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分析SPWM变频器结构和功能
非常夏日
近年来,随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展,生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低,变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频其应用到工业控制中,是我们专业技术人员共同追求的目标。下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式: 1 变频器的工作原理 我们知道,交流电动机的同步转速表达式位: n=60 f(1-s)/p (1) 式中 n———异步电动机的转速; f———异步电动机的频率; s———电动机转差率; p———电动机极对数。 由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 2变频器控制方式 低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。 2.1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 2.2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,以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,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。 2.3矢量控制(VC)方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。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。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 2.4直接转矩控制(DTC)方式 1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接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。它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。 2.5矩阵式交—交控制方式 VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是: ——控制定子磁链引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式; ——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别; ——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制; ——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制。 矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(参考资料:网络资源
2023-06-26
2条回答
问
安川变频器与制动单元
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A1000 30KW以下制动单元内置,大于30KW需要加制动单元,一个制动单元只要接主回路就行了,多个制元要设置主从站,主站的拨码开关OUT,从站的拨码开关IN, 主站和从站通迅接OUT1,OUT2(主站),IN1.IN2(从站)
2023-03-11
2条回答
问
变频器的制动单元通用么
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内置的肯定用不了,外置的一般是通用的,只要电压等级和制动功率选择合理就可以。制动电阻也要与斩波器匹配。
2023-03-11
2条回答
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变频器制动单元坏了会怎么样
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制动单元用的是IGBT,只有开路,没有短路的时候。
2023-03-11
2条回答
问
如何提高变频器的制动能力?
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为了用散热来消耗再生功率,需要在变频器侧安装制动电阻。为了改善制动能力,不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。请选用"制动电阻"、"制动单元"或"功率再生变换器"等选件来改善变频器的制动容量。苏州工业园区志皓传动科技有限公司是芬兰伟肯(Vacon)公司在中国指定代理商,专业从事变频器销售及研发的公司。
2023-03-11
4条回答
问
清远国产变频器品牌介绍
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随着办变频器行业的崛起,全国变频器市场出现“百花齐放,百家争鸣”的现象,像清远这样以重工业为主的 依靠着珠三角的传统实力发展的老牌工业城市自然引来各变频器厂家的竟争。各变频器品牌无不以先下手为强 的态势来夺取这只未煮熟的鸭子,所在以在清远也变频器品牌百花齐放的现象,那么国产品牌中客户比较认可 、比较放心的有哪些呢,深圳艾米克电气有限公司是一家集研发、生产、销售为一体,专业致力于工控自动化 领域的高新技术企业。公司拥有一大批高文化层次、高技术水准的年轻后备力量和一支强大的售后服务队伍, 为客户提供优质、稳定、专业的工控产品和自动化集成方案,协助客户改进设计,努力为客户创造附加价值。 目前主营产品有:AMK3100-G系列、AMK3100-P系列AMK3100-S系列变频器、步进驱动器和伺服驱动器等。 结合国际先进技术和传动市场的实际需要,广泛应用于纺织机械、塑胶机械、化工机械、数控机床、食品机械 、印刷机械、制药机械、造纸机械、橡胶机械、油田机械、矿山机械、木工机械、风机泵类等领域,凭借十多 年的产品开发和应用经验,为客户提供量身定做的多领域自动化解决方案,在传动行业享有很高的声誉。
2023-02-27
1条回答
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江门国产变频器品牌介绍
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随着办变频器行业的崛起,全国变频器市场出现“百花齐放,百家争鸣”的现象,像江门这样以重工业为主的 依靠着珠三角的传统实力发展的老牌工业城市自然引来各变频器厂家的竟争。各变频器品牌无不以先下手为强 的态势来夺取这只未煮熟的鸭子,所在以在江门也变频器品牌百花齐放的现象,那么国产品牌中客户比较认可 、比较放心的有哪些呢,深圳艾米克电气有限公司是一家集研发、生产、销售为一体,专业致力于工控自动化 领域的高新技术企业。公司拥有一大批高文化层次、高技术水准的年轻后备力量和一支强大的售后服务队伍, 为客户提供优质、稳定、专业的工控产品和自动化集成方案,协助客户改进设计,努力为客户创造附加价值。 目前主营产品有:AMK3100-G系列、AMK3100-P系列AMK3100-S系列变频器、步进驱动器和伺服驱动器等。 结合国际先进技术和传动市场的实际需要,广泛应用于纺织机械、塑胶机械、化工机械、数控机床、食品机械 、印刷机械、制药机械、造纸机械、橡胶机械、油田机械、矿山机械、木工机械、风机泵类等领域,凭借十多 年的产品开发和应用经验,为客户提供量身定做的多领域自动化解决方案,在传动行业享有很高的声誉。
2023-02-27
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雷诺尔变频器工作原理
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雷诺尔变频器恒压供水一控一原理图 变频器 变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。 变频器原理以及基本知识 1、什么是变频器? 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、PWM和PAM的不同点是什么? PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同? 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变? 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,磁回路饱和,严重时将烧毁电机。因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对于变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那么电流是否增加? 频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 6、采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样? 采用变频器运转,随着电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思? 频率下降时电压V也成比例下降,这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的,通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性,可以用开关或标度盘进行选择 8、按比例地改V和f时,电机的转矩如何变化? 频率下降时完全成比例地降低电压,那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此,在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就没有输出功率吗? 在6Hz以下仍可输出功率,但根据电机温升和起动转矩的大小等条件,最低使用频率取6Hz左右,此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz. 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定,是否可以? 通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变,大体为恒功率特性,在 高速下要求相同转矩时,必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思? 