，能够方便有效的控制电机起动电流。

由于内反馈调速只控制电机的转差功率，和变频调速相比，控制容量小。调速装置的外型尺寸很小，便于设备改造，占地小。

现代电力电子技术和计算机控制技术与传统内反馈调速理论相结合，使内反馈调速技术得以更进一步的发展。如采用直流回路斩波控制技术，与传统移相控制相比，其谐波和功率因数等指标具有明显的优势。特别是新型功率器件（如IGBT等）应用于斩波控制，使得系统性能指标进一步提高，系统也更为简单可靠。 采用内反馈式高频斩波调速系统时，由于反馈绕组加装到电机内部，省去了逆变变压器及相关的电气设备，使得系统更为简单可靠。

调速装置造价低，标准配备检修回路，可以实现自动或手动切换直至旁路运行。具有独立的软启动功能。

内反馈高频斩波调速

内反馈高频斩波调速 由于串级调速是通过调整逆变器的逆变角（移相触发）来实现对等效电势的调节的。这种移相触发的方法存在着功率因数低、谐波量大及可靠性低的缺点。斩波调速系统，是在原串级调速的基础上，增加了斩波环节。斩波调速把逆变角固定在最小值，附加电势调节则由斩波器来完成。通过调节斩波器导通时间与斩波周期的比率（即占空比或PWM调制脉宽），来改变串入转子回路的等效电势的大小，从而改变转子电流，达到调节电机转速的目的。将逆变器的控制角固定在较小的位置（如250）,这样可以使逆变器的功率因数达到0.92。

图2-8 SCR斩波调速原理（外反馈式）

当使用逆变变压器将转差功率回馈至电网时，为外反馈式斩波调速，其原理如图2-8所示。

在电动机定子绕组中同槽嵌放一个反馈绕组来代替逆变变压器，将转差功率通过反馈绕组及电动机定子回馈致电网时，为内反馈式串级调速，其原理如图2-9所示。

当然，内反馈斩波调速由于节省了逆变变压器，使得整个系统也更为紧凑、简单、可靠。制造斩波器的电力电子器件选用可控硅（SCR），一般工作频率为300－600Hz。可控硅斩波属于第二代内反馈调速装置。

图2-9 SCR斩波调速原理（内反馈式）

由于可控硅（SCR）属于半控器件，自身不能关断，且工作频率低，现已经被IGBT器件替代。IGBT绝缘栅双极型晶体管，属于自关断器件，工作频率2500－10000Hz，有优良的工作特性。由IGBT器件构成斩波器的调速称为高频斩波调速装置，属于第三代内反馈调速装置。其原理如图2-10、2－11所示。

内反馈串级调速

内反馈串级调速 串级调速是在转子回路中，通过串级调速控制装置及逆变变压器与电网连接，向转子回路提供一个由调速装置控制和调节的等效电势，同时，通过逆变变压器将转子的转差功率回馈至电网。等效电势的调节是通过调整逆变器的逆变角（移相触发）来实现的。其原理如图2-6所示。

