变频器的控制方式及合理选用
1.变频器的控制方式低压通用变频器输出电压在380~650V,输出功率在0.75~400KW,工作频率在0~400HZ,它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历以下四代。
(1)第一代以U/f=C,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,但系统性能不高、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。
(2)第二代以电压空间矢量(磁通轨迹法),又称SPWM控制方式。
他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
逼近圆的方式而进行控制的。经实践使用后又有所改进: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、电流成闭环,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。
(3)第三代以矢量控制(磁场定向法)又称VC控制。其实质是将交流电动机等效直流电动机,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,以转子磁通定向,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。
然而转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,实际效果
不如理想的好。
(4)第四代以直接转矩控制,又称DTC控制。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
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体方法是:
a.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;
b.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;
c.算出实际值——对定子阻抗、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;
d.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;
e.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%);
f.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。
2.控制方式的合理选用
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50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。附表中参数供选用时参考。
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
不要
不带
PG
带PG或
PID编码器不要
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/% ±0.2~0.3 ±0.2~0.3 ±0.2±0.2±0.2±0.2
适用场合一般风
海芋恋歌词机、泵类
较高精度
庚心演唱会调速,控
一般工业
上的调速
或控制
所有
调速江南style 歌词
或控
伺服拖动、
高精度传
动、转矩控
重荷起动、起
重负载转矩系
统,恒转矩波
动大负载
*直接转矩控制,在带PG或编码器后I可拓展至1:1000,静态速度精度可达±0.01%。
异步电动机变频变压运行特性分析及应用
为更好地掌握和应用异步电动机变频变压传动技术,对异步电动机在改变电源频率f1或改变电源U1以及改变U1/ f1下运行的各参数变化进行分析是很有必要的。为了分析方便,将异步电动机的参数归结为三类:
1.结构参数,包括定、转子电阻r m;
2.运行参数,包括励磁电流Im,定、转子电流I1、I2(折算到定子侧为
I2’),气隙磁通Φm,电磁转矩T(最大转矩Tm、起动转矩Ts),转速n (同步转速n1、转差率s)及功率因数COSφ;
错过 王梓盈3.输入参数,包括输入相电压U1、频率f1。
将以上参数反映在异步电动机等值电路上,则如图1所示。
U1=U N(电机额定相电压),而f1改变时的特性
f1的改变主要影响n1以及x1、x2和r m、x m。
1.U1=U N时,f1 ,n成比例下降
这是因为n1=60f1/p(p为极对数),这也就是变频调速的基本原理。
2. U1=U N时,f1,引起x1、x2’和r m、x m的变化
由于x=2πf1L,所以f1时,x1、x2’、x m均成正比例减小。由于铁心损耗功率P fe与f11.4成正比,所以f1时r m。
3.U1=U N时,f1,引起I m的变化
f1,引起I m  ,但其变化是非线性的,在低频段I m将急剧上升,如图2。
I m/I N
f1/f N
0.7 0.8 0.9    1.0    1.1
4.U1=U N时,f1使Фm过饱和
其原因是一般电动机的铁心设计在额定磁通下接近于饱和。这也是励磁电流I m 随f1急剧上升的原因。
5.U1=U N时,f1,引起I2’的变化
I2’的大小取决于负载的大小。额定负载转矩下,电磁转矩T=CmФm I2’COSφ2当f1时,Фm ,COSφ2;则I2’。
6.U1=U N时,f1,引起I1的变化
韩安冉 小猪先生由于I1= I m+(- I2’);因此,当f1时,在低频段、重载下I1’,而在较高的频率段、轻载下I1’。
7.U1=U N时,f1引起最大电磁转矩T m的变化
由转矩公式可知:f1较高时,(x1+x2’)>r1,T m∝1/ f12; f1较低时,(x1+x2’)〈r1,T m∝1/ f1。
8.U1=U N时,f1使临界转差率S c增大
9.U1=U N时,T s的变化
由起动转矩公式可知:f1较高时,(x1+x2’)2》(r1 +r2’)2,则T s∝1/ f13; f1较低时,(x1+x2’)2《(r1 +r2’)2,则T s∝1/ f1。
10.机械特性的变化