变频调速在电机控制中的应用

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２０年第 ６ ０８ 期 总 第 １０期 ３
变频调速在电机控制中的应用
李运娥 ，申凌云 ，樊震 宇，何俊正
（ 阳钢铁集 团有限责任公 司焦化厂 ， 安 河南安 阳 ４５０ ） ５０４
【 摘 要】介绍了变频器的基本原理和选用方法， 同时在实际运用中与多种设备完美结合实现的智能控制。 【 关键词 】变频器； 智能控制； 直流调速 ； 应用 【 中图分类号】Ｔ ３ Ｍ 【 文献标识码】 Ｂ 【 文章编号】１０—７ ４ ０８ ６００ －３ ０６６６（ ０） －０４０ ２ ０
（ ｋ ｍ ｋｎ ｌ ｔＡｎａｇ Ｉ ｎ＆ ＳｅｌＧｏｐ Ｃ ．Ｌｄ， ｎ ａｇ ｅ ａ ５ ０ ４Ｃ ｉ ） ｏ ｃ ｅ ａ ｉ Ｐａ ， ｙｎ ｒ ｇ ｎ ｏ ｔ ｒｕ ｏ ｔ． Ａ ｙ ｎ，Ｈ ｎ ｎ ４ ５ ０，ｈｎ ｅ ， ａ
【ｂｔ ｃ】 Ｔ ｅｂｓ ｒ ｃ ｌ ａｄｓｅｔｎｍ ｔ ｄ ｆａｆ ｑｅｃ ｏｖｒｒａ ｒ－ Ａ ｓ ａｔ ｈ ａｉ ｐｉ ｉｅ ｎ ｅ ｃｏ ｅ ｏｓｏ ｅｕｎｙｃｎｅｅ ｒ ｐｅ ｒ ｃ ｎｐ ｌｉ ｈ ｒ ｔ ｅ
ｓ ｎ ｅ ．Ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｏ ｔ ｌ ｏ ｅ ｆｃ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｒ ｗｉ ｎ ａ ｉ ｔ ｓ ｅ ｔｄ ｎ ｅｌ ｅ ｔ ｃ ｎ ｒ ｆ ｐ ｒ ｔ ｃ ｍｂ ｎ ｔ ｆ ｔ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｍａ ｙ ｆ ｃｌ ｉ ｉ ｏ ｅ ｏ ｅ ｈ ｉｅ ｉ ｃｕ ｌ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｉ ｅ ｃ ｉ ｅ ． ｎ ａ ｔ ａ ｐ ｌ ｔ ｓ ｄ ｓ ｒ ｄ ｃ ｏ ｂ
ｎ＝ Ｏ］ Ｐ ｌ６ｆ２ （） １
常数 ， 如忽略定子漏阻抗压降 ， 可以认为供给电机的 电压 与频率 按相同比例变化 ， 即 ＝ 常数。 但是在频率较低 时，定子漏阻抗压降已不能忽 略， 因此要人为地提高定子电压 ， 以作漏抗压降的补 偿， 维持 Ｅ 一常数 ， 此时变频器输出 图ｌ 中的曲线 ２ 而不是曲线 １ ， 。 关系如
Ａｐ ｌｃ ｔ ｎ ｏ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｃｏ ｔ ｏ ｎ Ｍ ｏ ｏ ｎ ｒ ｌ ｐ ｉ ａ ｉ ｆ Ｆｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｏ ｔ ｒ Ｃｏ ｔ ｏ
Ｌ ｎ ｅ Ｓ Ｎ ｉｇｙ ｎ Ｆ Ｉ Ｖｕ － ， ＨＥ Ｌｎ －ｕ ， ＡＮ ｈ ｎ ｙ ， ＨＥ Ｊ ｎ ｚ ｅ ｇ Ｚ ｅ —ｕ ｕ －ｈ ｎ
— —
获得巨大的节能效果 。由于其使交流 电动机的调速
一
，
定子 磁通 。
范围和调速性能均大为提升 ，因此交流电动机代替 直流电动机出现在各种领域 ，随着电力半导体 的迅 速发展 ， 变频器 也 随之不 断进 步【１ 面使用。
多数变频器在频率低于电机额定频率时 ，输出 的电压 和频率．类似 图中曲线 ２并且 随着设置 ，
不同， 可改变补偿 曲线 的形状 。 （） ２ 在频率高于定子供电的额定 电源频率时属 于恒 功率调 速
