利德华福高压变频器 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
利德华福高压变频器 应用范围 近年来，我国年工业生产总值不断提高，但是能耗比却居高不下，高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈，为此国家投入大量资金支持节能降耗项目，其中高压变频调速技术已越来越广泛的应用在各行各业，它不仅可以改善工艺，延长设备使用寿命，提高工作效率等，最重要的是它可以“节能降耗”，这一点已被广大用户所认可，且深受关注。 从1998年开始，利德华福人通过一年开发，一年开局试验，一年市场考验，其研发制作的HARSVERT-A系列高压变频调速系统，完全具有自主知识产权，适合国内电网特性，符合国内用户使用习惯。该系列高压变频调速系统自2000年投入国内市场后，在市政供水、电力、冶金、石油、石化、水泥、煤炭等行业陆续投入运行。由于安装便捷、操作简单、运行稳定、安全可靠、维护方便，并在节能、节电、省人、省力、自动控制、远程监控等方面效果显着，以及优异的产品性价比和周到的服务，受到用户的广泛欢迎。 火力发电：引风机、送风机、吸尘风机、压缩机、排污泵、锅炉给水泵等 冶金：引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等 石油、化工：主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵等 市政供水：水泵等 污水处理：污水泵、净化泵、清水泵等
水泥制造：窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、冷却器排风机、 分选器风机、主吸尘风机等 造纸：打浆机等 制药：清洗泵等 采矿行业：矿井的排水泵和排风扇、介质泵等 其他：风洞试验等 系统原理 HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接3、6、10KV输入，直接3、6、10KV高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。 系统结构 功率模块结构 功率模块为基本的交-直-交单相逆变电 路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT 逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流 [功率单元电路结构] 输出。 每个功率模块结构及电气性能上完全一 致，可以互换。（备件种类单一） 输入侧结构 输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移相变压器的副边绕组分为三组，根据电压等级和模块串联级数，一般由24、30、42、48脉冲系列等构成多
调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析 1 引言 与传统的电励磁电机相比，永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率 密度大；损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航 天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。 随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电 动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代，变频调速 永磁同步电动机也应运而生。变频调速永磁同步电动机可分为两类,一类是反电 动势波形和供电电流波形都是理想矩形波(实际为梯形波)的无刷直流电动机,另 一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。这类电机通常由变 频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。 本文使用Ansoft Maxwell 软件中的RMxprt 模块进行了一种调速永磁同步电 动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D 中建立了二维有限元仿真模型，并在此模型的基础上对电机的基本特性进行 了瞬态特性分析。 2 调速永磁同步电动机的电磁设计 2.1 额定数据和技术要求 调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子 冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等。通过改变电机的各个参数来提高 永磁同步电动机的效率η、功率因数cos ?、起动转矩st T 和最大转矩max T 。本例所设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下： 额定数据 数值 额定功率 N 30kw P = 相数 =3m 额定线电压 N1=380V U 额定频率 =50Hz f 极对数 =3p 额定效率 N =0.94η 额定功率因数 N cos =0.95? 绝缘等级 B 级 计算额定数据：
