變頻調(diào)速技術論文-文庫吧資料
2024-11-11 13:10本頁面
【正文】 加速 )。在一些工況下其配電系統(tǒng)已經(jīng)達到了最高極限，其直接工頻啟動電機所產(chǎn)生的電涌就會對同網(wǎng)上的其他用戶產(chǎn)生嚴重的影響 , 從而將受到電網(wǎng)運行商的警告 , 甚至罰款。而采用變頻調(diào)速后，由于能在零頻零壓時逐步啟動，則能最大程度上消除電壓下降。 降低電力線路電壓波動 在電機工頻啟動時，電流劇增的同時，電壓也會大幅度波動，電壓下降的幅度將取決于啟動電機的功率大小和 配電網(wǎng)的容量。一旦頻率和電壓的關系建立，變頻器就可以按照 V/F 或矢量控制方式帶動負載進行工作。這個電流值將大大增加電機繞組的電應力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機的壽命。變頻應用可以大大地提高工藝的高效性 (變速不依賴于機械部分 )，同時可以比原來的定速運行電機更加節(jié)能。其共同缺點是輸入功率因素低，諧波電流大，直流電路需要大的蓄能電容，再生能源不能反饋回電網(wǎng)，只能通過制動單元消耗掉。通過引入定子磁鏈觀察器估算出同步速度信息， 實現(xiàn)無速度傳感器直接轉矩控制。 直接轉矩控制 直接轉矩控制不是通過控制電流。 矢量控制方式 矢量控制，也稱磁場定向控制。轉差頻率控制就是通過控制轉差頻率來控制轉矩和電流。 [9] 電壓空間矢量（ SVPWM） 控制方式 它是以三相波形整體生成效果為前提，一逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊行逼近圓的方式進行控制的。這樣，輸出的電動機的脈沖序列就可以使得負載中的電流高次諧波成分大為減少，從而提高 了電動機的效率。為了使輸出的波形接近與正弦，提出了正弦脈寬調(diào)制（ SPWM） 。 ② 變頻空調(diào)器是通過對 PWM（ PlueWidth Modulation,脈 寬調(diào)制）的技術在逆變器中的運用，實現(xiàn) v/f 變頻控制。 U/f=Φ的正弦脈寬調(diào)制 (SPWM） 的控制方式 ① U/f 恒定控制是在改變電動機電源頻率的同時改變電動機電源的電壓，使電動機磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機的效率，功率因素不下降。常選用于負載電流變化較大的場合。 ② 電流型變頻器 ： 電流型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器。 ② 交 交變頻器 ：將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)交流，又稱直接式變頻器。 [11] 整流 逆 變 濾波 電壓采樣 控制電源 驅動電路 電流采樣 鍵盤 主控電路 限流電阻 。制動電阻就是用來消耗再生能源的。 制動電阻 :電動機在工作頻率急速下降時 ,被拖動系統(tǒng)的動能要反饋到 變頻器的直流回路中 ,使直流電壓不斷上升 ,可能達到危險地步。 ② 續(xù)流二極管 : 逆變橋中每只逆變管旁都有一只續(xù)流二極管 ,其主要作用是為無功電流返回直流電源時提供“通道” ,也為在同一橋臂的兩個逆變管交替導通和截止的換相過程中提供“通道”。驅動電路一般有 :分立插腳式元件驅動電路、光 耦 驅動電路、后膜驅動電路、專用集成驅動電路。 逆變模塊與逆變橋：常見的低壓變頻器通常由 IGBT① (逆變管 )組成逆變橋 ,課程論文 —— 變頻調(diào)速技術 6 根據(jù)驅動電路的驅動信號，把整流所得的直流電再逆變成頻率可調(diào)的交流電 ,這是變頻器實現(xiàn)變頻的具體執(zhí)行環(huán)節(jié) ,也是變頻器的核心部分。 ③ 限流電阻 : 減少沖擊電流 ,保護三相整流橋的二極管。在電源的線電壓為 380V(AC)的情況下，三相全波整流后直流電壓為 513V，峰值直流電壓為 537V。整流電路將 工作頻率固定的 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成交流電。 首先要把工頻 (50Hz 或 60Hz)的交流電源，變換為直流電 (DC)再轉換成各種頻率(0Hz ～ 50Hz、 0Hz ～ 60Hz 及 0Hz ～ 400Hz )的交流電，最終實現(xiàn)對電機的調(diào)速運行。然后再把直流電（ DC）變換為三相或單相交流電（ AC），我們把實現(xiàn)這種轉換的裝置稱為 “ 變頻器 ”（ inverter）。 課程論文 —— 變頻調(diào)速技術 5 第二章 變頻器 和變頻調(diào)速 的基本 知識 變頻技術是應交流電動機無級調(diào)速的需要而產(chǎn)生的。 （ 3）全數(shù)字自動化控制技術：參數(shù)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。 [22] 主要研究內(nèi)容及關鍵技術 （ 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(lián)，靜動態(tài)均壓系數(shù)大于 ）；均流技術，大功率晶閘管并聯(lián)的均流技術，均流系數(shù)大于 ）；浪涌吸收技術（ 10 kV、 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(tǒng)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。特別是電壓電動機，容量大，節(jié)能效果更顯著。 （ 5）風機和泵用高壓電動機的節(jié)能調(diào)速研究。 （ 4）電壓型 IGBT、 IGCT 逆變器供電的傳動設備擴大功能，改善性能。 （ 2）大功率負載換流電流型逆變器供電的 傳動設備在抽水蓄能電站、大型風機和泵上的推廣應用。電機模擬器、負載模擬器以及各種 CAD 軟件的引入對變頻器的設計和測試提供了強有力的支持。以 32 位高速微處理器為基礎的數(shù)字控制模板有足夠的能力實現(xiàn)各種控制算法， Windows 操作系統(tǒng)的引入使得可自由設計，圖形編程的控制技術也有很大的發(fā)展。功 率器件冷卻方式的改變（如水冷、蒸發(fā)冷卻和熱管）對縮小裝置的尺寸也很有效。 （ 3）縮小裝置的尺寸。對中小容量變流器，提高開關頻率的 PWM 控制是有效的。 （ 2）開發(fā)清潔電能的變流器。 主要發(fā)展方向 課程論文 —— 變頻調(diào)速技術 3 （ 1）實現(xiàn)高水平的控制。 [15] 變頻 調(diào)速 的未來發(fā)展方向 交流變頻調(diào)速技術是強弱電混合、機電一體的綜合性技術，既要處理巨大電能的轉換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術必定分成功率和控制兩大部分。目前最大容量做到 7000～ 8000kW。這類產(chǎn)品在軋機和礦井卷揚傳動方面有很大需求，臺數(shù)不多，功率大。功率裝置國內(nèi)配套，自行開發(fā)的控制裝置只有模擬式的 ，數(shù)字裝置需進口，自己開發(fā)應用軟件。這類產(chǎn)品在抽水蓄水能電站的機組起動，大容量風機、泵、壓縮機和軋機傳動方面有很大需求。約有 50 家工廠和公司生產(chǎn)，其中合資企業(yè)占很大比重。 （ 2） IGBT 或 BJT PWM 逆變器供電的交流變頻調(diào)速設備。國產(chǎn)設備能滿足需要，部分出口。 [15] 課程論文 —— 變頻調(diào)速技術 2 國內(nèi) 變頻器 主要產(chǎn)品及應用范圍 目前國內(nèi)主要的產(chǎn)品狀況如下 ： （ 1）晶閘管交流器和開關斷器件（ DJT、 IGBT、 VDMOS）斬波器供電的直流調(diào)速設備。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技 術的
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