浅谈变频器对变频电机的驱动控制
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变频器PWM技术在现代工业领域,变频器已成为不可或缺的设备,广泛应用于电机控制、能源管理等方面。
而在变频器中,PWM(Pulse Width Modulation)技术被广泛采用,为电机提供高效的控制和调节。
一、PWM技术的基本原理PWM技术是通过控制电源的开关时间来控制输出电平的技术。
其基本原理是将一个周期性的脉冲信号,通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小。
通过PWM技术可以有效地控制电机的转速、电压和电流,实现精确的电机控制。
二、PWM技术的优势1. 精确控制:PWM技术可以通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小,从而精确控制电机的转速和输出功率。
2. 高效能耗:PWM技术能够实现电能调节,通过快速切换电源的开关状态,在减小功耗的同时提高电源利用率。
3. 噪声低:PWM技术可以通过合理的调整频率和脉冲宽度来减小电机工作时的噪声,并提高整个系统的运行稳定性。
4. 可靠性强:通过PWM技术,可以将输入电源的频率和电压转换为适合电机工作的频率和电压,提高整个系统的可靠性和稳定性。
三、PWM技术的应用场景1. 变频驱动:PWM技术被广泛应用于电机变频驱动系统,如空调、洗衣机、风扇等家电产品。
通过PWM技术可以实现电机转速调节和能量管理,提高产品效率和性能。
2. 能源管理:PWM技术可以应用于太阳能发电、风能发电等能源管理系统中。
通过PWM技术可以实现对电能的有效调节和利用,提高能源利用率和系统的稳定性。
3. 电力电子:PWM技术在电力电子领域也有广泛的应用,如电力变换器、逆变器和交流传动等。
通过PWM技术可以实现对电能的高效转换和控制,提高电力系统的稳定性和运行效率。
四、PWM技术的未来发展随着科学技术的不断进步,PWM技术也在不断创新和发展。
未来,PWM技术有望在以下方面取得更多的突破:1. 高频调制:通过提高PWM技术的调制频率,可实现更高精度的电气调节和响应速度。
2. 多级逆变器:多级PWM逆变器可以实现对电能质量更精细的调控,并提高系统的可靠性和效率。
plc控制变频器驱动三相异步电动机正反转实训总结I. 引言本文将总结PLC控制变频器驱动三相异步电动机正反转实训的相关内容。
本实训主要涉及PLC控制系统、变频器驱动系统和三相异步电动机正反转控制系统。
在实训过程中,我们学习了PLC编程、变频器参数设置、三相异步电动机接线及控制等知识,并通过实际操作加深了对这些知识的理解。
II. PLC控制系统在本实训中,我们使用的是西门子S7-200系列PLC,通过编写Ladder图程序来控制变频器和电动机。
在编写程序时需要考虑输入输出信号的选择和逻辑关系的设计。
另外,还需要注意程序的调试和修改,以确保程序能够正确运行。
III. 变频器驱动系统变频器是一种用于调整交流电源供应电压、频率和相位等参数的设备,可以用来调整三相异步电动机的转速。
在本实训中,我们使用的是DELTA VFD-M系列变频器。
在设置参数时需要注意各个参数之间的关系,以确保变频器能够正确地驱动电动机。
IV. 三相异步电动机正反转控制系统三相异步电动机是一种常见的工业用电机,可以通过变频器来调整其转速。
在本实训中,我们主要学习了三相异步电动机的接线和正反转控制。
在接线时需要注意各个端子之间的连接关系,以及接地等问题。
在正反转控制时需要编写PLC程序,并通过变频器来调整电动机的转速和方向。
V. 实训总结通过本实训,我们深入了解了PLC控制系统、变频器驱动系统和三相异步电动机正反转控制系统的相关知识。