我主要写的是应用场合及功能介绍 罗宾康高压变频器介绍 一、产品介绍 1、罗宾康系列变频调速系统特点 1.1高效率、无污染、高功率因数 第宾康系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压 移相变压器，二次侧绕组中流过的电流，在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经 过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波<2 %，电机侧输岀电压谐波 <1.5 % （即使在40Hz时，仍然<2 % ），成套装置的效率>97 %，功率因数>0.96。完全满足了 IEEE519 —1992对电压、电流谐波含量的要求； *通过采用自主开发的专用PWM空制方法，比同类的其它方法可进一步降低输岀电压 谐波1?2% 。1.2先进的故障单元旁路运行（专业核心技术） *为了提高系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压裕量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元岀现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投入运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响； *以6kV高压变频调速系统为例，每相有6个单元时，预置好参数，当某一相中有2 个功率单元岀现故障时，故障单元将自动旁路，系统仍然可以满负荷运行；即使某一相中所有6个单元 故障，全部被旁路，系统输岀容量仍可高达额定容量的57.7 %。这种控 制方法处于国际先进，国内领先水平，将大大提高系统的可靠性。 .3高性能的控制技术 *罗宾康系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工控参数的实际情况，自动调整加、减速时间，在不超过最大允许电流的情况下，快速达到设定频率或转速。同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行时，可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作； *罗宾康系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。 1.4高可靠性 *控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置了UPS即使两路电 源都岀现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发岀报警，并记录故障时的所有状态参数； *高压主电路与低压控制电路采用光纤传输，安全隔离，使得系统抗干扰能力强； ?当单元故障数目超过设定值，系统可自动切换到工频运行（自动旁路柜）； ?移相变压器有完善的温度监控功能；
11KW变频起动永磁同步电动机电磁设计程序 及电磁仿真 1永磁同步电动机电磁设计程序 1.1额定数据和技术要求 除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm（厘米）、面积以cm2（平方厘米）、电压以V （伏）、电流以A （安八功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以门（欧姆）、磁通以Wb（韦伯）、磁密以T（特斯拉）、磁场强度以A/cm（安培/厘米）、转矩以N （牛顿）为单位。 1额定功率P n =11kW 2相数叶=3 3额定线电压U N1 =380V 额定相电压丫接法U N =U N1 / 3 = 219.39V 4额定频率f =50HZ 5电动机的极对数P=2 6额定效率N =0.87 7额定功率因数cos N =0.78 8失步转矩倍数T；°N =22 9起动转矩倍数T；N =22 10起动电流倍数I；N =2.2 12 额定转速n N =1000r/min 13额定转矩T N二9.55P N 103二 9.55 11 二105.039N.m n N 11额定相电流I N P N X105 0U N N COS N 11 105 3 219.39 0.87 0.78 A-24.62
14绝缘等级:B级 15绕组形式：双层叠绕Y接法 1.2主要尺寸 16铁心材料DW540-50硅钢片 17转子磁路结构形式：表贴式 18气隙长度：=0.07cm 19定子外径D1 =26cm 20定子内径D i1 =18cm 21 转子外径D2二D H—2、=(18 -2 0.07)cm =17.86 22转子内径D i2 =6cm 23定,转子铁心长度h日2 =15cm 24铁心计算长度l a J =15cm 铁心有效长度l ef =la 2、=(15 2 0.07)cm = 15.14cm 25定子槽数Q1 = 36 26定子每极每相槽数q =Q1 /2gp =36/2 3 3=2 27极距巨p =蔥D i1/2P =3.14 18/2 9.728cm 28定子槽形:梨形槽定子槽尺寸 h01= 0.08cm b01= 0.38cm bi = 0.78cm r1 二 0.53cm h o2 = 1.72cm 巧“18^ 29定子齿距t1卩 1.5708cm Q136
