交流调速系统.doc

交流调速技术的发展概况与趋势
随着生产技术的不断发展,直流拖动的薄弱环节逐步显现出来。由于换向器的存在,使直流电动机的维护工作量加大,单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制。人们转向结构简单、运行可靠、便于维护、价格低廉的异步电动机,但异步电动机的调速性能难以满足生产要求。于是,从20世纪30年代开始,人们就致力于交流调速技术的研究,,在变速传动领域,直流调速一直以其优良的性能领先于交流调速。60年代以后,特别是70年代以来,电力电子技术和控制技术的飞速发展,使得交流调速性能可以与直流调速相媲美、相竞争。目前,交流调速逐步代替直流调速的时代已经到来。
在工业发展的初级阶段,作为动力的交流电动机是无需调速的。它的调速是由外界的皮带和齿轮传动来实现的。随着工业发展的进一步提高,尤其是电子方面的发展和起重运输机械的发展,对电动机
提出r调速的要求,进而出现了直流电机。它提高了生产的连续性和产品的产量及质量,以其快速正反转,准确的定位取代了简单可靠的交流电动机,并得到了广泛的使用。
80年代以来,在各个工业发达国家已经开始使用交流调速系统,并取代直流调速系统(直流调速系统造价高,维护投入大)。这主要是因为电力电子器件,脉宽调制技术、矢量控制技术特别是以微处理机为核心的全数字化控制等关键技术的发展,才使得结构简单,造价低廉的交流电机调速系统得以取代结构复杂、维修不便的直流电机调速系统,并且它具有无速度传感器和矢量控制的功能,调速范围宽,且可依靠数控技术的支持,不断进行硬件软件化,把硬件减少到最低限度,提高设备的免维护性、可靠性。其次,电力电子器件的发展,其容量和速度也不断提高。
现代控制理论的发展和应用,促成了矢量控制的出现,奠定了现代交流电机调速技术的理论基础,使交注电机调速系统性能可以与直流电机相比。行进的交流电机调速系统控制理论与电力电子技术、微电子技术、计算机技术的结合。使交流电机调速在电气传动领域中越来越占有重要地位,成为一种典型的机电一体化设备。随着各种交流电机调速系统的开发,应用、普及,不但能节约大量的能源,而且将使传统产业发生巨大变革。
交流电动机调速分为:1、调压调速;2、串级调速;3、变频调速;4、矢量控制;5、无换向器电动机。
以上5种调速方式均由交流异步电动机的转速公式:n=60f,(1一s)/P而得出,其中以变频调速是一种应用最广泛和最有发展前景的交流调速方法。它是改变加到交流电动机定子绕组电源的频率采改变转速的调速方法。它分为交一直一交和交一交变频调速两种方式。早期以晶闸管为开关元件,变频系统为交一交直接变频方式。现代全控型电力电子器件为开关元件的变频系统为交一直一交间接变频方式,并且着重讨论这种方式。
交流调速系统的应用非常广泛,一般分为两个系列:一是简单价廉的普通型,二是结构复杂的高性能型。普通型的交流电机调速系统采用电压/频率比恒定的控制法,实现交注电机调速。它适用于要求不高的风机、泵类及压缩机等负载的调速场合,这样比普通电机节省大量的能源,如:变频空调等。高性能的交流电机调速系统主要采用微机矢量控制法。它适用于静态特性好,调速范围宽、调速精度高、快速性能好的场合,并根据使用场合和功率大小选择合适的变频电源和电力电子器件。如:MOSFET、GTR、GTO、IGBT等全控型