變頻器調速電動機的設計-文庫吧
2025-06-14 22:29 本頁面
【正文】 制電路，控制電路由以下電路構成:頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”。運算電路的控制信號送至“驅動電路”以及逆變器和電動機的“保護電路變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉拒控制、PID或其它方式4 逆變電路逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時間使上橋、下橋的功率開關器件導通和關斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120176。電角度的三相交流電壓。功能：變頻節(jié)能變頻器節(jié)能主要表現在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。功率因數補償節(jié)能無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。軟啟動節(jié)能電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。（1）高壓、大電流技術：動態(tài)、靜態(tài)均壓技術（6kV、10kV回路中3英寸晶閘管串聯，）；均流技術，大功率晶閘管并聯的均流技術，）；浪涌吸收技術（10kV、6kV回路中）；光控及電磁觸發(fā)技術（電/光，光/電變換技術）；導熱與散熱技術（主要解決導熱及散熱性好、電流出力大的技術，如熱管散熱技術）；高壓、大電流系統保護技術（抗大電流，電磁力結構，絕緣設計）；等效負載模擬技術。（2）新型電力電子器件的應用技術：可關斷驅動技術；雙PWM逆變技術；循環(huán)變流 / 電流型交直交（CC / CSI0）變流技術（12脈波變頻技術）；同步機交流勵磁變速運行技術；軟開關PWM變流技術。（3）全數字自動化控制技術：參數自設定技術；過程自優(yōu)化技術；故障自診斷技術；對象自辨識技術。（4）現代控制技術：多變量解耦控制技術；矢量控制和直接力矩控制技術；自適應技術。第2章 變頻器調速 變頻調速的原理 變頻調速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。常用三相交流異步電動機的結構為圖1所示。定子由鐵心及繞組構成，轉子繞組做成籠型（見圖2），俗稱鼠籠型電動機。當在定子繞組上接入三相交流電時，在定子與轉子之間的空氣隙內產生一個旋轉磁場，它與轉子繞組產生相對運動，使轉子繞組產生感應電勢，出現感應電流，此電流與旋轉磁場相互作用，產生電磁轉矩，使電動機轉動起來。電機磁場的轉速稱為同步轉速，用n1表示:n1=60f/p(r/min) () 式中：f——三相交流電源頻率，一般為50Hz。 p——磁極對數。當p=1時，n1=3000r/min；p=2時，n1=1500r/min?？梢姶艠O對數p越多，轉速n1越慢?！ ∞D子的實際轉速n比磁場的同步轉速n1要慢一點，所以稱為異步電機，這個差別用轉差率s表示：s=[n1－n）/n1]100％ （） 當加上電源轉子尚未轉動瞬間，n=0，這時s=1；起動后的極端情況n=n1，則s=0，即s在0～1之間變化。一般異步電機在額定負載下的s=（1～6）％。綜合式（）和式（）可以得出: n=60f（1－s）/p ()：1—機座；2—定子鐵心；3—定子繞組；4—轉子鐵心；5—轉子繞組： 1—銅環(huán)；2—銅條 由式（）可以看出，對于成品電機，其磁極對數p已經確定，轉差率s變化不大，則電機的轉速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉速，進而達到異步電機調速的目的。轉差頻率控制就是通過控制轉差頻率來控制轉矩和電流。轉差頻率控制需要檢出電動機的轉速，構成速度閉環(huán)，速度調節(jié)器的輸出為轉差頻率，然后以電動機速度與轉差頻率之和作為變頻器的給定頻率。與U/f控制相比，其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。另外，它有速度調節(jié)器，利用速度反饋構成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。然而要達到自動控制系統穩(wěn)態(tài)控制，還達不到良好的動態(tài)性能。矢量控制，也稱磁場定向控制。，以直流電機和交流電機比較的方法闡述了這一原理。由此開創(chuàng)了交流電動機和等效直流電動機的先河。矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流IaIb1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流ImIt1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流 ， It1相當于直流電動機的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換實現對異步電動機的控制。矢量控制方法的出現，使異步電動機變頻調速在電動機的調速領域里全方位的處于優(yōu)勢地
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