西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8正规授权

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变频器是工业调速传动领域中应用较为广泛的设备， 由于变频器逆变电路的开关特性，对其供电电源形成了一个典型的非线性负载。变频器在现场通常与其它设备同时运行，例如计算机和传感器，这些设备常常安装得很近，这样可能会造成相互影响。因此，以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中较主要的谐波源之一，电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术自身发展的重大障碍。

       1 相关的定义

1．1 什么是谐波

谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中， 由于对称关系，偶次谐波已经被了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载， 出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。谐波定义示意图如图1所示。


1．2 谐波治理的有关标准

变频器谐波治理应注意下面几个标准， 抗干扰标准：EN50082-1、-2，EN61800-3：辐射标准：EN5008l-1、-2，EN61800-3。特别是IECl0003、IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。

普通的抗干扰标准EN50081和EN50082以及针对变频器的标准EN61800(1ECl800-3)定义了设备在不同的环境中运行时的辐射及抗干扰的水平。上述标准定义了在不同环境条件下的可接受辐射等级：L级，*限制。适用于在不受干扰的环境下使用变频器的用户和自己处理辐射限制的用户。 H级，根据EN61800-3确定的限制，**环境：有限制分布，和*二环境。作为选件RFI滤波器，配置RFI滤波器可以使变频器达到商业级，通常用于非工业的环境。有关谐波治理的EMC标准示意图如表1所示。


2 谐波的治理措施

治理谐波问题，抑制辐射干扰和供电系统干扰，可采取 屏蔽，隔离，接地及滤波等技术手段。①使用无源滤波器或有源滤波器： ②增加变压器的容量，减少回路的阻抗及切断 传输线路法； ③使用无谐波污染的绿色变频器。

2．1 使用无源滤波器或有源滤波器

使用无源滤波器其主要是改变在特殊频率下电源的阻抗，适用于稳定、不改变的系统。而使用有源滤波器主要是用于补偿非线性负载。

传统的方式多选用无源滤波器，无源滤波器出现较早，因其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低，至今仍是谐波抑制的主要手段。LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置，它由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除具有滤波作用外，还有无功补偿的作用。这种装置存在一些较难克服的缺点，主要是过载，在过载时会被烧损，可能造成功率因数过引、偿而被罚款；另外，无源滤波器不能受控，因此随着时间的推移，配件老化或电网负载的变动，会使谐振频率发生改变，滤波效果下降。更重要的是无源滤波器只能过滤一种谐波成份(如有的滤波器只能滤除三次谐波)，如果过滤不同的谐波频率，则要分别用不同的滤波器，增加设备投资。

国内外有多种有源滤波器，这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器(APF)理论在20世纪60年代形成，后来着大中功率全控型半导体器件的成熟，脉冲宽度调制(PWM)控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时方法的提出，有源电力滤波器得以迅速发展。其基本原理是从补偿对象测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流频谱， 以抵消原线路谐波源所产生的谐波，从而使电网电流只含有基波分量。其中核心部分是谐波电流发生器与控制系统，即其工作靠数字信号处理(DSP)技术控制快速绝缘双较晶体管(1GBT)来完成。

目前，在具体的谐波治理方面， 出现了无源滤波器(LC滤波器)与有源滤波器互补混合使用的方式，充分发挥LC滤波器结构简单、易实现、，有源电力滤波器补偿性能好的优点，克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点，两者结合使用，从而使整个系统获得良好的性能。

2．2 减少回路的阻抗及切断传输线路法

谐波产生的根本原因是由于使用了非线性负载，因此，解决的根本办法是把产生谐波的负载的供电线路和对谐波敏感的负载的供电线路分开(如图2所示)。由于非线性负载引起的畸变电流在电缆的阻抗上产生一个畸变电压降，而合成的畸变电压波形加到与此同*路上所接的其它负载，引起谐波电流在其**过(如图3所示)。因此，减少谐波危害的措施也可从加大电缆截面积，减少回路的阻抗方式来实现。目前，国内较多采用提高变压器容量，增大电缆截面积，特别是加大中性线电缆截面，以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法，但此种方式不能从根本上谐波，反而降低了保护特性与功能，又加大了投资，增加供电系统的隐患。从图2中可知，可以将线性负载与非线性负载从同一电源

接口点(PCC)就开始分别的电路供电，这样可以使由非线性负载产生的畸变电压不会传导到线性负载上去。这是目前治理谐波问题较为理想的解决方案。
2．3 使用无谐波污染的绿色变频器