给所使用的电机装置设速度检出器(PG),将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“闭环 ”,不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式,也有的机种利用选件可进行PG反馈. 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办? 开环时,变频器即使输出给定频率,电机在带负载运行时,电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。对于要求调速精度比较高,即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合,可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。 13、如果用带有PG的电机,进行反馈后速度精度能提高吗? 具有PG反馈功能的变频器,精度有提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思? 如果给定的加速时间过短,变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化,变频器将因流过过电流而跳闸,运转停止,这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转,就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。 15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种,和加减速时间共同给定的机种,这有什么意义? 加减速可以分别给定的机种,对于短时间加速、缓慢减速场合,或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的,但对于风机传动等场合,加减速时间都较长,加速时间和减速时间可以共同给定。 16、什么是再生制动? 电动机在运转中如果降低指令频率,则电动机变为异步发电机状态运行,作为制动器而工作,这就叫作再生(电气)制动。 17、是否能得到更大的制动力? 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,由于电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元,可以达到50%~100%。 18、请说明变频器的保护功能? 保护功能可分为以下两类: (1) 检知异常状态后自动地进行修正动作,如过电流失速防止,再生过电压失速防止。 (2) 检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号,使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。 19、为什么用离合器连续负载时,变频器的保护功能就动作? 用离合器连接负载时,在连接的瞬间,电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化,流过的大电流导致变频器过电流跳闸,不能运转。 20、在同一工厂内大型电机一起动,运转中变频器就停止,这是为什么? 电机起动时将流过和容量相对应的起动电流,电机定子侧的变压器产生电压降,电机容量大时此压降影响也大,连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断,因而有时保护功能(IPE)动作,造成停止运转。 21、什么是变频分辨率?有什么意义? 对于数字控制的变频器,即使频率指令为模拟信号,输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。 变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如,分辨率为0.5Hz,那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz,因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下,如果分辨率为0.015Hz左右,对于4级电机1个级差为1r/min 以下,也可充分适应。另外,有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。 22、装设变频器时安装方向是否有限制。 变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的,上下的关系对通风也是重要的,因此,对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位,尽可能垂直安装。 23、不采用软起动,将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以? 在很低的频率下是可以的,但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流(6~7倍额定电流),由于变频器切断过电流,电机不能起动。 24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题? 超过60Hz运转时应注意以下事项 (1)机械和装置在该速下运转要充分可能(机械强度、噪声、振动等)。 (2) 电机进入恒功率输出范围,其输出转矩要能够维持工作(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加,所以转速少许升高时也要注意)。 (3) 产生轴承的寿命问题,要充分加以考虑。 (4) 对于中容量以上的电机特别是2极电机,在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。 25、变频器可以传动齿轮电机吗? 根据减速机的结构和润滑方式不同,需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限,采用油润滑时,在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。 26、变频器能用来驱动单相电机吗?可以使用单相电源吗? 基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机,在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组;对于电容起动或电容运转方式的,将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相,但对于小容量的,也有用单相电源运转的机种。 27、变频器本身消耗的功率有多少? 它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关,但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%,据此可推算损耗,但内藏再生制动式(FR-K)变频器,如果把制动时的损耗也考虑进去,功率消耗将变大,对于操作盘设计等必须注意。 28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用? 一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却,若速度降低则冷却效果下降,因而不能承受与高速运转相同的发热,必须降低在低速下的负载转矩,或采用容量大的变频器与电机组合,或采用专用电机。 29、使用带制动器的电机时应注意什么? 制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作,将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。 30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机,电机却不动,请说明原因。 变频器的电流流入改善功率因数用的电容器,由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动,作为对策,请将电容器拆除后运转,甚至改善功率因数,在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。 31、变频器的寿命有多久? 变频器虽为静止装置,但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件,如果对它们进行定期的维护,可望有10年以上的寿命。 32、变频器内藏有冷却风扇,风的方向如何?风扇若是坏了会怎样? 对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种,风的方向是从下向上,所以装设变频器的地方,上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有,变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时,由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护 33、滤波电容器为消耗品,那么怎样判断它的寿命? 作为滤波电容器使用的电容器,其静电容量随着时间的推移而缓缓减少,定期地测量静电容量,以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。 34、装设变频器时安装方向是否有限制。 应基本收藏在盘内,问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大,占用空间大,成本比较高。其措施有: (1)盘的设计要针对实际装置所需要的散热; (2)利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积; (3) 采用热导管。 此外,已开发出变频器背面可以外露的型式。 35、想提高原有输送带的速度,以80Hz运转,变频器的容量该怎样选择? 36、变频器的厂家有很多,比较出名的有博世力士乐系列,松下系列等。 维护和检查时的注意事项有: (1)在关掉输入电源后,至少等5分钟才可以开始检查(还要正式充电发光二极管已经熄灭)否则会引起触电。 (2)维修、检查和部件更换必须由胜任人员进行。(开始工作前,取下所有金属物品(手表、手镯等),使用带绝缘保护的工具) (3)不要擅自改装频频器,否则易引起触电和损坏产品。 变频器主要由半导体元件构成,因此,必须进行日常的检查,防止不利的工作环境,如温度、湿度、粉尘和振动的影响,并防止因部件使用寿命所引起的其它故障。 检查项目: (1)日常检查:检查变频器是否按要求工作。用电压表在变频器工作时,检查其输入和输出电压。 (2)定期检查:检查所有只能当变频器停机时才能检查的地方。 (3)部件更换:部件的寿命很大程度上与安装条件有关。
2023-02-27
4条回答
问
变频器的学习资料,提供一些!