式中， —— 转矩 ； ｎ 广一 角速度 ； ｎ — 速 。
机械变速时 ， 假设其变速 比为 ， 在电动机功率
【 ｅ ｏｄ】ｆｑｅｃ ｏｖｒｒ ｉｅｉｎ ｃｎｒ； Ｃ ｓｅｄｃｎ ｏ ａｐｃｔｎ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｒ ｕｎｙｃｎｅｅ ｎ ｌ ｅｔ ｏｔｌＤ ｐｅ ｏｔｌ ｐｌａｏ ｅ ｔ； ｔｌ ｏ ｇ ｒ； ｉ ｉ
改变频率 ， 实现调速控制 。 １ 前 言 由电机理论可知 ，三相异步电机每相 电势的有 变频器是从 ２ 世纪 中叶发展起来的一种交流 ０ Ｅ＝ ． Ⅳ ｌ ４ １ ４ （） ３ 调速设备 ， 是为 了解决传统的交流 电动机调速困难 ， 效 值 ： Ｅ——定子每相 电势有效值； 交变速设备结构复杂且效率和可靠性均不尽人意的 式 中，。 定子供电电源频率 ； 缺点出现的。变频器 电源主要用于交流电机的变频 Ⅳ—— 定子绕组有效匝数 ； １ 调速， 其在 电气传动系统 中占据的地位 日 趋重要 ， 已
不变时 ，忽略变速器效率 ，＝ ． ６ ｎ １ ２ （ ・ Ｐ Ｉ ２ｍ・＝ ． ６ Ｋ ０ ０
此时变频器的输出频率．提高 ，但变频器的电
源电压 由电网电压决定 ，不能继续提高 ，根据公式
ｍ） （ Ｋ） 即转速下 降 Ｋ倍 ， ・ｒ ， ｄ 会造成转矩可升高 Ｋ 倍， 它属于恒功率负载 。 变频器转矩低于额定频率时， 恒转矩运行 ， 电机 不能提高输出转矩 ， 高于额定频率时 ， 转速升高转矩 下降。 对于平方率负载和恒转矩负载， 这两种负载在 电机低于额定频率运行时 ， 负载力矩没有增加 ， 所以 当在额定频率 以下时 ，可以按电机功率大小配置变 频器功率。恒功率负载 ， 低速时力矩增加； 而变频器 和电机低于额定频率时 电流被限制 ， 力矩不能增加 ， 所 以变频器调低 电机转速有可能会造成 电机带不动
图 １ 变频器输 出 关 系
（） ２
由（ ） ２ 式可知 ， 调速 的方法 可通过改变 、 、 ＰＳ 其中任意参数 ， 实现调速。 对异步 电机最好的方法是
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冶 金 动 力
旧 Ａ Ｉ ｉＩＡ ｌ ，Ｒ Ｕ．ｌ Ｃ ＬＰ ｌＩ ＩＧ Ｅ ５
别是电解电容等器件在高于额定温度后每升高通用变频器对负载的输出波形是双极性寿命会下降一半因此环境温度应保持较低波这种波形可以大幅度提高变频器的效率但同时除设置完善的通风冷却系统以保证变频器正常运行这种波形使变频器的输出区别于正常正弦波产生外在选用上增大一个容量等级以使额定运行时了变频器很多特殊之处
冶 金 动 力
由（ ） ３ 式可从以下两种情况分析 ： （） １ 在频率低于供电额定 电源频率时属于恒转
矩调 速
变频器设计时为了维持 电机输 出转矩不变 ， 必须
维持每极气隙磁通 不变 ， ３ 从（ 式可知 ， ） 要使 Ｅ 。 ＝
２ 通用变频器基本原理
工业通用电机和一般变频电机是 由工频低压电 网供电， 变频器 的作用是调速控制和启动 ， 因此变频 器在工业领域 中被广泛运用 ， 调速的基本原理 ：
式中，， 同步转速 ，ｍ ｎ —— ｒ ｉ； ／
— —
定子供 电电源频率 ；
严一 磁极对数 。
异步电机转速 与 同步转速 ｎ 存 在一个 滑差 。 关系： ｎ ｎ（ 一 ） ６ Ｐ １ Ｓ ＝ １ Ｓ ＝Ｑ／ （ 一 ） ２ 式中，——异步 电机转速 ； ｎ ． ｓ 一 异步 电机转差率。