绿色变频器的品质标准是：输入和输出电流都是正弦波，输入功率因数可控，带任何负载时都能使功率因数为1，可获得工频上下任意可控的输出频率。变频器内置的交流电抗器，它能很好的抑制谐波，同时可以保护整流桥不受电源电压瞬间尖波的影响，实践表明，不带电抗器的谐波电流明显高于带电抗器产生的谐波电流。为了减少谐波污染造成的干扰，在变频器的输出回路安装噪声滤波器。并且在变频器允许的情况，降低变频器的载波频率。另外，在大功率变频器中，通常使用12脉冲或18脉冲整流，这样在电源中， 通过较低次谐波来减少谐波含量。例如12脉冲，较低的谐波是11次、13次、23次、25次谐波。依次类推，对于18脉冲，较低的谐波是17次和19次谐波。

变频器中应用的低谐波技术可，归纳如下：①逆变单元的并联多重化，采用2个或多个逆变单元并联，通过波形叠加抵消谐波分量。②整流电路的多重化，在PWM变频器中采用121脉冲、18脉冲或者24脉冲的整流，以减少谐波。③逆变单元的串联多重化，采用30脉冲的串联逆变单元多重化线路，其谐波可减少到很小。 ④ 采用新的变频调制方法，如电压矢量的菱形调制等。目前，许多变频器制造厂商已非常重视谐波问题，在设计时已从技术手段上保证了变频器的绿色化,从而在根本上解决谐波问题。

3 结论
综上所述，可以清楚地了解谐波产生的原因，在具体治理上可采用无源滤波器、有源滤波器，减少回路阻抗，切断谐波传输路径及开发使用无谐波污染的绿色变频器等方法，将变频器产生的谐波控制在较小范围内，达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电源质量

我们采用监控组态软件， 从中心站的PLC中采集数据，实时的反映整个系统（本地站，无线电远程站）的状态。主要显示部分包括：水厂控制工艺图、运行状态表、报警和历史数据的查询，统计报表、趋势图。控制工艺图反映水厂的各个泵站的运行状态，并且以动态的图形、数据和实时的现场保持一致，运行状态表中反映主要设备的开关状态、现场仪表的参数、累计值（流量，水位，浊度 ，温度,PH,压力等）。报表，每天打印一份主要设备的状态的日报。除了在显示器上显示外，并且把主要数据显示在电子显示屏上。 此系统投运以来一直正常工作，达到了预期的实施效果。

         随着十一五规划的实施，城乡缺水将更加严重。我国人均水资源占有量只有世界人均水平的四分之一。 一方面国家拨巨资进行建设，到2010年，将投入1250亿美元进行水厂扩建改建和污水冶理及环境改造，另一方面由于老一套的经济运转模式，存在严重的污染和浪费。综观当前国内水工业市场，绝大多数是老企业，设备陈旧，工艺及供电设备老化，自动化水平低下，水耗药耗材耗严重，先进控制技术较少采用。就是近几年来新建扩建改建的水处理工程，花了不少投资组建的FCS、DCS、PLC监控系统也不是名符其实的，不能进行网络化监控，造成许多资源白白浪费。更有许多处理厂站，存在先天性的不足，工艺设计不合理，工艺流程布局混乱，变电站远离负荷中心，使得电力电缆和控制电缆大多太长。特别是水泵机组的配置不够科学，使得给排水系统的电耗居高不下。吨水的单位电耗远远**过欧美、日本等国家。水工业的降耗节能到了克不容缓的地步。水工业各大系统节能降耗要做的文章大多了。要针对大量老水厂的技术改造和新水厂的节能降耗中的几个关键技术难题，进行科学的分析研究并提出对策。