调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析 1 引言 与传统的电励磁电机相比，永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率密度大；损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。 随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代，变频调速永磁同步电动机也应运而生。变频调速永磁同步电动机可分为两类,一类是反电动势波形和供电电流波形都是理想矩形波(实际为梯形波)的无刷直流电动机,另一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。 本文使用Ansoft Maxwell软件中的RMxprt模块进行了一种调速永磁同步电动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D中建立了二维有限元仿真模型，并在此模型的基础上对电机的基本特性进行了瞬态特性分析。 2 调速永磁同步电动机的电磁设计 2.1 额定数据和技术要求 调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等。通过改变电机的各个参数来提高 T。本例所永磁同步电动机的效率η、功率因数cos?、起动转矩st T和最大转矩max 设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下： 计算额定数据：
(1) 额定相电压：N 220V U U == (2) 额定相电流：3 N N N N N 1050.9A cos P I mU η??== (3) 同步转速：160=1000r /min f n p = (4) 额定转矩：3 N N 1 9.5510286.5N m P T n ?==g 2.2 主要尺寸和气隙长度的确定 永磁电机的主要尺寸包括定子内径和定子铁心有效长度，它们可由如下公式 估算得到： 2 i11P D L C n '= N N N cos E K P P η?'=， 6.1p Nm dp C K K AB δ α=' 式中，i1D 为定子内径，L 为定子铁心长度，P '为计算功率，C 为电机常数。 E K 为额定负载时感应电势与端电压的比值，本例取0.96；p α'为计算极弧系数， 初选0.8；Nm K 为气隙磁场的波形系数，当气隙磁场为正弦分布时等于1.11；dp K 为电枢的绕组系数，初选0.92。A 为电机的线负荷，B δ为气隙磁密，A 和B δ的 选择非常重要，直接影响电机的参数和性能，应从电机的综合技术经济指标出发 来选取最合适的A 和B δ值，本例初选为200A/cm,0.7T A B δ==。 由上式可初步确定电机的2i1D L ，但要想进一步确定i1D 和L 各自的值，还应选择主要尺寸比i1i122L L pL D D p λπτπ===，其中τ为极距。通常，中小型同步电动机的0.6~2.5λ=，一般级数越多，λ也越大，本例初选1.4。 永磁同步电动机的气隙长度δ一般要比同规格的感应电动机的气隙大，主要 是因为适当的增加气隙长度可以在一定的程度上减小永磁同步电动机过大的杂 散损耗，减低电动机的振动与噪声和便于电动机的装配。所以设计永磁同步电动 机的气隙长度时,可以参照相近的感应电动机的气隙长度并加以适当的修改。本 例取=0.7mm δ。 确定电动机定子外径时，一般是在保证电动机足够散热能力的前提下，视具 体情况为提高电动机效率而加大定子外径还是为降低成本而减小定子外径。
摘要：采用电力电子装置实现电压-宾律协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行而不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为了可调速电机家族中的一员。起动费时、重载时震荡或失步等问题已经不再是同步电机广泛应用的障碍，同步电动机调速系统的应用正在飞速发展着。本文首先概括同步电机变压变频调速的特点及其基本类型，然后介绍了几种应用较广的系统，阐明了同步电机的多变量数学模型，最后讨论了自控变频同步电动机调速系统。 关键词：同步电机，变频调速，
目录 1 同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型 (3) 1.1概述 (3) 1.2同步调速系统的特点 (4) 2 他控变频同步电动机调速系统 (5) 2.1转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统 (5) 2.2由交-直-交电流型负载换流变压变频器供电的同步电动机调速系统 (6) 2.3由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统 (7) 2.4按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统 (8) 3 自控变频同步电动机调速系统 (11) 3.1梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统 (12) 3.2正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统 (14) 参考文献 (15)
1 同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型 历史上最早出现的是直流电动机19世纪末，出现了交流电和交流电动机为了改善功率因数，同步电动机应运而生。同步电动机也是一种交流电机。既可以做发电机用，也可做电动机用，过去一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机等。 最初的同步电动机只用于拖动恒速负载或用于改善功率因数的场合。在恒定频率下运行的大型同步电动机又存在着容易发生失步和振荡的危险，以及起动困难等问题。因此，在没有变频电源的情况下，很难对同步电动机的转速进行控制。 1.1概述 同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的。只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。 采用电力电子装置实现电压-频率协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行不能调速的面貌。起动费事、重载时振荡或失步等问题也已不再是同步电动机广泛应用的障碍。 同步电机的特点与问题：优点： （1）转速与电压频率严格同步；（2）功率因数高到1.0，甚至超前。 存在的问题： （1）起动困难；（2）重载时有振荡，甚至存在失步危险。 问题的根源：供电电源频率固定不变 解决办法： 采用电压-频率协调控制，例如：对于起动问题而言，可以通过变频电源频率的平滑调节，使电机转速逐渐上升，实现软起动。对于振荡和失步问题而言，