当使用逆变变压器将转差功率回馈至电网时，为外反馈式串级调速，其原理如图2-6所示。

在电动机定子绕组中同槽嵌放一个反馈绕组来代替逆变变压器，将转差功率通过反馈绕组及电动机定子回馈致电网时，为内反馈式串级调速，其原理如图2-7所示。

由于内反馈绕组代替了逆变变压器，同时也节省了相关的电气设备，使得整个系统更为紧凑、简单。串级调速属于第一代内反馈调速装置。

图2-6串级调速原理（外反馈式） 图2-7 串级调速原理（内反馈式）

串级调速的基本原理

串级调速的基本原理 由于电机的电磁转矩： (2-2) 其中： 为转矩常数 为磁通 为转子电流

为转子功率因数 可见电机转矩与转子电流成正比。

转子电流为： (2-3) 其中： 为转子感应电势 为转子电阻 为转子电抗

s为转差率 当在转子回路引入附加电动势 时

(2-4) 此时，电机等效电路可表示为：

图2-4.转子串入等效电势时等效电路

其中： 为定子电压 为定子电阻 为定子电抗

为激磁电阻 为激磁电抗

为折算至定子侧的转子电阻 为折算至定子侧的转子电抗 s为转差率

当附加电势 与转子电势 反相时，电机调速过程如图2-5所示

图2-5.转子串入等效电势时调速降速过程

异步电动机调速的基本方法

异步电动机调速的基本方法

交流异步电机以其结构简单，运行可靠，价格低廉等优点，在电力拖动领域得到了广泛的应用，特别是在大型电机拖动领域，应用更为广泛。为适应不同工作情况下对电机转速的不同需求，长期以来人们对异步电动机调速技术进行了广泛而深入的研究，特别是随着新技术（如大功率半导体器件及计算机技术）的发展，异步电动机的调速性能正逐渐得到改善。目前应用比较典型的调速方法主要有以下几种： （1） 变级调速。 由于异步电动机的转速为：

(2-1) 其中： n0为同步转速 s为转差率 f1为额定频率 p为电机极对数

由此可以看出，电机的转速与电机的极对数成（p）反比。因此，通过改变电机定子绕组的接线方式，或在定子槽内嵌放两套不同极对数的独立绕组，即改变电机极对数p，使电机运行在不同的极对数下，便能得到不同的转速。这种调速方式原理简单，但只能逐级调速，不能实现平滑连续调速，调速范围窄，且电机制造与接线变得复杂了。其中两种典型的变极接线如图2-1所示。

图2-1.变极调速方法

（2） 变频调速

由式(2-1)可以看出，改变供电频率（f1）便可改变异步电动机的同步转速，从而改变电动机的转速。变频调速具有适用范围广、调速范围较大、有很好的调速平滑性与足够硬度的机械特性的特点，因此，得到了较为广泛的关注和应用。其典型原理如图2-2所示。

图2-2.变频调速

（3） 变转差调速

由式(2-1)可以看出，改变转差率（s）便可改变异步电动机的同步转速，从而改变电动机的转速。变转差调速具有适用范围广、调速范围较大（一般为50％－100％），有较好的调速平滑性与较高效率的特点，因此，得到了较为广泛的关注和应用。

l 改变电源电压调速。通过改变定子绕组连接方式，或用电抗器与定子绕组串联，可改变定子绕组电压，进而改变电机的电磁转矩，从而改变电机的转速。这种调速方式，由于调速范围和应用范围很窄，一般很少应用于大型电机。

l 转子串电阻调速。原理如图3-3所示。这种方法，原理简单，使用方便，调速机械特性好，但由于转差功率被电阻损耗掉了，因此不属于高效调速方法，系统整体效率低。

图2-3.转子串电阻调速原理

l 转子串附加电动势调速（即串极调速）。在转子回路中串入附加电动势，通过改变附加电动势的大小和相位，来达到改变电磁转矩和转速的目的。

液力耦合器调速与高频斩波调速的比较

企业的竞争表现在质量、成本等主要方面上，现代企业已摆脱老国企只管投资成本、不管将来运行的理念. 现代企业综合考虑投资大小、运行维修成本、装置的先进和可靠程度、投资回收期等诸方面的因素。 按以上指导思想，一般设备选型应遵循以下几个原则： A. 设备投资费用的比较 ( 投资费用的比较)； B. 节电效果的比较（运行费用的比较）； C. 其它方面的比较；

目前成熟的异步电机调速方式有电磁调速、液力偶合器调速、液态电阻调速、变极调速、变频调速和内馈斩波调速。

从效率上来讲，变频调速、变极调速、内馈斩波调速属于高效调速（最高效率达99％），其余为低效调速（即效率不高，损耗较大），液力偶合就是属于低效调速（最高效率只有87％）。 液力偶合调速从1960

年已出现，至今没有多大的发展。它运用较多的理由主要是投资较小。但它运行问题不少。直到近几年，随着电力电子的发展，才有了替代它的高效调速。这几年高压内馈式高频斩波调速的成本也降到大家可以接受的地步，因此得到广泛的使用。 以10KV/560KW水泥厂调速电机来比较 （1） 设备投资费用比较：