2. 认真分析综合等效的水泵特性曲线来确定调速问题至关重要
        对每个水厂都要从实际情况出发，对水源供水做深入细致的调查分析，对水管的平差压力必须做大量的科学的计算。一个大型的给水工程往往有1个或2个以上的取水泵站，几个中间加压泵站和综合的净配水厂组成。大、中型城市的供水系统，往往是多水源、多泵站、多管道、多用户组成。一个大型的水泵站，又是多台机组并联运行。装机容量是按较不利的条件下，较大时流量和所需扬程来决定的。只有采用水泵机组变频的无级调速技术，才能连续地改变各水泵机组的转速，来变更水泵的工况，使其综合的等效特性曲线适应特定管网用水量的变化，维护管网的压力恒定，较大限度地提高各水泵机组效率，达到理想的节能效果。下面举两个工程的设计实例，来分析要不要调速节能。
2.1 引英入连大型水源取水泵站（2800kw×5台并联变频调速）的实例分析：
水工艺专家们，对取水泵站选泵设计时，都是考虑供水保证率达到95～99%的较低原水水位时泵站较大出水量的供水规模。水泵站的装机是按较不利条件下、较大时流量和所需相应扬程决定的。而实际上每天只有很短时间能达到较大时流量，大多数时间里，水泵站都处在小下工作。为了适应流量的变化，许多泵站在运行中采取关小出口闸门的办法来控制流量，从而造成出口闸门前后的压力差值（少则多米多则几十米）就白白地浪费于闸门阻力上（见图1）。

图1 用水泵出口闸门调节水泵运行工况 图2 调节水泵合数和出口闸门适应流量变化
当水泵台数足够多时，是可以很好地适应水量变化的，但是水泵型号是有限的，装机台数过多，不仅管理不便，而且会无谓地增大建筑面积，提高工程造价，即使这样，也无法做到完全适应水量变化，还需要用调节阀来调节水量（见图2）很多水厂切削水泵叶轮适应工作点需要，因水泵工作点不连续有能量损失。为此，采用水泵机组无级调速技术，可连续地改变水泵转数，来变更水泵工况，使其流量与扬程适应于管网用水量的变化，提高水泵机组效率，维持管网压力恒定，达到节能的效果。节能原理如图3所示。AB为全速泵特性曲线，AnBn为调速泵特性曲线，CBnB为管路特性曲线，CO为几何扬程（含地形差和自由水头），当用水量从Qmax减少到Qmin的过程中，全速泵的扬程将沿BA曲线上升，而管网所需扬程将沿BBn曲线下降，这两条曲线纵坐标的差值就意味着全速泵扬程的浪费。应用水泵调速技术时，当用水量从Qmax变动到Qmin的过程中，水泵转数随流量从额定位n降到n1n2n3……nn，水泵的Q—H特性曲线AB也相应变化为A1B1，A2B2，A3B3……AnBn。而这组平行的特性曲线AB—AnBn与管路特性曲线CB的交点轨迹BBn正在管路特性曲线上。这样就可使水泵工作点沿管路特性曲线滑动，使他扬程处处能与系统阻力相适应，做到没有多余压力的损失，且能保持管网供水压力恒定，根据水泵轴功率的计算公式，明显收到节能效果。
东北**设计院设计的供水工程水源泵站，2001年正式投产，其供水能力为66万m3/d，共5台2800kW的卧式离心水泵，变速电机电压为3kV，其中4台水泵机组选用Simovert MV电压源型变频器，采用三电平的磁场定向式矢量控制技术，逆变侧采用了大功率全控器件高压IGBT元件，因为IGBT元件的开通和关断过程都是连续可控的，*附加其它电路，就能实现dv/dt控制，减小了电机和变压器上的dv/dt。由于采用了KTY84器件，可在线地得到高精度的转矩控制，Simovert MV是一种可靠性较高的变频器，4年来一直运转良好，其节电效果非常明显：每年节电452万kW.h，按0.6元/kW.h计算，则每年均能省电费536万元。而取水泵站的全部调速装置投资为800万元，不到2年，就收回了基建投资。