永磁同步电机控制系统仿真模型的建立与 实现
电机的控制 本文设计的电机效率特性如图 转矩(Nm) 转速(rpm) 异步电机效率特性 PMSM 电机效率特性 本文设计的电动汽车电机采用SVPWM 控制技术是一种先进的控制技术，它是以“磁链跟踪控制”为目标，能明显减少逆变器输出电流的谐波成份及电机的谐波损耗，能有效降低脉动转矩，适用于各种交流电动机调速，有替代传统SPWM 的趋势[2]。 基于上述原因，本文结合0=d i 和SVPWM 控制技术设计PMSM 双闭环PI 调速控制。其中，内环为电流环[3]，外环为速度环，根据经典的PID 控制设计理论，将内环按典型Ⅰ系统，外环按典型Ⅱ系统设计PI 控制器参数[4]。 1. PMSM 控制系统总模型 首先给出PMSM 的交流伺服系统矢量控制框图。忽略粘性阻尼系数的影响， PMSM 的状态方程可表示为 ??????????-+????????????????????----=??????????J T L u L u i i P J P L R P P L R i i L q d m q d f n f n m n m n m q d ///002/30//ωψψωωω& && (1) 将0=d i 带入上式，有 ???? ??????-+??????????? ??? ??--=????? ?????J T L u L u i J P P L R P i i L q d m q f n f n m n m q d ///02/3/0ωψψωω& && (2) 转 矩 (N m )转速 (n /(m i n )) 效率 转速 (rpm) 转矩 (N m )
需方（以下简称甲方）：________________________ 供方（以下简称乙方）：________________________ 甲乙双方就________________有限公司________________风机用高压变频器使用一事与甲方对该工程项目签订相关技术协议，并遵循深圳市安邦信电子有限公司企业产品标准和相关国家标准，协议内容如下： 一、工程内容 1、电机设备性能
3 过流、过压、欠压、过载、缺相、电机过载、主器件保护等保护功能。 4 供货范围 二、AMB-HVI高压变频器主器件的选用及来源
三、工程项目的技术要求 3.1控制方式： 远程/就地控制方式： 当控制柜操作板上的“远程/就地”转换开关位置置远程或就地位置时，即在变频主控柜界面或通过客户的DCS信号(要求4－20mA模拟信号)控制电动机的转速。 3.2高压变频器显示的要求： 高压变频器本机具有输入电压、输入电流、输出电流，输出频率、频率设定值（现场/DCS）以及保护名称显示，输出频率（4~20mA）接口等，同时界面具有运行、停止、故障指示、故障复位等功能。 3.3高压变频器的环境要求： 3.3.1、没有腐蚀性气体和粉尘，没有直射阳光。 3.3.2、温度－10℃－35℃。 3.3.3、湿度：20－90％RH不结露。 3.3.4、海拔1000米以下。 3.3.5、每套高压变频器的所有柜体紧密顺序排列在一起，不可分割放置。 3.3.6、高压变频器房间需密封，房间门和窗进风口处必须装有阻挡粉尘进入的滤尘网。 3.3.7、高压变频器房间侧墙体上部需有散热出风口。
3.3.8、高压变频器房间内必须安装适配降温用的空调。 3.3.9、高压变频器柜体下电缆沟干净、干燥，并有防腐、防水、防鼠等防护措施。 3.4高压变频器的其它要求： 高压变频器的防护等级IP20 高压变频器的谐波含量：输入≤4%，输出：≤3％ 商务合同生效后且设计完成后，甲乙双方应就设计方案进行讨论与确认，供方提供设计资料一份，中途若有其它要求，本着应从大局出发，进行合理调整。 3.5高压变频器的安装位置 根据甲方实际情况和实地测量，确定安装地点 3.6主回路结构示意图 本协议的________台高压变频器均采用一拖一方式运行,选用________KV安邦信高压变频器,同时配备工频旁路系统。 （原客户水电阻系统备用,以备在必要的情况下,电机能在工频下运行） 注：电机采用变频调速后原有的水电阻需要切换不用。如果电机需要工频启动必须采用水电阻。对于________KW/________KV设备，QF为上级用户高压柜开关。其中QS1，QS2，QS3为隔离柜的手动隔离开关；KM1，KM2，KM3为工频旁路柜的高压真空接触器，QS2，QS3或KM2，KM3之间机械或电气互锁。 说明： 对于需要水电阻启动（笼型）的高压风机由原来的单一工频电源供电改造为工频、变频双电源供电，两者可以随时进行手动切换。 A）鼠笼型高压电机改造如下： 图一：标准型变频器（手动切换型） 图二：特殊型变频器（电气切换型） 标准型高压变频器配置为三个高压隔离开关，均为手动操作方式控制，如图一所示。QS1，QS2控制变频运行；QS3控制工频运行，QS2，QS3机械互锁。 特殊型高压变频器配置为二个高压隔离开关和三个高压真空接触器，为电气操作方式控制，可实现本地或远程DCS控制，如图二所示。QS1，QS2，KM1，KM2控制变频运行；KM3控制工频运行，