同时,我们也学会了如何进行PLC编程、变频器参数设置和电动机接线及控制等操作。
这些知识对于工业自动化领域的从业人员来说非常重要,能够帮助他们更好地理解和应用相关技术。
高压变频器的工作原理高压变频器是一种广泛应用于工业领域的电力调节设备,其主要功能是将输入电源的频率和电压转换为适合供给高压电机的输出,实现对电机转速的调节和控制。
本文将详细介绍高压变频器的工作原理。
一、高压变频器的基本构成高压变频器由整流单元、滤波单元、逆变单元、控制单元和保护单元等组成。
1. 整流单元:将交流电源转换为直流电源,通常采用全控整流桥电路实现。
2. 滤波单元:对整流后的直流电进行滤波,使输出电压平稳,减小电压脉动。
3. 逆变单元:将滤波后的直流电压转换为可调节的交流电压,一般采用高频开关器件,如IGBT等。
4. 控制单元:负责对高压变频器的工作进行调节和控制,包括输入输出信号的采集、信号处理和PWM调制等功能。
5. 保护单元:监测高压变频器的工作状态,如电流、电压、温度等参数,当出现异常情况时进行保护措施,确保设备的安全运行。
二、高压变频器的工作原理可以简单概括为四个步骤:采集输入信号、信号处理、PWM调制和输出控制。
1. 采集输入信号:高压变频器通过采集输入信号,如电流、电压和速度等参数,获取电机的实际工作状态。
2. 信号处理:通过对输入信号的处理,如滤波、放大、采样等操作,将其转换为控制单元可以处理的数字信号。
这些信号包含了电机的工作状态和外部设定的控制指令。
3. PWM调制:根据控制单元中的控制算法和调节策略,通过对逆变电路的控制,实现对输出电压的调节。
PWM调制技术可以通过改变逆变器输出电压的占空比来实现对电机转速的调节。
4. 输出控制:PWM调制后的信号经过输出滤波后供给电机,实现电机的驱动。
输出控制单元可以根据实际需要进行速度、转矩等外部参数的调节,从而实现对电机的精确控制。
三、高压变频器的优势与应用领域高压变频器具有以下几个优势:1. 能耗节约:高压变频器通过调整电机的输出频率和电压,实现对电机负载的匹配,从而达到节能的效果。
2. 精确控制:高压变频器具有精确的输出控制能力,可以实现对电机的精确调速,适应各种工况要求。
变频器的远程控制及调速原理变频器远程控制及调速原理-----唐玉龙一、变频器的远程控制什么是变频器远程控制器在许多变频器的应用现场,电机与操作室距离较远。
如将变频器安装在现场,不便于工人的观察与操作;如安装在操作室内,则动力线拉的距离太远,成本高,且对变频器本身及系统中其他设备造成干扰。
针对上述应用情况,我们开发研制了变频器远程控制器产品。
变频器远程控制器是一种实现变频器远程操作的智能仪表,通过RS485网络远程控制变频器的启动、停止、加速、减速、正反转,并实时显示变频器的工作频率、转速等运行状态信息。
单机通讯距离可达1200米(9600bps),有效减少变频器的干扰。
这样就可将变频器安装在电动机附近,通过屏蔽通讯线接到远端操作室内仪表盘上的变频器远程控制器上,在操作室内就能观察和操作变频器的运行状态。
另外,变频器远程控制器还可接外置操作按钮,有手动/自动切换及监听等功能,可接入计算机控制系统,便于工程使用。
二、变频器远程控制器的种类和功能我们研发的变频器远程控制器根据变频器的不同可分为标准型和加强型;根据通讯方式的不同可分为有线通讯、无线通讯;根据不同的通讯协议也分别有相应的产品。
如果没有通讯接口或无法知道其通讯协议的变频器,可在变频器一端接上我们的远端转换器,将模拟信号和开关信号通过485网络传送到远程控制器上。
这样对没有通讯口或无法知道通讯协议的变频器也都能使用,真正实现变频器万能远程控制器的功能。
二、交流异步电动机变频调速原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(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。