图3水泵机组无极调速适应流量变化
2.2北京*九水厂净配水处理厂送水泵房（2500kw×6台并联运行）的实例分析：
给水处理工艺流程，一般为进水、配水井、絮凝沉淀、过滤、清水池、配水泵房，送入配水管网；还有加药、加氯、加等辅助系统，中间还有回流泵房等。我们再深入分析一下水泵并联运转时工作机理。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）
水泵工作扬程：H＝Hh＋Hf＝Hh＋CQ2…………… ……………（5）
（n为转子实际转速；S为电机转差率；f为定子频率；P为电机较对数；
Q为综合流量；H为水泵扬程；N为电机轴功率。）
如果选用变频调速，就是通过改变定子频率，来改变异步电动机转子的实际转速，同时，又要满足电动机转矩的要求，达到水泵运转在率区域内。速度改变了，水泵的流量、扬程、功率都随着改变。
取水泵站的流量变化系数：
K取=Kd1/Kd2=1.4/0.6=2.33…………………………………………………（6）
（Kd1—高日系数，取1.4，Kd2—低日系数，取0.6）
Hh为水泵的几何高差，一般为常数；Hf =CQ2为管道摩阻水头，随流量平方而变化，Hf = Hfmax/Hfmin=Kd12/Kd22=5.4　………………………………………… ……（7）。
净配水厂的流量变化系数：
K配=（Kd1•Kh1）/（Kd2•Kh2）=（1.4×1.4）/0.6×0.5=6.53…………（8）
（高时变化系数Kh1取1.4，低时系数Kh2取0.5。）
由此可见，净配水厂比取水厂站的流量变化更大，给水处理厂更要考虑科学的调流降耗的措施。流量的千变万化，影响着整个处理系统的不断变化，如絮凝沉淀、各种过滤的处理程序，加氯、加、加药的随机变化，以及回流泵房等，都要采取各种先进监控技术来调节变化。这些先不提了，重点研究一下送水泵房大容量水泵机组的调节问题。见图4.
上世纪八十年代中期，我院承担的北京市*九水厂设计中已充分认识了这个问题。从整个工艺流程到变配电设备选型，不是按较高日较高时的流量和其对应的压力为工作点来选水泵和水泵组合；而是在满足较大设计水量的基础上，尽量使调速特性曲线接近系统的特性曲线，也就是说，尽量将各种调速泵组合的区能套入出现机率较高的工作段或点上。调速水泵台数，应在全年内运行工况中开泵出现次数较多的台数为需要的台数，而备用选泵用定速泵。

由电算可知，首期2台2500kW转出现机率较大，其次为3台同时运转，要考虑的是各种台数组合的系统曲线的区均能包入高日高时流量的基础上向右下方移动。由图可知，加大了额定流量，但降低了额定扬程，使多合配水泵综合的中心线介于两、三台水泵运转时的系统特性曲线之间，二期后同时运转需要4台的2500kW的水泵机组，再考虑日变系数和时变系数的变化率，设计中规定4台运转泵均采用变频调速装置，这样运转，较为经济合理。如果按老套路设计，就会选更多的水泵机组，为了调节水量，就要选各种不同容量不同型号的水泵机组，或者只上1台调速装置去试一试。这样一来，水泵机组很多，泵房面积很大，土建投资更大；同时，管理维修难度加大，水锤现象无法避免，更谈不上什么供水系统优化调度了，其电耗、水耗、药耗还是会居高不下。
北京水源九厂的送水泵房有4套西门子的变频调速装置，*三期又上了2套罗宾康的电压源型变频调速装置。现在6台2500kW的调速水泵机组同时并联运转。日供水量为150万m3/d，占了北京总供水量的2/3之多，其节能降耗的成果非常显著 。顺便提一下，与水泵机组一一对应的变频器只是提供不同速度下的电能量而乙。
从上世纪80年代开始，水工业市场真正步入了变频调速时代。如北京水源九厂、深圳梅林水厂、深圳东湖泵站、北京*八水厂、长春*二水厂，上海原水公司，上海、广州、重庆、成都、长春、武汉、昆明、石家庄、大庆油田、厦门、福州、东莞、天津、苏州、沈阳、哈尔滨、西安自来水公司等几百个大中小型水厂的配水泵房都选用了变频调速装置。水泵电机单机容量从200kW到3000kW，采用了大容量的变频调速装置约2000台以上。200kW以下容量选用变频调速装置的就更多了。
2.3 创建科学的综合等效的理想的虚拟的特性曲线至关重要
每建一个多台大功率并联运行的泵站或改造一个大规模的综合的给水排水系统，都要把实际情况搞透，进行科学的水力计算，创建“泵站节电节水的较高目标”的软件，使整个泵站的综合的运转特性曲线，由一条曲线扩大为一个工作面、工作点，由一个点变成沿管阻特性曲线的一个线段，将多台并联运行的调速泵组合为一台等效的理想特性曲线。从上面二个实例有力的证明，创建理想的综合等效的多台水泵并联运转的虚拟的特性曲线是多么的重要，见图4。就是说，变频调速，特别是在小流量的较低速时，也能使泵站始终运行在区域内，真正平滑无级的运转在较优化的组合上，保证水处理系统一直运转在较低的电耗、药耗、水耗的目标上。
3. 较佳调速方式的选择
3.1不同调速方式再比较
工程建完了，其水泵机组和管道就定了，如图1、图2、图3、图4所示。
要改变总的出水流量，采用古老的人工调阀门的方法，是不可行的；会产生巨大的水锤，会有巨大的破坏力，故障实例屡见不鲜。采用变频调速，电耗就会大幅度下降，达到调节水量的控制目的。
3.2各种方式调节流量的节电效果如图1、图2所示。
调节阀门，流量是变化了，但电机功率不变，电能并没有节省；过去常采用的液力耦合器，电能是节省一些，但电耗还是不小，较好的办法就是采用变频无级调速技术，就很接近理想的控制曲线。当然在一些调速范围不很大的水厂，也可以采用软启动器设备，有一定范围的调节，简单、实用、价格更便宜，但其节电效果肯定不如变频调速装置。