永磁同步电动机PW M变频调速系统 的建模与仿真 夏玲(黄石建筑设计研究院第4所,湖北黄石435001) 摘 要:介绍了PW M控制技术的特点,并在MAT LAB环境下,构造永磁同步电动机PW M控制的仿真模型。通过对永磁同步电动机的动态过程进行仿真,分析永磁同步电动机采用PW M控制技术的瞬态运行特征以及瞬态过程中各电磁量的变化规律。同时,也验证了仿真模型的正确性。 关键词:永磁同步电动机;仿真;PW M Modeling and Simulating of PWM Frequency I nverter System for I nterior Permanent Magnet Synchronous Motor XI A Ling(Huangshi Institute of Architectural Design&Research,Huangshi Huibei,435001,China) Abstract:T his paper introduces the characteristics of PW M control technology,and it found the simulating m od2 el for interior permanent magnet synchron ous m otor PW M control in M A T LA B environment.Via the simulation of dynamic process for interior permanent magnet synchronous m otor,it analyzes the instan2 taneous characteristics and change law of PW M control technology for interior permanent magnet syn2 chron ous m otor.And the validity of the simulation m odel is tested and verified via the simulations. K ey w ords:interior permanent magnet synchronous m otor;simulation;PW M 1 前言 永磁同步电动机转子使用永磁材料励磁,使电动机的体积和重量大大减小,电机结构简单、维护方便、运行可靠、损耗较小,效率和功率因数都比较高。然而,永磁同步电机存在启动困难、失步等缺点,变频调速技术的应用能很好地解决这些问题。同步电机控制系统常见有如下几种: (1)无换向器电机控制系统 采用交-直-交电流型逆变器给普通同步电机供电,整流及逆变部分均由晶闸管构成,利用同步电机电流可以超前电压的特点,使逆变器的晶闸管工作在自然换相状态。同时检测转子磁极的位置,用以选通逆变器的晶闸管,使电机工作在自同步状态,故又称自控式同步电机控制系统。其特点是直接采用普通同步电机和普通晶闸管构成的系统,容量可以做得很大,电机转速也可做得很高,如法国地中海高速列车即采用此方案,技术比较成熟。其缺点是由于电流采用方波供电,而电机绕组为正弦分布,低速时转矩脉动较大。 (2)交—交变频供电同步电机控制系统 逆变器采用交—交循环变流电路,由普通晶闸管组成,提供三相正弦电流给普通同步电机。采用矢量控制后可对励磁电流进行瞬态补偿,因此系统动态性能优良,已广泛应用在轧机主传动控制系统中。其特点是容量可以很大,但调速范围有一定限制,只能从同步速往下调。 (3)正弦波永磁同步电机控制系统 电机转子采用永磁材料,定子绕组仍为正弦分布绕组。如通以三相正弦交流电,可获得较理想的旋转磁场,并产生平稳的电磁转矩。采用矢量控制技术使d轴电流分量为零,用q轴电流直接控制转矩,系统控制性能可以达到很高水平。缺点是需要使用昂贵的绝对位置编码器,采用普通增量式码盘实现上述要求虽有一些限制,但采取一定措施后仍是可能的。目前研究的重点放在如何消除齿谐波及PW M控制等造成的转矩脉动。 (4)方波永磁同步电机控制系统 又称为无刷 74 2004年第4期 电机电器技术 计算机与自动控制
1．课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 近年来，随着电力电子技术、微电子技术、微型计算机技术、传感器技术、稀土永磁材料与电动机控制理论的发展，交流伺服控制技术有了长足的进步，交流伺服系统将逐步取代直流伺服系统，借助于计算机技术、现代控制理论的发展，人们可以构成高精度、快速响应的交流伺服驱动系统。因此，近年来，世界各国在高精度速度和位置控制场合，己经由交流电力传动取代液压和直流传动[1][2]。 二十世纪八十年代以来，随着价格低廉的钕铁硼(REFEB)永磁材料的出现，使永磁同步电机得到了很大的发展，世界各国(以德国和日本为首)掀起了一股研制和生产永磁同步电机及其伺服控制器的热潮，在数控机床、工业机器人等小功率应用场合，永磁同步电机伺服系统是主要的发展趋势。永磁同步电机的控制技术将逐渐走向成熟并日趋完善[3]。以往同步电机的概念和应用范围己被当今的永磁同步电机大大扩展。可以毫不夸张地说，永磁同步电机已在从小到大，从一般控制驱动到高精度的伺服驱动，从人们日常生活到各种高精尖的科技领域作为最主要的驱动电机出现，而且前景会越来越明显。 由于永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、转矩电流比高、转动惯量低，易于散热及维护等优点，特别是随着永磁材料价格的下降、材料的磁性能的提高、以及新型的永磁材料的出现，在中小功率、高精度、高可靠性、宽调速范围的伺服控制系统中，永磁同步电动机引起了众多研究与开发人员的青睐，其应用领域逐步推广，尤其在航空航天、数控机床、加工中心、机器人等场合获得广泛的应用[4][5]。 尽管永磁同步电动机的控制技术得到了很大的发展，各种控制技术的应用 - 1 -