EV系列变频器参数设定EV系列变频器是一种先进的电力变频调速设备,广泛应用于电机驱动控制系统中。
通过根据负载的需求,调整变频器的输出频率,来实现对电机速度的精确调节。
在使用EV系列变频器时,需要对一些参数进行设定,以确保变频器的正常工作。
以下将详细介绍EV系列变频器的参数设定。
1.主频设置:主要用于设定变频器的输出频率范围,通常可选择50Hz或60Hz。
2.负载类型设置:根据不同的负载类型,设定对应的参数。
常见的负载类型包括恒扭矩负载、恒功率负载和变转矩负载等。
3.控制模式设置:可选择速度调节模式或扭矩控制模式。
速度调节模式可实现电机的精确速度调节,而扭矩控制模式可实现对电机输出扭矩的精确控制。
4.加速时间和减速时间设置:设定变频器的加速和减速时间,控制电机的平稳启停。
5.频率反馈设置:根据需要,设定变频器是否需要通过反馈信号来对输出频率进行实时控制。
6.PID控制参数设置:PID控制是一种广泛应用于工控系统中的控制算法,通过调节PID参数,可以实现对电机速度的精确控制。
7.过载保护设置:设定变频器的过载保护参数,以避免电机在超负荷工况下的损坏。
8.故障保护设置:根据实际需求,设置变频器的故障保护参数,以及故障报警方式。
9.输入输出设置:根据实际应用需求,设定变频器的输入输出参数,如开关量输入输出、模拟量输入输出等。
10.通信设置:EV系列变频器通常配备有通信接口,可以与上位机或其他设备进行通信。
通过设置通信参数,实现设备之间的数据交换和远程控制。
11.基本参数设定:包括电压设定、电流设定、功率因数设定等基本参数的设定。
12.软启动设定:设定变频器的软启动功能,以避免电机的冲击启动,延长电机的使用寿命。
13.电机保护设置:设定电机的过电流保护、过压保护、欠压保护等参数,以保护电机的安全运行。
14.多电机控制设置:设定多个电机之间的协同控制参数,实现电机之间的同步运行或逆变。
以上是EV系列变频器的一些常见参数设定。
1概述变频器英文缩写为VFD,它可以通过电力半导体的通断作用改变电源的频率,进而改变电机运转的速度以满足工业生产的需求。
随着工业自动化的发展,变频器在工业中的应用越来越广泛。
然而在实际生产过程中,由于工作人员对变频器存在使用不当、操作有误、维护不及时等诸多因素,使变频器在使用过程中经常出现一些故障,本文主要介绍变频器常见的几种故障及解决措施。
2变频器故障分类根据变频器故障的特点,我们可以将其归结为以下几种类型:①按故障的时间因素分为突发性故障、间歇性故障和老化性故障。
突发性故障是突发发生的故障,这种故障一般都没有预见性。
此类现象由于没有规律性,因此在维修时存在比较大的困难,只有对变频器的原理熟悉,才能快速地解决故障。
间歇性故障就是设备在运行的时候突然出现不能用,突然能用的情况;老化性故障就是由于设备运行的年限较长,元器件出现老化的故障。
②按照故障所在位置可以分为内部故障和电源故障。
内部故障就是变频器自身出现的故障,如电容短路、欠压、过压等故障;而电源故障则是指变频器供电系统出现的故障,例如缺相。
③按显性和隐性故障分类,显性故障是指故障部位有明显的异常现象,即明显的外部表征,很容易被人发现;隐性故障是指故障部位没有明显的异常,即无明显的外部特征,无法通过主观判断出故障部位,一定要借助一定的辅助手段,如仪表仪器等来判断,而有一些则还需要依赖于一定的工作经验。
3变频器常见故障及其解决措施3.1过压变频器出现过压故障,主要是指变频器的中间电路直流电压高于过电压的极限值。
一般情况下出现这种情况可能是由于雷雨天气,雷电对电网的影响,导致变频器电压过高而停止工作,这时我们60秒后再接通变频器的电源即可。
因为雷电是瞬时的,没有持续性,故雷雨天气对变频器的影响是短暂的。