液力偶合器投资约为16万元。内馈斩波调速投资约为56万元。 液力偶合器在投资上节省很多。 （2） 节电效率比较：

根据1999年7月，国家经贸委《风机、水泵节能改造指南》中内馈斩波调速与液力偶合器的节电表得出：

风量 ％ 90 80 70 60 50 40 30 液力偶合器 电机输入% 86 68 52 39 29 21 15 总损耗％ 13．1 16．8 17．7 17．4 16．5 14．6 12．3 内馈斩波调速 电机输入% 79 55 38 25 15 9 5 总损耗％ 3．0 3．7 3．6 3．3 2．4 2．5 2．2 平均节电 △% 10．1 13．1 14．1 14．1 14．1 12．1 10．1 12．53 用内馈斩波调速比液力耦合器平均节电12.53%

每天节约电费为：560KW×12.53％×24小时×0.7（电费）＝1178元 每年节省电费为（以360天计）：1178元×360天＝42.4万元

从以上数据统计的结果明显得出：用斩波调速运行费用明显比液力耦合少。运行一年不到节省的电费就能够弥补投资上的差额。从长远、综合来看，用斩波调速的方案费用很低。

在调速过程中，液力耦合存在着较大的转差功率，并以热能形式损耗，效率低（按国营宜春第一机械厂液力耦合器样本的技术参数，最高效率只有87％，，必须采用妥善的冷却措施才能保证设备的运行。最好的例子就是浙江的东方铜业用10KV/1800KW液力耦合器才3年，就因为发热（＞90℃）、损耗大，已提出要更换液力耦合器方案的要求。我公司已承诺如果采用内馈斩波调速，每天节约电费近5000元，用一年左右的节电费用就能抵消投资内反馈的费用。江浙两省许多老电厂正在做液力耦合器更换的节电改造，因此，对电厂这些长期运行的用户，建议一次性投资上高效设备。 ⑶ 其它方面的比较

A. 由于液力耦合器本身存在转差，一般在10％左右。那么电机就无法达到全载输出。650KW通过液力耦合器就要损失65KW的功率，输出只有580KW，这样系统效率就很低。

B. 液力耦合器安装在电机和水泵之间，轴向安装尺寸大。若液力耦合器出现故障（虽然故障机率较小），将会影响正常工作。而内馈调速装置出现故障时，能保证电机连续运行，不致设备运行中断，可靠性较高。 C. 由于液力耦合器属于机械调速，损耗较大，必须用油来传动和冷却。运行中油温较高（有的＞90℃），所以密封橡胶圈较易发生破损，造成漏油，甚至要影响正常使用。大量的运行经验告诉我们，液力耦合器的油封损坏、漏油是难免的，它造成损失也是难免的。

D. 由于液力耦合器的传动轴用的是轴承，大转矩电机的起停和运行，易造成轴承的损坏，国产的轴承一般只能用两年，所以它还存在维修量大的问题。而内馈调速由于是直接驱动电机的，效率特别高（全速时损耗只有1％不到），所以就不存在以上问题。它的故障主要是在电子元器件上，不存在经常维修维护的问题。 （4）结论：

从以上的比较可以看出，电厂送引风机上高压内馈式高频斩波调速，具有巨大的技术经济效益；根据两种技术方案的比较，我们认为：采用“高压斩波调速”方案实现高压电机的调速改造具有综合成本低、见效快、可靠性高、维护方便等特点，是“液力偶合器”技术方案无法比拟的，具有相当的技术、经济优势。应该作为高压电机调速方案的理想方案，特别在风机、水泵类负载的调速改造中，值得大力推广。

上海科祺调速电气有限公司 2006-10

内馈式高频斩波调速与变频调速的比较

（1） 内馈斩波调速主回路逆变（IGBT）元器件少（10KV/1000KW调速装置只有10个逆变管）所以可靠性高；

变频器（直接高--高）用96个逆变管，并且用串联方式，设备复杂,可靠性较低。

（2） 内馈斩波调速没有任何变压器，结构简单、效率高，体积小；效率较变频高3－7％。 变频器（直接高-高）用一个高压变低压隔离变压器，结构复杂，效率低，损耗大，体积大。

（3） 内馈斩波调速可以自动或手动切换直至旁路运行（此功能为标准配备），没有时间次数上的限制，任意切换；

变频调速由于切换装置是制造时附加上的（须增加额外设备投资），没有软启动，所以切换时间次数受限制，即每小时只能切换2-3次（害怕电机启动的累计热量损坏电机）。如果要增加软启动，则要增加50万的投资（指10KV/560KW软启动）。