__________有限公司 _____风机、___水泵 变频调速系统技改项目 技术协议 需方：__________有限公司 供方：深圳市安邦信电子有限公司时间：二00__年___月___日
技术协议 需方（以下简称甲方）：_______ __ _有限公司 供方（以下简称乙方）：深圳市安邦信电子有限公司 甲乙双方就________有限公司_______风机用高压变频器使用一事与甲方对该工程项目签订相关技术协议，并遵循深圳市安邦信电子有限公司企业产品标准和相关国家标准，协议内容如下： 一、工程内容 1、电机设备性能 2高压变频器技术性能
3高压变频器具有的保护功能 过流过压欠压过载缺相电机过载主器件保护等保护功能。 4 供货范围 二、AMB-HVI高压变频器主器件的选用及来源 三：工程项目的技术要求 3．1控制方式： 远程/就地控制方式： 当控制柜操作板上的“远程/就地”转换开关位置置远程或就地位置时，即在变频主控柜界面或通过客户的DCS信号(要求4－20mA模拟信号)控制电动机的转速。 3．2高压变频器显示的要求： 高压变频器本机具有输入电压、输入电流、输出电流，输出频率、频率设定值（现场/DCS）以及保护名称显示，输出频率（4~20mA）接口等，同时界面具有运行、停止、故障指示、故障复位等功能。 3．3高压变频器的环境要求： 3.3.1、没有腐蚀性气体和粉尘，没有直射阳光。 3.3.2、温度－10℃－35℃。
3.3.3、湿度：20－90％RH不结露。 3.3.4、海拔1000米以下。 3.3.5、每套高压变频器的所有柜体紧密顺序排列在一起，不可分割放置。 3.3.6、高压变频器房间需密封，房间门和窗进风口处必须装有阻挡粉尘进入的滤尘网。 3.3.7、高压变频器房间侧墙体上部需有散热出风口。 3.3.8、高压变频器房间内必须安装适配降温用的空调。 3.3.9、高压变频器柜体下电缆沟干净、干燥，并有防腐、防水、防鼠等防护措施。 3．4高压变频器的其它要求： 高压变频器的防护等级IP20 高压变频器的谐波含量：输入≤4%，输出：≤3％ 商务合同生效后且设计完成后，甲乙双方应就设计方案进行讨论与确认，供方提供设计资料一份，中途若有其它要求，本着应从大局出发，进行合理调整。 3．5高压变频器的安装位置 根据甲方实际情况和实地测量，确定安装地点 3．6主回路结构示意图 本协议的____台高压变频器均采用一拖一方式运行,选用____KV安邦信高压变频器,同时配备工频旁路系统。 （原客户水电阻系统备用,以备在必要的情况下,电机能在工频下运行） 注：电机采用变频调速后原有的水电阻需要切换不用。如果电机需要工频启动必须采用水电阻。 对于____KW/___KV设备，QF为上级用户高压柜开关。其中QS1，QS2，QS3为隔离柜的手动隔离开关；KM1，KM2，KM3为工频旁路柜的高压真空接触器，QS2，QS3或KM2，KM3之间机械或电气互锁。 说明： 对于需要水电阻启动（笼型）的高压风机由原来的单一工频电源供电改造为工频、变频双电源供电，两者可以随时进行手动切换 A）鼠笼型高压电机改造如下：
基于MTPA的永磁同步电动机矢量控制系统 1 引言 永磁同步电动机由于自身结构的优点，再加上近年来永磁材料的发展，以及电力电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的应用越来越广泛。而对于凸极式永磁同步电动机，由于具有更高的功率密度和更好的动态性能，在实际应用中越来越受到人们的重视[1]。 高性能的永磁同步电动机控制系统主要采用的矢量控制。交流电机的矢量控制由德国学者blaschke在1971年提出，从而在理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。该控制方法首先应用在感应电机上，但很快被移植到同步电机。事实上，在永磁同步电动机上更容易实现矢量控制。因为该类电机在矢量控制过程中不存在感应电机中的转差频率电流而且控制受参数(主要是转子参数)的影响也小。 永磁同步电动机的矢量控制从本质上讲，就是对定子电流在转子旋转坐标系(dq0坐标系)中的两个分量的控制。因为电机电磁转矩的大小取决于上述的两个定子电流分量。对于给定的输出转矩，可以有多个不同的d、q轴电流的控制组合。不同的组合将影响系统的效率、功率因数、电机端电压以及转矩输出能力，由此形成了各种永磁同步电动机的电流控制方法。[2]针对凸极式永磁同步
电动机的特点，本文采用最优转矩控制(mtpa)，并用一种更符合实际应用的方法进行实现，并进行了仿真验证。
图1 电流id、iq和转矩te关系曲线 2 永磁同步电动机的数学模型 首先，需要建立永磁同步电动机在转子旋转dq0坐标系下的数学模型，这种模型不仅可用于分析电机的稳态运行性能，还可以用于分析电机的暂态性能。 为建立永磁同步电机的dq0轴系数学模型，首先假设： (1)忽略电动机铁芯的饱和； (2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； (3)转子上没有阻尼绕组； (4)电动机的反电动势是正弦的。 这样，就得到永磁同步电动机dq0轴系下数学模型的电压、磁链和电磁转矩方程，分别如下所示：
Zinvert 系列智能高压变频调速系统 用户手册 广州智光电机有限公司 GUANGZHOU ZHIGUANG POWER ELECTRONICS Co.,Ltd. 2004年7月 目录 前言 (3) 第1章安全须知 (4) 1.1 标志约定 (4) 1.2安全规则 (4) 第2章简介 (7) 2.1产品特点 (7) 2.2应用领域 (8) 2.3功能简介 (8) 第3章技术参数与规格型号 (10) 3.1系统型号说明 (10) 3.2组件与配置 (10) 3.3选型与外形尺寸 (11) 3.4产品通用技术参数 (12) 第4章系统组成结构与工作原理 (14) 4.1 系统组成与原理 (14) 4.2控制系统 (15) 第5章操作 (17) 5.1运行前准备工作 (17) 5.2启动 (17) 5.3改变频率给定值 (17) 5.4减速停机 (18) 5.5断电 (18) 5.6自由停机 (18) 5.7运行状态监视 (18)