除了雷雨天气可以造成过压外,变频器在驱动大惯性负载时,也会出现过压的情况,这时只要延长变频器的减速时间参数,就可以很快排除故障现象。
3.2过电流过电流指的是变频器输出的电流超过额定电流的1/5。
浅谈变频器驱动下的异步电机设计与分析【摘要】地球上能源的进一步枯竭,促使人们寻找节能的各种途径。
异步电机消耗了我国一半以上的电能,异步电机的合理使用是节能问题的重中之重,使用变频器驱动是异步电机节能的最主要手段,其主要节能的原理是调节电机的转速以适应各种不同的工况,避免了不必要的能源浪费。
本文就异步电机的概况、设计的重点及未来发展趋势进行研究和讨论。
【关键词】变频器驱动异步电机设计与分析近年来,变频调速技术的发展和应用越来越广泛,人们也越来越重视变频调速状态下异步电机的性能。
变频电源供电与传统的电网供电不同,在变频供电的状态下,电流、电压中会有高次谐波的产生,影响了异步电动机的功率因数、效率等性能。
异步电机在以往的设计中对低电源谐波考虑很少,因此,传统的异步电机在变频状态下虽然可以达到很好的节能效果,但是无法达到理想的运行性能,因此,变频器驱动下的异步电机的设计与分析对异步电机设计的完善具有重大的现实指导意义。
1 变频器驱动下异步电机概述变频调速技术已经成为电气传动的研究重点,因其众多优点如:调速和起制动性能优良、效率高、节能效果显著、应用广泛等被国内外专家学者认为是最具发展前途的电器传动技术。
变频调速技术有机地将各种高新技术结合在一起,广泛运用于机械、冶金、化工等行业。
变频器驱动下的异步电机的优点有以下几个:第一,制造方便。
因变频器驱动下的异步电机中的转子不需要绕线,所以与传统的异步电机相比,变频调速的异步电机省掉了电刷、集电环等装备,结构简单、制造和维护也非常方便。
第二,性能稳定。
由于变频器驱动下的异步电机优良的起制动性极大地促进了交流调速系统的稳定性,因此变频器驱动的异步电机实现了电机的无级平滑调速,调速效果非常好,性能也更加稳定。
第三,起动特性良好。
变频器驱动下的异步电机运用了变压变频的电源进行供电,在电机起动时,起动转矩很大,起动电流较低,保证了其良好的起动性能。
第四,显著的节能效果。
变频水泵的节能技术及工作原理变频水泵是一种节能高效的水泵设备,通过采用变频技术来实现水泵的频率调节,从而达到节能的目的。
下面将详细介绍变频水泵的节能技术及工作原理。
一、变频水泵的节能技术1.变频调速技术:变频水泵采用变频器对电机进行调速,可以根据实际需要精确调节水泵的运行频率和转速,避免因为不同工况需要导致水泵运行在额定状态下,进而减少功耗。
2.智能控制技术:变频水泵配备智能控制系统,可以根据实时数据对水泵的工作状态进行智能调控。
通过对各种参数进行实时监测和分析,可以调节出最佳的工作状态,达到节能的目的。
3.伺服驱动技术:变频水泵采用伺服控制器对电机进行控制,可以根据实际负载情况实时调整电机的工作状态,从而达到更高的效率和节能的目的。
4.多级泵系统:变频水泵可以采用多级泵系统,通过根据实际需要选择不同级数的泵组合,实现多级增压。
这样可以在不同工况下选择最适合的泵级,避免过大或过小的功率消耗。
5.自动控制技术:变频水泵通过自动控制技术,可以根据实际工作需求自动启动和停止。
通过设定合理的启停时间和频率调节方式,可以避免不必要的能量浪费,达到节能效果。
二、变频水泵的工作原理1.变频器:变频器是变频水泵的核心设备,主要功能是将交流电源的频率转换为电机驱动所需频率。
通过调节变频器的输出频率,可以实现对电机转速的精确控制。
2.电机:电机是变频水泵的驱动设备,根据变频器的输出频率进行转速调节。
变频水泵通常采用三相异步电机作为驱动电机,其转速可以通过变频器的调节实现范围广泛的转速调节。
3.水泵:水泵是变频水泵的工作部件,主要用于将液体输送到指定位置。
水泵通常由水泵、叶轮、轴承和密封等组成,通过电机的驱动实现水泵叶轮的旋转,从而达到液体的输送目的。
