变频调速技术论文

变频调速技术论文内容摘要：

器的直流回路中 ,使直流电压不断上升 ,可能达到危险地步。 因此必须将再生到直流回路的能量消耗。 制动电阻就是用来消耗再生能源的。 制动单元 :由 GTR 或 IGBT 及其驱动电路构成开关作用 ,为再生能源流经制动电阻提供通路。 [11] 整流 逆 变 滤波 电压采样 控制电源 驱动电路 电流采样 键盘 主控电路 限流电阻。 C RST UVW 制动 外接输入 外接输出 课程论文 —— 变频调速技术 7 变频器的分类 按变换的环节分类 ① 交 直 交变频器 ： 先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。 ② 交 交变频器 ：将工频交流直接变换成频率电压可调交流，又称直接式变频器。 按直流电源性质分类 ① 电压型变频器 ： 电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。 ② 电流型变频器 ： 电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器。 电流型变频器的 优点 是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。 常选用于负载电流变化较大的场合。 变频器 控制方式 目前变频器对电 动机的控制方式大体可分为 U/f 恒定控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制，非线性控制。 U/f=Φ的正弦脉宽调制 (SPWM） 的控制方式 ① U/f 恒定控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因素不下降。 这种调节转速的方法我们称为 VVVF 控制，因为是控制电压与频率之比，简称为U/f 控制。 ② 变频空调器是通过对 PWM（ PlueWidth Modulation,脉 宽调制）的技术在逆变器中的运用，实现 v/f 变频控制。 由于 PWM 输出的电压波形和电流波形都是非正弦波，具有很多高次谐波成分，这样使的电动机的能量不能充分选用，增加了损耗。 为了使输出的波形接近与正弦，提出了正弦脉宽调制（ SPWM）。 课程论文 —— 变频调速技术 8 ③ 所谓 SPWM，简单的说，就是在进行脉宽调制时，使脉冲序列的占空比按照正弦波的规律进行，即当正弦波幅值为最大时，脉冲的宽度也最大，当正弦波幅值为最小时，脉冲的宽度也最小。 这样，输出的电动机的脉冲序列就可以使得负载中的电流高次谐波成分大为减少，从而提高 了电动机的效率。 SPWM 波形的特点概括起来就是“等幅不等宽，两头窄中间宽”。 [9] 电压空间矢量（ SVPWM） 控制方式 它是以三相波形整体生成效果为前提，一逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边行逼近圆的方式进行控制的。 转差频率控制 它是施加与电动机的交流电源频率与电动机速度的差频率。 转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。 需要检测出电机转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机的速度与转差频率之和做为变频器的给定频率。 矢量控制方式 矢量控制，也称磁场定向控制。 其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。 直接转矩控制 直接转矩控制不是通过控制电流。 磁链等量间接控制转矩，而是直接把转矩作为被控量来控制。 通过引入定子磁链观察器估算出同步速度信息， 实现无速度传感器直接转矩控制。 上述的 VVVF 变频，矢量控制变频，直接转矩控制变频都是交 直 交变频中的控制方式。 其共同缺点是输入功率因素低，谐波电流大，直流电路需要大的蓄能电容，再生能源不能反馈回电网，只能通过制动单元消耗掉。 变频 调速 的作用 变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，课程论文 —— 变频调速技术 9 因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。 变频应用可以大大地提高工艺的高效性 (变速不依赖于机械部分 )，同时可以比原来的定速运行电机更加节能。 控制电机的启动电流 当电 机通过工频直接启动时，它将会产生 7 到 8 倍的电机额定电流。 这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。 而变频调速则可以在零速零电压启动 (也可适当加转矩提升 )。 一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照 V/F 或矢量控制方式带动负载进行工作。 使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。 降低电力线路电压波动 在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和 配电网的容量。 电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如 PC 机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。 而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能最大程度上消除电压下降。 启动时需要的功率更低 电机功率与电流和电压的乘积成正比 , 那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。 在一些工况下其配电系统已经达到了最高极限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响 , 从而将受到电网运行商的警告 , 甚至罚款。 如果采用变频器进 行电机起停 , 就不会产生类似的问题。 可控的加速功能 变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也可以选择 (直线加速、 S 形加速或者自动加速 )。 而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。 这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。 另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，课程论文 —— 变频调速技术 10 以防止瓶子倒翻或损坏。 可调的运行速度 运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC 或其他控制器来实现速度变化。 可调的转矩极限 通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。 目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精度都能达到 3％～ 5％左右。 在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。 受控的停止方式 如同可控的加速一样 , 在变频调速中 , 停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以选择 (减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动 )，同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加 可靠，寿命也会相应增加。 节能 离心风机或水泵采用变频器。