（4） 内馈斩波调速的旁路为特殊设计，软启动器是标准配制，所以在故障时或调速退出时，也能实现软启动，极大的提高了系统的可靠性。

变频调速在故障时，实现不了软启动转旁路功能。

（5） 内馈斩波调速由于切换不受限制，内置软启动装置，特殊设计的检修回路，所以能实现不停电机检修；转全速时有一个约20秒的时间。能配合工艺，减少炉膛风压的扰动。

变频器虽然在设计上能做到带电检修，但由于高压的特殊性及三相不平衡对电机带来额外影响，是不足取的，也是生产厂家万不得已推出的方案。

（6） 内馈斩波调速的兼容性很高，有利于将来的扩容使用和增加容量。外型尺寸很小，仅2米。 变频器的体积很大。

（7） 内馈斩波调速由于电压直接进电机，电机的调速时，电压维持不变，电流进行调节，由于电机的发热是由电流引起的，所以电机发热量很低。

变频调速在电机调速时，主要采用调节电压的方法，而电流维持不变的技术，在低频时（即电机低转速时），电机发热，所以现在的用户多采用特殊设计的变频电机。

（8） 内馈斩波调速效率很高，变频调速次之。此方案在综合节电效率方面，内馈斩波调速明显优势。多节电较变频高3－7％。

（9） 内馈斩波调速性能价格比，比变频调速器高。价格为变频一半。 附表

内反馈式高频斩波调速与高压变频器的性能比较.（以800KW,10KV为例）

性能比较 高压变频器 高频内反馈斩波调速 调速装置出现故障时，能否不停电可以实现，须加旁路柜,但另需增加可以实现。故障时，电机自动转到全速动机切换到旁路运行。冲击电路多投资。冲击电流为6－7倍额定电流。 此功能为标配功能。冲击电流1.2倍额少？ 装置能否不停电动机带电检修 电流。 可以实现，须加隔离柜,但另需增加可以实现。此功能为标配功能。 投资。 电机在旁路全速运行能否不停电机转调速 调速装置的吸尘现象 不可以，除非用带跟踪再启动功能进电机在旁路全速运行能实现不停电机转口变频器，能实现该功能。 调速。此功能为标配功能。 由于10KV(或6KV)高压，吸尘现象均为1KV以下电压，很少吸尘。 严重 对电机有何特殊要求 调速范围 没有。鼠笼或绕线型均可以 0-100% 只能是绕线型内反馈电机 50-100% 调速精度 开环速度给定精度： 0.01HZ（参考开环速度给定精度：1%(完全满足风机水利德华福）,加速度测量可以实现速泵类负载); 加速度测量可以实现速度闭度闭环，调速精度0.5% 环，调速精度0.5% 2.0m*0.8m*2.2m(宽*深*高) 装置的安装尺寸 5.7m*1.2m*2.48m(宽*深*高)（参考利德华福） 装置中IGBT的数量（以10KV/800KW为例） 装置维修成本高低 电机的维护工作量 投资回收期 对电机的控制方式 对调速装置容量的要求 控制电源掉电后，电机如何 总谐波失真 功率因数 噪音 过载能力 96只(3*4*8) 10只 较高 较低 较长 直接高压 较低 定期检修转子碳刷（1-2年） 较短（1-2年） 低压控制高压 1.25倍的电机容量（参考利德华福） 1/3左右的电机容量 必须停电机，来电后再启动调速 小于4% 0.95（参考利德华福） 样本中没有标出 电机不停，转全速；来电后再调速 2.86%。 容性补偿后可达到0.95 〈80db 120%一分钟，150%立即保护（参125%十分钟；150%十秒钟 考利德华福） 调速装置的效率 〉=0.94（参考利德华福） 〉=0.99 耗能565KW,比高压变频器节电3%。 节电比较（在调速80%的情况下） 耗能608KW, 一、概 述