首先,变频器接受外部的控制信号,并根据控制信号的要求设置合适的频率输出。
然后,变频器将调整后的频率输出给电机,电机根据频率的变化调整自身的转速。
最后,电机驱动水泵的叶轮旋转,使液体从进口处进入水泵并经过叶轮的作用,最终通过出口处输出。
变频调速原理1变频调速原理变频调速是指把电动机的输出频率发生变化以改变电动机的转速,以达到调节所需转速的方法。
它是一种比较先进的电力传动方式,它的优点是可以轻松地实现对电机的转速或功率的控制,广泛应用于机械设备中。
首先,变频调速可以通过降低电机的频率来降低它的转速,同时具有保护功能,能够提高设备的运行效率。
另外,在变频调速时该设备的噪声也比传统调速方式低,能够更有效地满足现代工业噪声控制要求。
另外,变频调速采用新技术进行控制,通常使用微处理器来实现系统的自动控制,使系统的稳定性更加可靠。
因而变频调速可以实现精确的控制,减少过电荷所带来的损耗,并能够更好地满足用户的需求。
总而言之,变频调速作为一种新兴的调速技术,具有可靠、稳定、精确以及低噪声等优点,用它来控制电机的转速,不仅提高了设备的效率,而且有效地满足了各种电机调速技术的要求,受到了广大用户的欢迎。
2基本原理变频调速系统的基本原理是通过控制驱动器的变化,控制电机调节输出的频率来改变电机的转速。
它由用于控制驱动器的模拟信号源和微处理器、模拟-数字转换器、变频器和负载(电机)等构成。
变频器通过改变驱动电机的输入频率,以及相应地改变电机的输出频率和转速,从而达到调节电机的转速的目的。
首先,由传感器监测电机的转速,并将检测的信号输入微处理器,由微处理器控制变频器通过变压器改变电压,使电机输出的转速满足要求。
另外,模拟信号源提供的信号可以是波形信号,也可以是码制信号;模拟-数字转换器可以将模拟信号转换成数字信号,从而实现微处理器对变频器的控制。
变频调速系统为节能、安全和质量提供了许多好处,它可以满足要求,有效地减少电能损耗,降低空调、暖气的负荷,有助于长期稳定的发电,并可以保证机械设备的安全。
浅谈变频器对变频电机的驱动控制 变频驱动技术具有节能降耗、安全可靠、设计简单等优点,广泛用于电机的驱动控制中。本文详细的介绍了变频技术的工作原理、系统结构等,并深入的探讨了变频驱动技术在电机控制中的应用。针对变频驱动控制系统与电机最佳匹配问题,提出从驱动电源和电机本身的结构出发,解决变频器输出电压含有高次谐波的问题。
标签:变频器;电机驱动;控制技术 1 引言 随着电力电子、计算机和自动控制技术的迅速发展,交流传动与控制技术逐渐成为工业控制的重要内容。目前,电气传动技术正面临着一场革命,即交流调速取代直流调速,以计算机为基础的数字技术取代模拟技术。交流变频驱动控制技术以其节能降耗、可靠性高、设计简单、便于应用等优点成为目前电机驱动控制的主要发展趋势[1]。变频技术实现了交流电机的无级调速,克服了传统直流调速技术体积大、故障率高的缺陷,成为目前发展最为迅速的技术之一。交流变频驱动技术主要是针对三相电路的一种电机控制技术,钟玉林为了降低逆变器的共模电压和共模干扰,采用特定谐波消除脉宽调制技术,从源头上消除了变频器输出共模电压中的低频分量[2]。变频器根据其变换的环节可以分为:交—直—交变频器和交-交变频器。
2 变频电机调速系统 2.1 变频电机调速系统原理 变频器调速系统的整个电路包括整流电路、滤波电路、制动电路和逆变电路等几个部分组成,其输出电压的波形为脉冲方波,含有的大量的高次谐波成分多。电压和频率必须按照一定的比例同时变化,无法实现分别调整,因此不能作为供电电源使用。采用变频调速系统驱动电机时可以实现无级调速,其结构图如图1所示。
2.1.1 整流电路:整流电路一般采用三相不可控桥式整流电路实现,VD1-VD6组成三相不可控整流桥。将三相交流电转化成直流电形式。