4. 较小单位电耗是我们孜孜不倦追求的奋斗目标
        一个泵站随着水质和用水量的不断变化，如何在线的指挥各台调速水泵机组的运转，始终做到药耗、电耗、材耗较低，这是我们追求了几十年的奋斗目标，可始终没有达到。由于没有一个好的监控网络和统一的通信协议，更重要的是没有一个专用的软件来完成这些工作。关于泵站量化节能的研究，我国金易奥科技公司创建了“泵站目标电耗节能”的有专利的研究项目，为达到较小单位电耗目标做了有益的工作。
“泵站目标电耗设计测算软件”，借助于强大的计算机运算能力及其模块化结构，使得软件的应用较为简便，只需输入泵站中所用设备和工艺流程的动态要求，该软件就会自动给出泵站的目标较低电耗的变化曲线。要达到广泛运用，此软件还要做大量的完善工作。
       通过网络给出的就可在图中查出较小的目标电耗值Wmin及控制运行策略,就能节约△W的电耗浪费,就能使多台调速水泵机组按较优化的组合以及调速策略去运转,保系统一直运转在较低的单位电耗下。设计之初是很难用一个模式去适应千变万化的实际需求。泵站的吨水电耗计算公式：
W=Wmin+△W=H0(Q，t)/367/ηmax (Q,H)+{[ H0(Q，t)/367/ηmax (Q,H) ] ×[△η(Q,H)/ (Q,H)]+[ △H(Q，t)/367/η(Q,H)]}…………………………………………… ……………… （9）
式中Wmin= H0(Q，t)/367×ηmax (Q,H)为泵站所能实现的较小吨水电耗………… （10）
△W=[ H0(Q，t)/367/ηmax (Q,H) ] ×[△η(Q,H)/ η(Q,H)]+[ △H(Q，t)/367/η(Q,H)]= △W1+△W2 ……………………………………………………………………………………………………（11）
式中Wmin就是我们一直追求的较小吨水电耗目标值；
△W1为多台水泵综合运行效率η(Q,H)偏离较高综合效率ηmax (Q,H)时所产生的△η(Q,H)偏离的电能浪费； △W2为多台水泵运转时富裕扬程△H而造成的电能浪费。
该软件在国内许多地方都有实际应用。如哈尔滨*三水厂采用了该软件后，有明显的节电效果，保证了*三水厂始终处于较省电的运行状态之中。

5. 谐波治理与无功功率动态补偿要有机的相结合
        实践告诉我们，变频器就是一个谐波源，什么‘无谐波’，是一种美化了的**。高次谐波危害较大，所以水厂设计之初就要将无功补偿和高次谐波治理综合考虑，无功功率补偿到全厂的综合的功率因素达到0.90以上，已被我们所认识，但谐波治理的重要性，我们的认识还远远不够。如我们设计的北京*九水厂，现在日供水量为150万吨，6台调速水泵机组都在运转。试运行后，我们邀请北京电力科学院做了多次谐波电流的测试工作。发现其高次谐波非常丰富，不仅偶次谐波**标，奇次谐波更是**标。不但产生特征谐波电流，而非特征谐波电流也很大。
谐波抑制的方法有几种：一种是增加变频器整流的相数，相数越多，主要的高次谐波就越小，但是线路复杂了，功率元器件很多；一种是采用滤波器，在变频器的输入和输出侧安装，LC无源滤波器目前还有采用，但采用有源电力滤波器是主要趋势。它串联或并联于主电路中，能实时产生一个与谐波电流大小相等，而方向相反的补偿电流。从而使电网电流只含基波电流分量，它不受电网阻抗的影响。
北京水源九厂**期采用四套西门子的SIMOVERT “A”电流源型变频器，单台电机功率2500千瓦 ，采用12脉冲整流，又分主动变频器和从动变频器，启动脉冲会产生30度的相位移，这样3、5、7、9次的高次谐波数值是在允许值之内，但11、13等谐波电流均**标，加上变频器负载不一致，三相电源电压不很平衡，再加上控制回路触发角的误差，就会产生很多非特征性的谐波。*三期选用罗滨康的电压源型变频器，没有谐波问题 。
我们根据电力科学院的谐波治理方案，一期和二期花了350万人民币来治理谐波和补偿无功功率，这样，6KV侧功率因素达到了0.96以上，各次谐波数值都在允许值之内。