内馈式高频斩波调速装置：在内反馈电机的转子电路中，通过斩波器高频PWM调制调节大功率电子开关的开通和关断时间的比率，改变串入转子回路的等效电势的大小，从而改变转子电流，来调节转速，并通过变流器和反馈绕组将转差功率回馈到电网，达到高效调速节能目的。

调速节能的方法：通过内反馈高频斩波调速装置将电机的转速调下来，完全打开阀门或风门挡板，不使多余的能量无谓地消耗在阀门和挡板上（原技术是在电机工频运行状态下通过调节阀门或挡板来粗略地满足工业要求，浪费大量的电能），在满足工艺的前提下，将电机的实际使用功率降到最小，从而实现了调速节能的目的。内反馈高频斩波调速是所有调速中效率最高的一种调速方案。

应用范围：高压（3KV/6KV/10KV）风机、水泵负载的调速电机。运用在发电、冶金、煤炭、热网、石油、化工、水泥、水务等行业。 国家节能政策：内反馈高频斩波调速已列入

① 我国“十一五”实施的十大重点节能工程之一“电机系统节能工程”。

② 曾培炎副总理批示：“内馈调速较变频调速既节能又价廉，将会在很多领域得以应

用”。

③ 国家经贸委节能信息传播中心重点推荐40项节能新技术目录3：推广内反馈斩波调

速系统。

④ 《节能法》“第三十九条国家鼓励发展下列通用节能技术：?逐步实现电动机、风

机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速节电?提高电能利用效率”。 ⑤ 列入中国节能技术政策大纲（2006年）推荐产品。

节能效益：投资省、节电回收期短，一般在一年左右。内反馈高频斩波调速系统（含电机）投资是高压变频器的2/3；调速控制装置投资是高压变频器的1/2。

节电率高：内反馈斩波调速比高压变频器多节电3～7％，一般节电率达到20％～50％。

二、SSC-F5000系列高压内馈式高频斩波调速装置

SSC-F5000系列高压内馈式高频斩波调速装置与相应的YRCT系列高压内反馈调速三相异步电动机配套组成调速系统，适用于拖动水泵、风机类负载，可实现平滑无级调速，属高效节能机电一体化产品，对于变化的负载，根据不同的转速和工艺情况，平均节电率可达20%--50%。

该系统将电机转子电压经整流变为直流电压，当斩波器导通时转子电流被斩波器短路，形成轴功率；当斩波器开路时，转子直流电流经有源逆变器反馈到电机反馈绕组，形成转差功率，通过改变斩波器的占空比,从而调节轴功率和转差功率的比例,即能改变电机转速。

内反馈电机是在原绕线式电机的定子上增加了一个反馈绕组，从而去掉了庞大的反馈变压器，提高了系统效率，它具有高效、良好的调速性能，与普通的绕线机具有互换性。

内反馈高频斩波(IGBT)调速系统原理简图

软启动单元由频敏变阻器(PF)、接触器KM1、接触器KM2构成。频敏变阻器的一般启动电流为额定电流的2．5－3倍。对大于1000KW的电机或对启动电流有特殊要求的用户，可以提供启动电流为额定电流的1．1－1．3倍的液态电阻。QS1-QS3组成不停电机检修回路。

调速装置大量采用最新及成熟的技术、科研成果及新器件、新材料如大屏幕彩色液晶触摸屏，全中文操作界面；内置高速PLC，实现逻辑控制；DSP数字信号处理器实现了斩波器电流闭环和速度闭环控制；系统具有RS485和RS232通讯接口，可以方便地实现远/近程计算机控制，同时可以方便地实现与用户端DCS的远方操作。

SSC-F5000系列高频斩波调速技术为国际创新，在国内具有领先水平。表现在：理论上有独特性、结构有创新、技术上有实质性突破。经现场运行证明：系统运行平稳、功率因数高、谐波分量小、调速灵敏可靠，节电效果明显，具有很高的推广价值。该系列产品，无论从可靠性、工艺结构、先进技术的运用程度上均是很高的。

该产品的关键技术为IGBT斩波及其DSP数字闭环控制。高频斩波控制是实现内馈调速的关键技术，它从根本上解决了系统可靠性和功率因数低等诸多问题。通过高频斩波占空比的调节来控制电机的转速，而逆变器的逆变角恒定在25°左右不变，其功率因数恒定为0.92。斩波控制转差容量仅为电机容量的15%，装置工作电压均为1000V以下的低电压，无须外附任何变压器和滤波器,谐波量仅为移相控制调速装置的三分之一。