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了解原理是第一步!! 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 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,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。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后,电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始,美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。 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。 VVVF:改变电压、改变频率 CVCF:恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。 用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。 变频器的工作原理 我们知道,交流电动机的同步转速表达式位: n=60 f(1-s)/p (1) 式中 n———异步电动机的转速; f———异步电动机的频率; s———电动机转差率; p———电动机极对数。 由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 变频器控制方式 低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。 1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 2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,以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,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。 矢量控制(VC)方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。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。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 直接转矩控制(DTC)方式 1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接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。它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。 矩阵式交—交控制方式 VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是: ——控制定子磁链引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式; ——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别; ——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制; ——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制。 矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(<+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150%~200%转矩。
2023-02-27
1条回答
问
急求三晶变频器在轧机上的应用方案?
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三晶变频器在轧机上的应用 轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备,包括有主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。轧机的主要设备有工作机座和传动装置。 工作机座 由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和。换辊装置等组成。 轧辊 是使金属塑性变形的部件 。 轧辊轴承 支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大,因此要求轴承摩擦系数小,具有足够的强度和刚度,而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大,摩擦系数较小,但承压能力较小,且外形尺寸较大,多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木、铜瓦、尼龙瓦轴承,比较便宜,多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压、静压和静 - 动压三种。优点是摩擦系数比较小,承压能力较大,使用工作速度高,刚性好,缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。 轧机机架 由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置,需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架,具有较高强度和刚度,主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成,便于换辊,主要用于横列式型材轧机。 此外,还有无牌坊轧机。 轧机轨座 用于安装机架,并固定在地基上,又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩,同时确保工作机座安装尺寸的精度。 轧辊调整装置 用于调整辊缝,使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”,有手动、电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等部件;它的传动效率低,运动部分的转动惯性大,反应速度慢,调整精度低。 70 年代以来,板带轧机采用 AGC( 厚度自动控制 ) 系统后,在新的带材冷、热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置,具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。 上轧辊平衡装置 用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有:弹簧式、多用在型材轧机上;重锤式,常用在轧辊移动量大的初轧机上;液压式,多用在四辊板带轧机上。 为提高作业率,要求轧机换辊迅速、方便。换辊方式有 C 形钩式、套筒式、小车式和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作,而整机架换辊需有两套机架,此法多用于小的轧机。小车换辊适合于大的轧机,有利于自动化。目前,轧机上均采用快速自动换辊装置,换一次轧辊只需 5 ~ 8 分钟。 传动装置 由电动机、减速机、齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。 辅助设备包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备、加热、翻钢、剪切、矫直、冷却、探伤、热处理、酸洗等设备。三晶变频器的变频改造;1, 选型:针对于轧钢机负载重的特点,变频器应该加大档次使用,如75KW的电机选择93KW的变频器,对于某些电流波动很大的轧机可放大两档。2, 控制要求:(1)无级调速,外接电位器和按钮启动、停止。 2、工作稳定可靠。 3、恒力矩输出。 4、电机只能单方向运行。 5、在启动时输出大扭矩。 三、使用效果 1、使用方便:可满足不同规格材料的要求。 2、节能:降低了成本,一般可节约35—60%左右的电能。 3、提高了生产效率。 4软起动:减少了对机械设备的冲击。四,调试总结: 1、三晶变频器用直接转矩模式代替力矩电机,性能优越,效果良好。2、生产线运行稳定,维护成本大大降低。3、生产产品的品质很好,最终用户反映良好
2023-02-23
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