6. 必须创建信息控制一体化的现场网络监控系统。
        传统的ＦＣＳ现场总线和传统的ＰＬＣ控制器或ＰＩＤ控制器，没有一个好的符合水工艺流程的软件的智能控制，要在网络上做到快速的时间响应是不可能的。在水处理过程中，加药系统的在线的响应时间要求在几毫秒之内，有的要在１毫秒之内，其抖动时间要在１μＳ之内。现在的FCS现场总线和一般的工业以太网达不到这个要求。只有实时工业以太网才能满足大型水厂变频调速的要求。ＥtherCAT、Ethernet powerbbbb 、PROFinet、MODBUS-IDA、Ethernet/IP和ＥＰＡ等六种实时工业以太网才能满足要求。在设备层和现场控制层只有PAC可编辑自动控制器，才能满足现代大型水厂的现代智能控制的要求，PAC具有PLC和IPC的诸多优点，还可以集成PLC、FCS、DCS等功能，是一个完全数字化的功能强大的开放的可编程自动控制器，PAC可以PLC、IPC、FCS系统的孤岛现象，现场像变频器一样的所有执行器、仪器仪表、传感器及所有电气设备都按有网络接口，都要遵守TCP/IP通讯协议，才能在网络中纵横的无距离的传递和处理各种信息，做到没有误差、快速适应，工程师们才能在网络上轻松自由的高精度的进行频率设定，准确的进行故障诊断，可在线的监控和维修变频器软硬件及电气、仪器仪表等设备。
要想做到水总调度中心的远程监控、诊断和维修，就必须创造一个科学的信息控制一体化的监控系统，即“Internet+RTE+TCP/IP协议+PAC”的完全开放的监控系统，才能“e” 网到底，才能在网上即时调度所有变频器的运转，才能真正实现各种先进控制技术的智能控制。