该技术的使用，解决了许多高压变频器难以解决的问题，如器件耐压和大容量问题。使电压等级高达10KV、电机的容量达到5600KW的无级调速得以实现，确实达到了高可靠性、高效率、高功率因数、低谐波量的理想调速系统。

由我公司设计制造目前国内容量最大，电压等级最高的交流电机调速系统10KV/2500KW， 已成功投入用户现场稳定运行超过4年。

三、显著特点

该产品具有自诊断功能；电网快切功能；高压停电保护功能；不停电机检修装置功能；采用电子保护、过流、过压不烧熔断器功能；全数字化DSP闭环控制功能等，功能齐全。 1、调速范围宽：采用德国西门子原装智能IGBT，组成高频PWM斩波器，调速范围很宽，为50％～100％（如用户有特殊需要，可增加模块后进一步扩大调速范围），覆盖了所有水泵风机类设备的调速要求。运行静音、平稳。克服了以往采用可控硅（SCR）制作的斩波器工作频率只有600HZ、由于存在换向死区而导致调速范围小（只有65％～93％）的弊端。此技术已获得国家专利。

2、电网的快切功能：“科祺”产品在快切时，电机维持调速状态，不转全速，提高了系统的可靠性。内反馈串级调速装置和内反馈可控硅斩波（SCR）调速无此功能，快切时须转全速，同时要烧熔断器和可控硅。（我公司专有技术）。

3、高压停电保护：“科祺”产品在停电时，能平稳停车，提高了设备的可靠性。内反馈串级调速装置和内反馈可控硅斩波（SCR）调速无此功能，高压停电时，要烧熔断器和可控硅。（我公司专有技术）。

4、配置高：“科祺”产品有彩色大屏幕液晶触摸式人机界面。该装置具有强大的自诊断功能及历史数据记录；员工操作直观、方便，一学就会，而且大量的信息资料随时可查。克服了以往设备故障分析查证难，处理故障时间长的弊端。（我公司标准配置）

5、闭环控制：科祺公司产品能与DCS构成闭环系统，实现真正意义上的自动控制。不再用挡板参与调节。内反馈串级调速装置和内反馈可控硅斩波（SCR）调速不能与DCS构成闭环系统，实现不了真正意义上的自动控制。即必须要用挡板参与调节，满足不了现代化电厂AGC（Automation Generator Control）的生产要求。此功能是电厂必备的功能。（我公司专利技术，其他公司不能实现该功能）

6、DSP 全数字双闭环控制：装置为数字化控制。采用最新研制，电厂现场运行的DSP电流闭环和速度闭环的双闭环控制。电流闭环的使用，将会实现用户电机负载的过电流限制和有效保护；速度闭环的使用，将会实现速度快速响应，速度给定与速度实际值误差减小，系统调节可靠、精度高。（其他公司多为模拟控制，非数字化控制）

7、带电可检修：带电无扰动检修的操作功能，可在电动机不停车的情况下将高频斩波调速装置检修，使整机使用时的可靠性大大地提高。（我公司标准配置）

8、价格低、性能好：拥有自主知识产权的第三代SSC-F5000系列内馈式高频斩波交流调速装置，在运行效率、体积、可靠性等关键指标方面已超过了高压变频调速。体积为进口产品的1/2，价格为进口产品的1/3。

9、节电率高：在综合节电率方面，内反馈斩波调速比高压变频器多节电3％－7％。一般节电率达到20％－50％。在山东的用户节电率均已达到30％以上。节电回收期短，一般在一年左右。

四、调速装置的技术性能指标

1.适用电动机 200-5600KW，电压3KV/6KV/10KV±10%,三相频率50Hz±5%

2.工作方式 软启动，PWM高频斩波调速

3.调速范围 50%-100%（特殊要求可以增加调速范围） 4.装置效率 99% 5.调速精度 ±1%

6.功率因数 0.9 （滞后） 7.防护等级 IP20

8.总谐波失真， 小于 5％（实测2.86%）

9.噪音 前方1M外A特性 80dB（实测72dB） 10.逆变器过载能力 125% 10分钟，150% 10秒钟 11.反馈信号 4-20mA,1-5V 12.冷却方式 强制风冷