2.1.2 滤波电路:整流后的电压含有大量的高次谐波,需要采用滤波电路进行处理。滤波电容除了滤除高次谐波外,还起到消除整流电路与逆变电路之间的耦合,消除干扰,提高功率因数的作用。在接入电源时,由于电容两端的电压为零,因而上电瞬间滤波器电容充电电流很大,容易损坏整流桥的二极管。因此,需要在上电的瞬间将电阻Rs串联接入直流母线中以限制充电电流,当充电到一定程度时闭合开关将电阻Rs短路。 2.1.3 制动电路:电机在减速时,转子的转速将可能超过此时的同步转速而处于再生制动(发电)状态,拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线滤波电容两端产生泵升电压,使变频器产生过压,甚至可能损坏变频器。制动电路就是用来消除这部分反馈能量,防止泵升电压的模块。
2.1.4 逆变电路:逆变管V1-V6组成三相桥式整流电路将直流电逆变成频率和幅值都可调的交流电。逆变模块的IGBT开关控制信号常采用脉宽调制技术(PulseWidthModulation-PWM)实现。
逆变调速系统具有两种控制方式:开环控制和闭环反馈控制。开环控制方式主要用于对转速偏差要求不高的场合,即转速的精確度不是调节的重要变量[3]。开环控制就是给定变频器一个频率信号,变频器根据这个频率信号对电动机输出相应的功率,实现电机的控制。电机的转速由给定功率决定,其转速与给定转度具有一定的误差,开环控制方式无法对这个偏差进行调整,因此在对转速精度要求较高的场所,开环控制方式并不适用。闭环反馈控制方式是在开环控制的基础上加入了反馈环节,根据实际控制误差调节控制量,达到系统输出精确跟踪期望值的目的。闭环反馈控制系统一般会再电动机上安装转速传感器,并将测得的转速信号反馈给输入端,与参考值做差计算控制误差。变频器依据实际的转速偏差进行调整,直到电机转速与给定转速偏差降低到允许范围内。
2.2 变频器控制技术 2.2.1 电压矢量控制。电压矢量控制是将异步电机三相坐标系下的定子电流进行同步直角坐标变换,其变换矩阵如式(1)和(2)所示。先将三相对称坐标系下的电流矢量Ia、Ib、Ic转化为两相静止坐标系下电流矢量I?琢和I?茁,再将两相静止坐标系下电流分量转换到同步直角坐标系下电流分量Id和Iq。Id是直流电机的励磁电流,Iq相当于正比于转矩的电枢电流。模仿直流电机的控制方法,求得直流电机控制量,再经过坐标逆变换求得异步电动机的实际控制量。该控制方法采用直流电机的控制方式,分别对转速和磁场两个分量进行单独控制。经过坐标变换实现了转矩和磁场的解耦控制,该方法的提出具有跨时代的意义。在实际的应用中,由于系统性能收到电机参数的影响,且矢量旋转的变换比较复杂,使得控制效果难以达到理想的状态。
2.2.2 直接转矩控制。直接转矩控制技术是1985年由鲁尔大学的DePenbrock首次提出的。该技术能够有效的解决上述矢量控制中存在的不足,并具有结构简单、动静态特性好的优点。经过不断的发展完善,该技术已经在大功率电力机车牵引交流传动中得到了应用。直接转矩控制在定子坐标下建立交流电机数学模型,无需将交流电机进行等效处理,省去了矢量变换的复杂计算,因此具有广阔的发展前景。
2.2.3 矩阵式交-交控制。矩阵式交-交控制不同于以上两种方式,它克服了交-直-交变频控制输入功率因数低,谐波电流大,储能电容要求高的缺陷,还可以实现再生能源向电网的反馈。此外,这种控制方法还省去了中间直流环节,因此大大的降低了成本。该方法不是通过间接控制电流、磁链量等方法实现电机驱 动,而是直接控制转矩,因此具有较高的启动转矩和精确的转矩控制精度。当电机处于启动阶段时,输出的转矩能够达到150%-200%,这大大的提高了电机的响应速度。
