变频器恒压供水系统方案设计论文(编辑修改稿)

变频器恒压供水系统方案设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

加泵过程 首先由 M1 在变频控制的情况下工作。 当用水量增大、水压下降，变频器输出频率上升到 50Hz 时水压仍然不足，经过短暂的延时，将 M1 切 换为工频工作，同时变频器的输出频率迅速降低为 0，然后使 M2投入变频运行。 当 M2 也达到额定频率而水压仍不足时，重复开始运行时的过程，水泵M2 脱离变频器驱动，由工频供电全速运行，变频器驱动水泵 M3 变频运行，使水压恒定在设定值上。 武汉 理工大 华夏学院 《变频器技术》课程论文 7 3 器件的选型及介绍 变频器简介 变频器的基本结构与分类 变频器的基本结构 变频器是把工频电源 (50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。 变频器包括控制电路、整流电路、中间直流电路及逆变电路组成。 其中控制电路完 成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。 对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的 CPU 以及一些相应的电路。 变频器的分类 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为 PAM 控制变频器、 PWM 控制变频器和高载频 PWM 控制变频器；按照工作原理分类，可以分为 V/f 控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分 类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 变频器的控制方式 在交流变频器中使用的非智能控制方式有 V/f 协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。 (1) V/f 控制 V/f 控制是为了得到理想的转矩 速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。 V/f 控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以 改变低频转矩特性。 (2) 转差频率控制 武汉 理工大 华夏学院 《变频器技术》课程论文 8 转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在 V/f 控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。 这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。 (3) 矢量控制 矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达 到对电动机在 d、 q、 0 坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。 通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM 波，达到各种不同的控制目的。 例如形成开关次数最少的 PWM 波以减少开关损耗。 目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。 (4) 直接转矩控制 直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链 的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。 即使在开环的状态下，也能输出 100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。 (5) 最优控制 最优控制在实际中的应用根据要求的不同而有所不同，可以根据最优控制的理论对某一个控制要求进行个别参数的最优化。 例如在高压变频器的控制应用中，就成功的采用了时间分段控制和相位平移控制两种策略，以实现一定条件下的电压最优波形。 变频器选型 变频器的控制方式 控制方式是决定变频器使用性能的关键 所在。 目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括欧、美、日及国产的共约 5O 多种。 选用变频器时不要认为档次越高越好，其实只要按负载的特性，满足使用要求就可，以便做到量才使用、经济实惠。 下 表中参数供选用时参考。 武汉 理工大 华夏学院 《变频器技术》课程论文 9 表 控制方式的比较 控制方式 U/f=C 控制 电压空间矢量控制 矢量控制 直接转矩控制 反馈装置 不带 PG 带 PG 或 PID调节器 不要 不带 PG 带 PG 或编码器 速比I 1:40 1:60 1:100 1:100 1:1000 1:100 起动转矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零转速时 为 150% 零转速时为 150%~200% 静态速度精度/% 177。 （ ~） 177。 （ ~） 177。 177。 177。 177。 适用场合 一般风机、泵类等 较高精度调速，控制 一般工业上的调速或控制 所有调速或控制 伺服拖动、高精传动、转矩控制 负荷起动、起重负载转矩控制系统，恒转矩波动大负载 故 选择 U/f=C 控制 变频器容量的选择 变频器的容量直接关系到变频调速系统的运行可靠性，因此，合理的容量将保证最优的投资。 变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区，这里给出了三种基本的容量选择方法，它们之间互为补充。 从电流的角度： 大多数变频器容量可从三个角度表述：额定电流、可用电动机功率和额定容量。 其中后两项，变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出，或随变频器输出电压而降低，都很难确切表达变频器的能力。 选择变频器时，只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。 负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基 本原则。 需要着重指出的是，确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数，例如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼形异步电动机额定电流，冶金工业常用的辊道用电动机武汉 理工大 华夏学院 《变频器技术》课程论文 10 不仅额定电流大很多，同时它允许短时处于堵转工作状态，且辊道传动大多是多电动机传动。 应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。 从效率的角度： 系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都处在较高的效率下工作时，则系统效率才较高。 从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点： （ 1）变频器功率值与 电动机功率值相当时最合适，以利变频器在高的效率值下运转。 （ 2）在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，但应略大于电动机的功率。 （ 3）当电动机属频繁起动、制动工作或处于重载起动且较频繁工作时，可选取大一级的变频器，以利用变频器长期、安全地运行。 （ 4）经测试，电动机实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。 （ 5）当变频器与电动机功率不相同时，则必须相应调整节能程序的设置，以利达到较高的节能效果。 从计算功率的角度： 对于连续运转的变频器必须同时满足以下 3 个计算公式： (1)满足负载输出： P≥Pm／ η () (2)满足电。