【文章內(nèi)容簡介】 控制框圖如圖1所示。②圖1　開環(huán)異步電機變頻調(diào)速(VVVF通用變頻器M異步電機)該控制方案結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高。由于是開環(huán)控制方式,其調(diào)速精度和動態(tài)響應特性不十分理想,尤其在低速區(qū)域電壓調(diào)整比較困難,不可能得到較大調(diào)速范圍和較高調(diào)速精度。異步電機存在轉(zhuǎn)差率,轉(zhuǎn)速隨負荷力矩變化而變異,故采用這種V/F控制的通用變頻器異步電機開環(huán)變頻調(diào)速方法,僅適用于要求不高的場合(例如風機、水泵等)。②無速度傳感器的矢量控制變頻器異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)。控制框圖如圖2所示。對比圖1和圖2控制框圖,兩者的差別僅在使用的變頻器不同。使用無速度傳感器矢量控制的變頻器,可以分別對異步電機的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進行檢測、控制,自動改變電壓和頻率,使指令值和檢測實際值達到一致,從而實現(xiàn)矢量控制。雖說是開環(huán)控制系統(tǒng),但卻大大提升了靜態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì),轉(zhuǎn)速精度偏差在0. 5%左右、轉(zhuǎn)速響應較快。圖2　矢量控制變頻器的異步電機變頻調(diào)速(VVVF矢量變頻器)對作業(yè)要求不十分高的情形,采用矢量變頻器無傳感器開環(huán)異步電機變頻調(diào)速是非常合適的,可實現(xiàn)控制方式簡單、可靠性高的效果。③帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步電機閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)?？刂瓶驁D如圖3所示。圖3　異步電機閉環(huán)控制變頻調(diào)速(PG速度脈沖發(fā)生器)矢量控制異步電機閉環(huán)變頻調(diào)速是一種理想的控制方式。它具有許多優(yōu)點:a)從零轉(zhuǎn)速進行速度控制,即甚低速亦能運行,因此調(diào)速范圍很寬廣,可達100: 1或1000: 1的范圍。b)可以對轉(zhuǎn)矩實行精確控制。c)系統(tǒng)的動態(tài)響應速度甚快。d)電機的加速度特性很好等。然而,帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步電機閉環(huán)變頻調(diào)速技術性能雖好,畢竟需要在異步電機軸上安裝速度傳感器,嚴格講是降低了異步電機結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高的特點。在某些情況下,電機本身或環(huán)境因素無法安裝速度傳感器,多了反饋電路環(huán)節(jié),故障機率高。因此,除了非采用不可的情況外,對于調(diào)速范圍、轉(zhuǎn)速精度和動態(tài)品質(zhì)要求不很高的條件場合,則往往采用無速度傳感器的矢量變頻器開環(huán)系統(tǒng)替代。④永磁同步電機開環(huán)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)。控制框圖如圖4所示。圖4　永磁同步電機開環(huán)控制變頻調(diào)速(SM同步電機[PM. SM]制變永磁式)假如將圖1中異步電機(IM)換成永磁同步電機(PM. SM),就是第四種變頻調(diào)速控制方案。該方案具有控制電路簡單,可靠性高的特點。由于是同步電機,其轉(zhuǎn)速始終等于同步轉(zhuǎn)速n0=60F/P,只取決于電機供電頻率F,而與負載大小無關(除非負載力矩大于或等于失步轉(zhuǎn)矩。同步電機會失步,轉(zhuǎn)速迅速停止),其機械特性曲線為一根平行橫軸直線,絕對硬特性。如果采用高精度的變頻器(數(shù)字設定頻率精度可達0. 01% ),在開環(huán)控制情形下,同步電機的轉(zhuǎn)速精度亦為0. 01%。因為在開環(huán)控制方式下,同步電機轉(zhuǎn)速精度與變頻器頻率精度相一致,所以特別適合多電機同步傳動。對靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求甚高(0. 5% ~0. 01% )的化纖紡絲機,是既理想又簡單的首選方案。至于同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)問題,若采用通用變頻器V/F控制,響應速度較慢。若采用矢量控制變頻器,響應速度很快。 變頻器基本原理變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和一般變頻電機、常規(guī)電網(wǎng)供電(單相220V、三相380V50Hz)、作調(diào)速控制的一種能改變電源頻率的器件(部件),主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動、驅(qū)動、檢測及微處理單元等組成,由于工業(yè)領域的廣泛使用而成為主流變頻器分為交交和交直交兩種形式。交交變頻器可將工頻交流直流接變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱直接式變頻器。而交直交變頻器則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱間接式變頻器。 1變頻器工作原理變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 2變頻器的基本構(gòu)成（1）整流器 電網(wǎng)側(cè)面的變流器I是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流整流成直流。（2）逆變器 負載側(cè)面的變流器Ⅱ為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個主開關器件組成的三相橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開關的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。（3）中間直流環(huán)節(jié) 由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動或發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件（電容器或電抗器）來緩沖。所以又常稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。（4）控制電路 控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前已經(jīng)采用微型計算機進行全數(shù)字控制，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的功能。（5）關于變流器名稱的說明 對于交直交變頻器在不涉及能量傳遞方向的改變時，我們常簡明地稱變流器Ⅰ為整流器，變流器Ⅱ為逆變器（如圖），而把圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ總起來稱為變頻器。實際上，對于再生能量回饋型變頻器，Ⅰ、Ⅱ兩個變流器均可能有兩種工作狀態(tài)：整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)。當討論中涉及變流器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，Ⅰ、Ⅱ不再簡稱為“整流器”和“逆變器”而稱為“網(wǎng)側(cè)面變流器”和“負載側(cè)變流器”。三 電機選擇及參數(shù)1．Y系列電機特點Y系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。Y80~315電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術條件JB/T96161999。Y355電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術條件JB527491。Y80~315電動機采用B級絕緣。Y355電動機采用F級絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為△接法。電動機運行地點的海拔不超過10