5.8变频调速系统运行到旁路运行的转换（如果选配旁路柜） (19) 5.9旁路运行转换到变频调速系统运行（如果选配旁路柜） (19) 5.10 变频调速系统检修 (19) 第6章人机接口和参数设置 (21) 6.1 显示与键盘介绍 (21) 6.2基本界面显示和操作 (22) 6.3液晶显示和面板按键具体操作方法 (24) 6.4控制器功能参数列表 (38) 第7章变频调速系统接口 (42) 7.1变频调速系统基本接口 (42) 7.2控制器基本I/O信号接口表 (42) 第8章安装说明 (48) 8.1安装的安全注意事项 (48) 8.2地基、空间和周围环境的要求 (48) 8.3高压部分安装 (48) 8.4设备接地 (49) 8.5 辅助电源及电缆 (49) 8.6控制信号用电缆 (50) 8.7 电缆布线 (50) 8.8机械安装 (50) 8.9电气安装 (51) 第9章调试 (54) 9.1调试常规预备工作 (54) 9.2调试人员配合 (54) 9.3验收 (54) 第10章维护 (55) 10.1 安全须知 (55) 10.2维护的标准程序 (55) 10.3维护计划 (56) 10.4维护项目 (57) 10.5维护日志 (58) 第11章故障的检测与排除 (59) 11.1故障分类 (59) 11.2故障指示 (59) 11.3故障记录 (59) 11.4 故障检测的标准程序 (59) 11.5报警和故障信息及其可能原因、处理解决措施60
三相永磁同步电动机变频调速系统设计
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运动控制系统 课程设计 题目：三相永磁同步电动机变频调速系统设计专业班级：自动化 姓名： 学号： 指导教师： 评阅意见： 指导老师签名：
本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上详细讨论了其变频调速的理论并且设计了一套基于DSP的永磁同步电动机磁场定向矢量控制系统。永磁同步电动机相对感应电动机来说具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，因此自从上个世纪80年代，随着永磁材料性能价格比的不断提高，以及电力电子器件的进一步发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。由于永磁同步电动机自身具有比感应电动机更为优越的性能，而且其dq变换算法相对简单、电机转子磁极的位置易于检测，因此交流调速的矢量控制理论在永磁同步电动机的控制领域也得到了同样的重视，有关永磁同步电动机矢量控制研究的成果陆续发表。本文就是应用电压矢量控制SVPWM实现对永磁同步电机的转矩控制，使其拥有直流电机的性能。 关键词：永磁同步电机矢量控制dq变换DSP
1 绪论 (1) 1.1 研究背景与意义 (1) 1.2 研究现状及应用前景 (1) 2 永磁同步电机的矢量控制方法 (3) 3 硬件电路设计 (4) 3.1 电流检测电路 (4) 3.2 转速检测和转子磁极位置检测电路 (5) 3.3 PWM发生电路 (6) 3.4 IPM智能功率模块驱动电路 (7) 3.5 系统保护电路 (8) 3.6 人机接口电路 (9) 4 软件设计 (9) 设计心得 (12) 参考文献 (13)
基于SVPWM的永磁同步电机控制系统的仿真 随着电动机在社会生产中的广泛应用，由于永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、转矩电流比高、转动惯量低，易于散热及维护等优点，特别是随着永磁材料价格的下降、材料的磁性能的提高、以及新型的永磁材料的出现，在中小功率、高精度、高可靠性、宽调速范围的伺服控制系统中，永磁同步电动机引起了众多研究与开发人员的青睐，其应用领域逐步推广，尤其在航空航天、数控机床、加工中心、机器人等场合已获得广泛的应用。我国制作永磁电机永磁材料的稀土资源丰富，稀土资占全世界的80％以上，发展永磁电机具有广阔的前景。 第一章永磁同步电机的矢量控制原理 1.1 永磁同步电机控制中应用的坐标系 交流电机的数学模型具有高阶次，多变量耦合，非线性等特征，难以直接应用于系统的设计和控制，与直流电机单变量，自然解耦和线性的数学模型相比较，交流电机显得异常复杂。因此需要通过适当的转换，将交流电机的控制变换为类似直流电机的控制将大大简化交流电机控制的复杂程度。 永磁同步电机矢量控制的基本思想是把交流电机当成直流电机来控制，即模拟直流电机的控制特点进行永磁同步电机的控制。为简化感应电机模型，可将电机三相绕组电流产生的磁动势按平面矢量的叠加原理进行合成和分解，使得能够用两相正交绕组来等效实际电动机的三相绕组。由于两相绕组的正交性，变量之间的耦合大大减小。 1.1.1系统中的坐标系 1)三相定子坐标系(U-V-W坐标系) 其中三相交流电机绕组轴线分别为U、V、W，彼此之间互差120度空间电角度，构成了一个U-V-W三相坐标系。空间任意一矢量在三个坐标上的投影代表了该矢量在三个绕组上的分量。 2)两相定子坐标系(α-β坐标系) 两相对称绕组通以两相对称电流也能产生旋转磁场。对于空间的任意一矢量，数学描述时习惯采用两相直角坐标系来描述，所以定义一个两相静止坐标系，即α-β坐标系。它的轴α和三相定子坐标系的A轴重合，β轴逆时针超