13.保护功能 短路保护、斩波电路过电流保护、辅助电路断电

保护、过载保护、过电压保护、断电保护、逆变过电流保护

14.使用环境： 室内无腐蚀性气体及尘埃 15.环境温度 -10℃-- +40℃ 16.相对湿度 95% 以下（不结露）

17.海拔 1000米以下(1000米以上要降容量使用) 18.重量 2000KG（800KW以下）

19.外形尺寸（宽*深*高） 2000*1000*2500mm（800KW以下）、

3000*1000*2500mm（1400KW以下）、 4800*1000*2500mm（2500KW以下）

五、斩波内馈与高压变频的分析比较

以下是从节能设备的性能指标:节能性、安全可靠性、经济性，与高压变频进行的对比。

1.节能性：

节能效果：高压变频器有大于电机功率的整流变压器和许多功率单元，自身消耗功率大，总效率在90%-94%之间；内馈调速系统无大功率变压器，控制功率小，自身消耗率小，效率高达99%，所以内馈系统效率比变频系统效率高3% -7%。同样以一台1000kW电机为例，假设年运行6000h，在其他条件相同时，高压变频器比内馈调速多用电18万kWh.（详见大唐徐塘发电有限公司倪洲论文《高压变频器与内馈调速的比较》）

2.安全可靠性：

产品的可靠性一般指产品连续无故障运行时间和抑制故障自动保护能力。主要决定于:原理

和设计可靠性、故障兼容能力、电子器件的可靠性、产品工艺的可靠性。

1）设计原理可靠性：设计原理的可靠性是最重要的，特别是调速装置的主电路，尽量避免电力电子器件的串并联，控制主电路力求简单，电力电子器件尽量少，最大程度地保证产品可靠性；采用斩波技术使有源逆变器的控制脉冲为固定逆变角，可以采取诸如锁相环等抗强干扰电路，使有源逆变器的工作可靠。内反馈调速实现低压控制高压，小容量控制大容量的调速方案是简洁、高可靠性方案。

2）故障兼容能力：任何控制设备都有可能出故障，提高系统可靠性的关键在于提高系统的故障兼容能力。斩波内馈调速装置与软启动旁路装置构成并联回路，当调速控制装置发生故障时，切换装置可以自动将电动机切换成全速运行，不至于造成电动机停运，此时，电动机只是不能调速而已，可将故障影响减小到最小限度。

精心设计的DCS接口，数字化控制电路，输入断线不影响调速运行等功能。系统由调速转全速，不是回到起动状态然后再转入全速，而是自动在当前转速基础上平滑加速，待到转速接近额定值时，自动转入全速运行，减小了冲击电流。

3）电子器件：SSC型斩波内馈调速产品的主要电力电子器件选用了进口产品：IGBT模块选用西门子EUPEC模块。驱动电路使用的是瑞士concept315器件。断路器是法国施耐德的。可编程控制器PLC是德国西门子S7-200的。人机界面选用台湾乐为公司的。散热风机选用德国EBM。传感器用的是瑞典LEM公司的。吸收电容是美国CDE公司的。整流吸收电容是德国SKYF。调速装置所用器件使用寿命均大于10年，产品可靠性得到保证。

4）工艺方面：完善的电力电子器件的检测设备；完善的生产工艺和专用设施；精确合理的结构布局；整机出厂全载试验等等，使斩波内馈调速产品的可靠性比高压变频调速和串级调速有较大的优势。

3.经济性：

1）设备价格低:

斩波内馈调速系统构成：斩波控制装置（已包含软启动装置、自动旁路装置、手动维修开关），内馈电机。高压变频调速系统构成：变频器、变频电机、自动旁路、滤波器。

即便如此，在设备投资上，斩波内馈调速系统（含电机）的价格＜变频控制柜的价格，通常为变频控制柜的2/3；斩波内馈调速装置的价格为变频控制柜的1/2。

高压变频要达到内反馈的功能，需要增加滤波器、自动旁路、手动维修开关等设备，须增加以下费用：手动旁路2万；高压真空断路器旁路15万,能实现自动切换；滤波器2万。

2）占地面积的比较:

斩波控制柜体积小,单面控制柜为：宽2000mm*深1000mm*高2500mm。在电机功率在220KW-3000KW时，斩波控制柜的宽为1.6—4.8米；而变频控制柜宽为3.6—10.6米。通过比较，斩波控制柜仅为变频控制柜的1/2—1/3，大大节约了占地面积，尤其在改造项目中，场地相对紧张，斩波控制柜占地面积小的特点就成了很大优势。

调速种类 对比指标 价格 效率 功率因数 谐波 调速精度 控制容量 控制电机 稳定可靠性 装置体积

内反馈高频斩波调速与高压变频技术的比较

高压变频器 内反馈高频斩波调速 较高 >94％ >95％ < 5％ >99.8％ >电机额定容量 绕线式及鼠笼式 一般 体积较大 较低，有明显得性价比优势 >99％ >85％ < 3％ >99.8％ 仅为电机额定容量的14.185% 绕线式 较高 体积小，占地少

内反馈高频斩波调速装置的显著优点

发表时间：2007-01-11 12:02 阅览次数：195 作者： 风机电机节能新时代 参与评论： 0

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该产品具有自诊断功能：电网快切功能；高压停电保护功能；不停电检修装置功能；采用电子保护、过流、过压不烧熔断器功能；全数字化DSP闭环控制功能等，功能齐全。

1. 调速范围宽：采用德国西门子原装智能IGBT，组成高频PMW斩波器，调速范围很宽，为50％－100％（如用户有特殊需要，可增加模块后进一步扩大调速范围），覆盖了所有水泵风机类设备的调速要求。运行静音、平稳。克服了以往可控硅（SCR）制作的斩波器工作频率只有600HZ，由于存在换向死区而导致调速范围小（只有65％～93％）的弊端。此技术已获得国家专利。

2. 电网的快切功能：产品在快切时，电机维持调速状态，不转全速，提高了系统的可靠性。内反馈串级调速装置和内反馈可控硅（SCR）调速无此功能，快切时须转全速，同时要烧熔断器和可控硅。（我公司专有技术）。

3. 高压停电保护：产品在停电时，能平稳停车，提高了设备的可靠性。内反馈串级调速装置和内反馈可控硅（SCR）调速无此功能，高压停电时，要烧熔断器和可控硅。（我公司专有技术）。 4. 配置高：产品有彩色大屏幕液晶触摸式人机界面。该装置具有强大的自诊断功能及历史数据记录；员工操作直观、方便，一学就会，而且大量的信息资料随时可查。克服了以往设备故障分析查证难，处理故障时间长的弊端。（我公司标准配置）

5. 闭环控制：我公司产品能与DCS构成闭环系统，实现真正意义上的自动控制。不再用挡板参与调解。内反馈串级调速装置和内反馈可控硅（SCR）不能与DCS构成闭环系统，实现不了真正意义上的自动控制。即必须要用挡板参与调解，满足不了现代电厂AGC的生产要求。此功能是必备的功能。（我公司专利技术，其他公司不能实现该功能）

6. DSP全数字闭环控制：装置为数字化控制。采用最新研制，电厂现场运行的DSP电流闭环和速度闭环的双闭环控制。电流闭环的使用，将会实现用户电机负载的过电流限制和有效保护；速度闭环的使用，将实现速度快速响应，速度给定与速度实际值误差减小，系统调节可靠、精度高。（其他公司多为模拟控制，非数字化控制）

7. 带电可检修：带电无扰动检修的操作功能，可在电动机不停车的情况下将高频斩波调速装置检修，使整机使用时的可靠性大大提高。（我公司标准配置）

8. 价格低、性能好:拥有自主知识产权的第三代SSC-F5000系列内馈式高频斩波交流调速装置，在运行效率、体积、可靠性等关键指标方面已超过了高压变频调速。体积为进口产品的1/2，价格为进口产品的1/3。

节电率高：在综合节电率方面，内反馈斩波调速比高压变频器多节电3％－7％。一般节电率达到20％－50％。在山东的用户节电率均已达到30％以上。节电回收期短，一般在一年左右。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/983p.html