【文章內(nèi)容簡介】 加泵過程 首先由 M1 在變頻控制的情況下工作。 當(dāng)用水量增大、水壓下降，變頻器輸出頻率上升到 50Hz 時水壓仍然不足，經(jīng)過短暫的延時，將 M1 切 換為工頻工作，同時變頻器的輸出頻率迅速降低為 0，然后使 M2投入變頻運行。當(dāng) M2 也達到額定頻率而水壓仍不足時，重復(fù)開始運行時的過程，水泵M2 脫離變頻器驅(qū)動，由工頻供電全速運行，變頻器驅(qū)動水泵 M3 變頻運行，使水壓恒定在設(shè)定值上。 武漢 理工大 華夏學(xué)院 《變頻器技術(shù)》課程論文 7 3 器件的選型及介紹 變頻器簡介 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與分類 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器是把工頻電源 (50Hz 或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。變頻器包括控制電路、整流電路、中間直流電路及逆變電路組成。其中控制電路完 成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的 CPU 以及一些相應(yīng)的電路。 變頻器的分類 變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、 PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分 類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 變頻器的控制方式 在交流變頻器中使用的非智能控制方式有 V/f 協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。 (1) V/f 控制 V/f 控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩 速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。 V/f 控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩補償，以 改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。 (2) 轉(zhuǎn)差頻率控制 武漢 理工大 華夏學(xué)院 《變頻器技術(shù)》課程論文 8 轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在 V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時還加有電流反饋，對頻率和電流進行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應(yīng)特性。 (3) 矢量控制 矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達 到對電動機在 d、 q、 0 坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM 波，達到各種不同的控制目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的 PWM 波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。 (4) 直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈 的目的，因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出 100%的額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動具有負荷平衡功能。 (5) 最優(yōu)控制 最優(yōu)控制在實際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進行個別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中，就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。 變頻器選型 變頻器的控制方式 控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵 所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國產(chǎn)的共約 5O 多種。選用變頻器時不要認為檔次越高越好，其實只要按負載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟實惠。 下 表中參數(shù)供選用時參考。 武漢 理工大 華夏學(xué)院 《變頻器技術(shù)》課程論文 9 表 控制方式的比較 控制方式 U/f=C 控制 電壓空間矢量控制 矢量控制 直接轉(zhuǎn)矩控制 反饋裝置 不帶 PG 帶 PG 或 PID調(diào)節(jié)器 不要 不帶 PG 帶 PG 或編碼器 速比I 1:40 1:60 1:100 1:100 1:1000 1:100 起動轉(zhuǎn)矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零轉(zhuǎn)速時 為 150% 零轉(zhuǎn)速時為 150%~200% 靜態(tài)速度精度/% 177。 （ ~） 177。 （ ~） 177。 177。 177。 177。 適用場合 一般風(fēng)機、泵類等 較高精度調(diào)速，控制 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制 所有調(diào)速或控制 伺服拖動、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制 負荷起動、起重負載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負載 故 選擇 U/f=C 控制 變頻器容量的選擇 變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。變頻器的容量選擇在實際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補充。 從電流的角度： 大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準電動機給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。 選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負載能力的關(guān)鍵量。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基 本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細了解設(shè)備的工藝情況及電動機參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機的額定電流要大于普通籠形異步電動機額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動機武漢 理工大 華夏學(xué)院 《變頻器技術(shù)》課程論文 10 不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動大多是多電動機傳動。應(yīng)保證在無故障狀態(tài)下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。 從效率的角度： 系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時，要注意以下幾點： （ 1）變頻器功率值與 電動機功率值相當(dāng)時最合適，以利變頻器在高的效率值下運轉(zhuǎn)。 （ 2）在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，但應(yīng)略大于電動機的功率。 （ 3）當(dāng)電動機屬頻繁起動、制動工作或處于重載起動且較頻繁工作時，可選取大一級的變頻器，以利用變頻器長期、安全地運行。 （ 4）經(jīng)測試，電動機實際功率確實有富余，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。 （ 5）當(dāng)變頻器與電動機功率不相同時，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達到較高的節(jié)能效果。 從計算功率的角度： 對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足以下 3 個計算公式： (1)滿足負載輸出： P≥Pm／ η () (2)滿足電