7 选择和应用大功率变频器的几个关健要素
         当今大型水厂的节能降耗，大都选用大功率变频调速技术，选择好的符合水工艺流程要求的大功率变频器，如何科学的应用好变频器？是一个非常重要的课题，要从六个关键要素中去评选。
7.1选择绿色环保型的新型变频主电路 。
自上世纪70年代到现在，随着微电子技术的迅猛发展，主电路的功率元件经历了四代巨大的变革。由**代的SCR晶闸管，*二代的GTR电力晶体管、MOSFET场效应晶体管，*三代的IGBT绝缘栅较双较晶体管，到*四代的智能功率集成模块PIC为代表的较新型功率元件，将成为变频主电路的决定性因素。还有较新的功率元件如IGCT、IEGT集成发射式门较晶闸管、GaAS化镓管、SiC碳化硅复合器件管、光控IGBT管及**导功率器件管等不断的闪亮登场。
变频主电路的功率元件是变频器技术发展的较主要的核心物质基础。主电路功率元件的工作过程就是能量的过渡过程，其可靠性、稳定性、精确性决定了变频器的可靠性、稳定性和精确性。中国荣信公司采用EUPEC公司的高性能IGBT模块功率元件，采用美国*的德马考尔（Thermacore）公司的**导热管冷却专利技术，彻底解决了IGBT等功率器件散热的热岛问题使用筹命可**过30年，并免维修。客户希望其他公司像荣信公那样，一切为了用户，创造出更多集功率变换、驱动保护、数字监测、智能控制、筹命长、抗干扰性强、抗尖峰电压及电流冲击能力强、能自诊断、有自愈力等功能于一身，效率更高、功能更强、附加值更多的新一代绿色环保型变频器供客户任意挑选。
双PWM绿色变频主电路拓扑结抅，将是新型大功率变频调速技术发展的主要趋势。不仅逆变部分采用较新的自关断器件，就是整流部分也采用较新的PIC功率模块元件，一方面交流输入电流波形为正弦波，且功率因数接近于1；另一方面，实现能量向电网回馈，保证变频器能四象限运行。PWM整流回路还可以大大减小直接环节的滤波电容的容量。采用双PWM技术，对机械和电磁噪音是较佳的方法。随着功率和频率的增加，PWM的开关损耗也会增加；在大功率和高频化方面还有大量技术要研究和突破。我们可以采用虚拟技术和嵌入式技术，随着微处理技术迅速发展，利用谐波技术，硬开关变软开关，采用标准化的PWM模式，来解决开关损耗问题。优化的PWM模式，即三次谐波叠加法和电压空间矢量PWM法，这两种方法具有计算简单实时控制容易、动态响应速度快、控制精度高、准确度高的全数字化和网络化的特点。
ＰＷＭ控制技术现在正处在不断完善，不断创新的大好阶段，将进一步推动更多更好的绿色环保型变频器的创新。
7.2大功率变频器要有过硬的消谐措施
现在的大功率变频器，上面配有隔离变压器，二次线圈供电，功率单元和线圈相互绝缘，线圈之间有一个小的相位差，可各单元产生的大多数谐波电流，使基波电流尽量接近正弦波，而功率因数可在0.95以上。这样，就可直接和普通电机配套，不增加噪音和发热，不产生转矩脉动，变频器的效于0.97以上。
7.3变频器的dv/dt.值要小于500v/μs以下，当然越小越好。
IGBT、IGCT的开关频，开断速度快，对大功率的水泵电机绝缘不利，还要增加电动机的损耗。我们知道，有许多厂家变频器的dv/dt值大大**过500v/μs,有的高达1500v/μs之上。希望厂商要为用户着想，在功率单元电路上设置LRC电路，其电感的铁芯要选用**微晶新材料，进出电缆要屏蔽，电缆敷设必须严格按设计规范去做，保dv/dt尽量小于500v/μs之下。dv/dt越小，就越有利于电动机绕组的绝缘，减小电动机的附加损耗，也可降低高次谐波分量。
7.4选择高质量长寿命的滤波电容。
当今变频器大都要配置电容，为了打价格战，大多选用电解电容。无数实践告诉我们，这种电解电容耐压低，要多个串联，其均压问题不好解决，致使电容发热严重，不能自愈，较易引起外壳炸裂，寿命较短，就是进口的电解电容每五年也要全部更换，变频器的维护重
点就是电解电容，运行维护价格很高，使客户望而却步。建议厂商为客户着想，也为自己的信誉着想，配置寿命长，具有高可靠性的无极性滤波电容或低感性的电力电容。这种电容，耐压高（比电解电容高4倍左右）、容量大，寄生电感小，有自愈功能，寿命可达20~30年。
7.5变频器要真正做到全数字化、智能化和网络化。
变频调控系统包含多学科的技术领域，是一个快速监控的系统，需要存储和处理大量的多种数据，并在网络上要快速实时的处理，传递大量的信息。水泵机组配套的变频器是一个执行器，在大型的水系统中，变频器就工作在工艺流程非常复杂，工作环境不好，要不断接受指令变速运行，长时间运转的工况中。泵站和净化处理厂相距遥远，加上无人值守，长期高负荷运转，出现故障的机率就很高。变频器必须数字化、智能化和网络化，才能在网络上进行快速的工作、诊断和维修。
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        各专家、同仁学者，我们必须加强变频器在实践应用中的技术研究，对实践中出现的技术难题，更要共同攻关和协力研究，巧妙运用虚似技术、嵌入式技术、网络技术、高端的微处理器技术和现代化智能控制理论去研发新型的绿色环保型的高端的廉的变频器，使客户有更多挑选的余地。水工业系统的大量传统企业面临改造和扩建，大量的新建水企业都要大量选用好的变频器。其他工业系统也一样面临这个课题。这是一个挑战，也是一个绝好的发展机遇。巨大的实践客户群和国内外的变频器制造商，都必须树立“创新是硬道理”的“科学发展观”，将变频调速节能降耗的基本国策落实到实处。