关于1.5KW永磁同步电机控制器的初步方案 基于永磁同步电机自身的结构特点，要实现对转速及位置的伺服控制，采用矢量控制算法结合SVPWM技术实现对电机的精确控制，通过改变电机定子电压频率即可实现调速，为防止失步，采用自控方式，利用转子位置检测信号控制逆变器输出电流频率，同时转子位置检测信号作为同步电机的启动以及实现位置伺服功能的组成部分。 矢量控制的基本思想是在三相永磁同步电动机上设法模拟直流 电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分量分解成产生磁通的励磁电流分量id和产生转矩的转矩电流iq分量，并使两分量互相垂直，彼此独立。当给定Id=0，这时根据电机的转矩公式可以得到转矩与主磁通和iq乘积成正比。由于给定Id=0，那么主磁通就基本恒定，这样只要调节电流转矩分量iq就可以像控制直流电动机一样控制永磁同步电机。 根据这一思想，初步设想系统的主要组成部分为：主控制板部分，电源及驱动板部分，输入输出部分。 其中主控制板部分即DSP板，根据控制指令和位置速度传感器以及采集的电压电流信号进行运算，并输出用于控制逆变器部分的控制信号。 电源和驱动板部分主要负责给各个部分供电，并提供给逆变器部分相应的驱动信号，以及将控制信号与主回路的高压部分隔离开。 输入输出部分用来输入控制量，显示实时信息等。
原理框图如下： 基本控制过程：速度给定信号与检测到的转子信号相比较，经过速度控制器的调节，产生定子电流转矩分量Isq_ref，用这个电流量作为电流控制器的给定信号。励磁分量Isd_ref由外部给定，当励磁分量为零时，从电机端口看，永磁同步电机相当于一台他励直流电机，磁通基本恒定，简化了控制问题。另一端通过电流采样得到三相定子电流，经过Clarke变换将其变为α-β两相静止坐标系下的电流，再通过park 变换将其变为d-q两相旋转坐标系下电流Isq，Isd，分别与两个调节器的参考值比较，经过控制器调节后变为电压信号Vsd_ref和Vsq_ref，再经过park逆变换，得到Vsa_ref和Vsb_ref作为SVPWM的控制信
* 引言工业企业中拥有众多拖动风机、泵类负载地大型高压电动机，其中大部分都运行在通过风门或阀门调节流量地节流状态，造成大量能源浪费，存在巨大节能空间；对该类高压电机进行调速改造，不仅可大幅降低电能消耗，而且可提高设备自动化水平，改善设备运行状态，节约设备维修费，并可改善工艺控制效果，是一条节能降耗地重要技术途径.本项目技术改造为高压变频调速技术在贵州某年产万吨大型氧化铝厂熟料窑、排烟风机上地应用.、排烟风机为高压异步电动机拖动，启动方式为直接启动，恒速运转，生产中根据工艺需求通过调节风门开度调节风机地送风量，以便将炉窑内地燃烧状况控制在最佳水平.长期以来，不论炉窑内处于何种燃烧状况，产生地烟尘大小等风机均全速运行.采用入口挡板风门开度调节，效率低、功率大、造成大量地电能浪费.通过采用高压变频调速技术取代传统地风门挡板风量调节技术，在保证设备正常运行地情况下降低了风机地用电量，节约了生产成本.进行变频改造以后，将进口挡板地开度开到最大，风量地调节根据生产需求通过调节电机地转速来实现，使风机处于最佳节能运行状态，从而达到了节电地目地.变频改造后还为风机、电机以及各种管道附属设备提供多项保护措施，从而延长设备使用寿命.项目技术改造背景近年来，随着电力电子器件、控制理论和计算机技术地迅速发展，高压变频技术逐渐成熟，同时变频器地价格不断下降，可靠性不断增强，大幅拓宽了工艺控制对变频调速地要求.最近十年外省发达地区高压大容量变频器已经在冶金、电力、石化等行业得到广泛应用，节能效果非常显著.但在我省应用很少，因此采用高压变频装置对大型用电设备进行改造成为我省企业节能降耗，提高设备自动化程度和竞争力地重要技术措施之一.为此，年该公司北京总部将“高压变频调速技术在氧化铝工业上地应用”项目确定为重大科技成果产业化和推广应用项目，在各省分公司进行产业化试验，贵州所属氧化铝厂、年共新装或技改了台（套）高压交流变频调速装置，为节能降耗做出了贡献，也为我省企业针对高电压、大容量风机、泵类地节能改造积累经验，起到一定示范作用. 熟料窑风机高压变频调速系统地选型设计排烟风机运行技术数据排烟风机运行技术数据如表所示.对高压变频调速设备地主要技术参数和设计性能要求根据烧成窑（熟料窑）现场情况及设备运行经验对高压变频调速系统主要技术参数和设计性能要求如下：主要技术参数（如表）性能要求（）变频装置应设以下保护：过电压、过电流、欠电压、缺相、短路、超频、失速、变频器过载、电机过载、半导体器件地过热、瞬时停电等基本保护功能，必要时能联跳输入侧开关.（）变频装置控制系统应可靠，重要元器件应冗余配置.变频器应满足本体面板控制、现场控制和主控室计算机（）自动控制三地控制功能及转换.且变频器本体柜操作盘应能进行相关地各种控制操作和参数设置，显示面板具有电流、电压、频率、功率、功率因数、开、停、故障显示及故障记忆等基本功能显示.（）提供地变频器支撑软件宜为汉化地最新地正版软件.变频装置应带故障自诊断功能，能对发生地故障类型及位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警.（）变频装置应能接受现有或其它控制系统地指令，并反馈变频器地主要状态信号和故障报警信号，至少包含以下开关量和模拟量信号：开关量输入：起动、停止、手动自动转换信号.开关量输出：高压准备就绪、变频器运行、故障、停止信号.模拟量输入：频率调节（转速给定）；～标准信号.模拟量输出：输出频率、输出电流；～标准信号.（）变频装置地可根据用户地要求进行参数化，对开关量输入回路在硬件上采取光电隔离措施，在软件上采取消除接点抖动措施，并作好接地、屏蔽等抗干扰措施.对开关量输出控制应具有光电隔离输出，并能直接启动任何中间继电器；模拟量信号增加信号隔离器隔离.（）变频装置应具有与现有控制系统或其它控制系统地通讯接口；能与现有控制系统或其它控制系统共同完成两系统间地通讯连接.（）变频装置内部通讯应采用光纤连接，以提高通讯速率和抗干扰能力；变频器柜内强电信号和弱电信号应分开布置，以避免干扰.（）变