變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-04 14:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頻率一致，則會(huì)發(fā)生共振，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，最嚴(yán)重的情況下會(huì)引起軸系斷裂事故。 （ 3）速度控制的下限。采用普通異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，考慮到電動(dòng)機(jī)自身由于低速冷卻能力下降而確定的最低轉(zhuǎn)速與機(jī)械系統(tǒng)所允許的下限速度一起決定了最終的速度下限 , 對(duì)于風(fēng)機(jī)，需根據(jù)其共振臨界風(fēng)量確定最低轉(zhuǎn)速，當(dāng)用泵進(jìn)行流量控制時(shí)，因有凈揚(yáng)程，所以需要控制泵的速度下限，避免出現(xiàn)低于某一速度時(shí)不能送水而發(fā)生倒流現(xiàn)象。 ? 2．預(yù)防浪涌電壓的危害 由于通用變頻器的功率開關(guān)器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓，當(dāng)通用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，有時(shí)需要采取措施防止浪涌電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的破壞。浪涌電壓在通用變頻器中顯著，由于功率開關(guān)器件IGBT的開關(guān)速度快，電壓脈沖的上升沿陡度 du/dt非常大，這種快速上升的電壓脈沖和較高的開關(guān)頻率會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成軸承電流，從而會(huì)逐漸損壞軸承。若通用變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的接線距離較長(zhǎng)，通用變頻器的輸出電壓達(dá)到波峰值的時(shí)間比前行波達(dá)到電動(dòng)機(jī)端子的時(shí)間短，在電動(dòng)機(jī)端子部位，前行波相對(duì)于其反射波的波峰值為通用變頻器輸出波峰值的兩倍，如圖所示。 浪涌電壓的前行與反射 防止沖擊電壓的措施 位 置 沖擊電壓的處理 具 體 措 施 尖峰值 du/dt 尖峰值 du/dt 變頻器側(cè) 抑制 抑制 浪涌吸收器（電容）過壓鉗位 浪涌保護(hù)器 電動(dòng)機(jī)側(cè) 提高耐壓 能力 提高耐陡 能力 強(qiáng)化相間及對(duì)地絕緣 強(qiáng)化繞組間絕緣，平均分擔(dān)繞級(jí)間電壓 用變頻器驅(qū)動(dòng)已有電動(dòng)機(jī)時(shí)采用強(qiáng)化絕緣或更換繞組 其 他 限制上升 抑制 使用電抗器 使用濾波器 （ 1）開環(huán)轉(zhuǎn)速控制。 對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵等平方減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不太要求快速響應(yīng)，常常采用開環(huán)控制。此時(shí)，對(duì)于變頻器來說，頻率給定為輸入信號(hào)，變頻器向電動(dòng)機(jī)輸出電壓 Un和頻率 fn。電動(dòng)機(jī)依轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)電壓 Un、頻率 fn產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 Tn，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相一致，在轉(zhuǎn)速 nn下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，影響轉(zhuǎn)速精度的因素主要有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化、輸出頻率的精度以及電源電壓的變動(dòng)等。 （ a）開環(huán)控制系統(tǒng)；（ b）轉(zhuǎn)矩特性 （ 2）閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制 ? 造紙、泵類機(jī)械、機(jī)床等要求速度精度高的場(chǎng)合，需要裝設(shè)傳感器，以便檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)速度。在這些傳感器中，光電編碼器、分解器等能檢測(cè)出機(jī)械位置，可用于直線或旋轉(zhuǎn)位置的高精度控制。 ? 圖所示為 PLG（由脈沖頻率測(cè)量速度的傳感器）和變頻器等組成的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖中的虛線路徑表示通用變頻器的開環(huán)控制；調(diào)節(jié)器用來修正速度誤差， f/U變換構(gòu)成反饋，可獲得良好的控制效果 閉環(huán)速度控制系統(tǒng) 在轉(zhuǎn)速控制范圍內(nèi)如果存在著能引起大的扭轉(zhuǎn)諧振的轉(zhuǎn)速或其他危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速，就必須避免在這些轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 前面所謂的扭轉(zhuǎn)諧振，是指電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)分量與機(jī)械系統(tǒng)（含負(fù)載和電機(jī)）的固有頻率一致時(shí)，電機(jī)進(jìn)入諧振狀態(tài)將超過額定轉(zhuǎn)矩的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力加在機(jī)械系統(tǒng)上的現(xiàn)象。機(jī)械系統(tǒng)有時(shí)在速度控制范圍內(nèi)存在大的扭轉(zhuǎn)諧振。 所謂危險(xiǎn)速度，是指旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)軸彎曲的固有頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致時(shí)的轉(zhuǎn)速。通常，危險(xiǎn)速度大于電動(dòng)機(jī)的額定速度。但對(duì)于大容量的 2～ 4極電機(jī)，危險(xiǎn)速度有時(shí)小于額定速度。 變頻調(diào)速流量控制 （ 1）單臺(tái)水泵控制系統(tǒng)。 ?圖中的流量給定可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，反饋環(huán)節(jié)是流量計(jì)及流量 電量傳感轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)器將實(shí)現(xiàn)該量信號(hào)與給定流量信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)比較，再?zèng)Q定變頻器的頻率指令，控制流量恒定或按要求改變。 （ 2）采用程序調(diào)節(jié)器的多臺(tái)水泵控制系統(tǒng) 高精度控制的實(shí)現(xiàn)方法 對(duì)于一般的變頻器，要求精度多為 177。 %。這一數(shù)值，對(duì)于開環(huán)控制的機(jī)型為頻率精度，對(duì)于閉環(huán)控制的機(jī)型則為速度精度。對(duì)于同步電機(jī)，只要頻率高就可以實(shí)現(xiàn)高精度的速度控制；而對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，由于存在轉(zhuǎn)差，要獲得高精度的速度則必須采用閉環(huán)控制。圖所示為可實(shí)現(xiàn)高精度控制的速度閉環(huán)系統(tǒng)原理圖。 ? 為了保證系統(tǒng)的高速度精度，應(yīng)充分考慮抑制變頻器的下述幾種誤差：速度給定誤差、速度反饋誤差、速度控制器誤差以及定常偏差。 ? 第四種定常偏差是因負(fù)載轉(zhuǎn)矩等外界干擾的變化在速度上引起的誤差，此種誤差在速度調(diào)節(jié)器的低頻增益低時(shí)產(chǎn)生。通常，速度調(diào)節(jié)器含有積分電路，能確保高的低頻增益，所以這種偏差較易克服。 ? 前面已經(jīng)講過，造紙機(jī)要求長(zhǎng)時(shí)間保持高控制精度。用以前的模擬控制變頻器，采用 PLG和低漂移的控
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