2.3 变频调速方式的技术优势 采用变频调速系统实现电机控制具有以下技术优势: 2.3.1 实现了无级调速,调速性能好。由于变频电机采用的变频调速技术原理上可以输出任何转速,因此调速时平滑性好、精度高。当电机转速处于低速启动阶段时,输出转矩较大,这大大缩短了电机的响应时间,提升了电机的启动效率。2.3.2 启动时需要的电流较小,对电网无冲击,节能效果显著。直流电机启动电流较大,常常会对电网造成冲击,而且对电网的容量要求也较高。电机启动时产生的大电流和抖振对电机硬件部分危害很大,极大的降低了设备的使用寿命。采用变频调速方式可以实现软启动,电流从零开始,最大值也不会超过额定值。这不仅消除了对电网的冲击,而且降低了系统对电网容量的要求,延长了设备的使用寿命,降低了硬件维护费用。
2.3.3 变频电机的体积小,安装、调试、维护简单。异步电机尤其是鼠笼式电机具有结构简单、成本低、使用和维护方便、运行可靠性高等优点,因此应用较为广泛。
2.3.4 易于实现自动化控制。由于变频控制技术实现了电机的解耦控制,PLC、单片机、DSP等先进的数字控制技术能够得到有效的利用。
2.3.5 节能效果好。各种生产机械在设计时,其驱动能力都会留有一定的富余量。当电机处于低负载运行状态时,多余的扭矩增加了有功功率的消耗,导致电能的浪费。采用变频调速技术以后,如果转矩要求减小,其输出功率就会相应减小,这大大的提高了电能的利用率,防止能源的浪费。
2.3.6 降低了无功损耗,提高了电能使用率。电网中的无功功率不但会增加设备和线路的附加损耗,而且会引起设备过热,严重时可能引发火灾。变频调速装置中的滤波电路能够有效的滤除电网中的无功功率,提高电机的运行效率,防止设备过热。
3 电机变频驱动存在的问题及解决措施 目前,导数变频电机仍然采用普通的异步电机作为替代品。然而普通的异步电机设计从恒频、恒压的公共电网中获取能源,这将会导致变频电机与所设计的变频驱动电路不适配的问题,其主要表现在系统产生脉动转矩,电机损耗增大,产生高频噪声等。
产生这些问题的原因有[4]:(1)变频器一般采用脉宽调制技术,其输出电压中含有部分高次谐波电流,因此,逆变器输出的电能无法适应普通交流电机的 要求。(2)普通的异步电机超速性能弱,削弱了变频器调速范围大的优势。(3)由于普通异步电机的排风扇与电机同轴,所以其散热效果与电机转速的三次方成正比。当电机处于低速运行时,电机的散热较差,这必将导致电机温度骤升,使之无法达到恒转矩输出的状态。(4)脉宽调制技术所采用的载波已由几千赫兹发展到上万赫兹,这使电机绕组承受了很大的电压变化率。电机绕组导线绝缘层随之也承受了很大的电感电动势,这容易导致电机绕组的老化加速。(5)由于变频器输出电压中含有高次谐波,这大大的增加了电机的附加损耗,导致电机运行效率的下降。当电压谐波含量较高时,普通交流电机会产生过热,而无法正常运行。(6)变频器供电过程中,产生了复杂的电磁场,与电机绕组产生电磁感应,引起电机抖振。由于电磁波的频率范围大,因此,防止电动机各个部件与电机运行时产生的电磁场发生共振的困难加大。
由上面的分析可知,变频器驱动普通异步电机所产生的各种问题的主要原因是变频器输出电压中含有高次谐波。因此解决以上问题主要从两个方面入手:(1)改善驱动电源。为了改善逆变器输出电压和电流的波形,降低其中的谐波含量,可以改进脉宽调制控制技术,减少其产生的谐波,也可以采用无源滤波器或有源滤波器实现谐波补偿。(2)研究新型逆变电机。目前,国内外尚无真正的逆变电机出现,变频电机的研究仅仅是消除或削弱谐波对传统异步电机的影响。例如,在传统异步电机的设计时,去除其对启动电流、启动转矩和最大扭矩的限制。
4结束语 采用逆变器实现逆变电机的控制是未来电机驱动的发展趋势。本文详细介绍了电机变频调速系统的工作原理、系统结构和技术优势。针对目前电机与逆变器存在的驱动电源不匹配问题,本文提出从电机和驱动电路本身出发的解决措施,具有很好的理论及现实意义。
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