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变频器培训资料
变频器
目录
变频器工作原理
变频器分类
变频器额定数据
变频器控制方式
电机的负载类型
6 拖动系统的传动机构
7 变频器干扰
ATV61ATV71变频器
变频器的常见故障和方式
变频器注意事项
1 变频器的工作原理
变频器是把工频电源 50Hz或60Hz 变换成各种频率的交流电源以实现电机的变速运行的设备其中控制电路完成对主电路的控制整流电路将交流电变换成直流电直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波逆变电路将直流电再逆变成交流电对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路变频器内部分控制电路框图见1-1
图1-1 变频器内的控制电路框图
a 接受各种信号
b 进行基本运算
c 输出计算结果
d 实现各项控制功能
e 实施各项保护功能
我们知道交流电动机的同步转速表达式位
n=60 f 1-s p 1
式中 n异步电动机的转速
f异步电动机的频率
s电动机转差率
p电动机极对数
由式 1 可知转速n与频率f成正比只要改变频率f即可改变电动机的转速当频率f在0~50Hz的范围内变化时电动机转速调节范围非常宽变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的是一种理想的高效率高性能的调速手段
变频器控制方式低压通用变频输出电压为380~650V输出功率为075~400kW工作频率为0~400Hz它的主电路都采用交直交电路其控制方式经历了以下四代
1 Uf C的正弦脉宽调制SPWM控制方式其特点是控制电路结构简单成本较低机械特性硬度也较好能够满足一般传动的平滑调速要求已在产业的各个领域得到广泛应用但是这种控制方式在低频时由于输出电压较低转矩受定子电阻压降的影响比较显著使输出最大转矩减小另外其机械特性终究没有直流电动机硬动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意且系统性能不高控制曲线会随负载的变化而变化转矩响应慢电机转矩利用率不高低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降稳定性变差等因此人们又研究出矢量控制变频调速 2电压空间矢量SVPWM控制方式它是以三相波形整体生成效果为前提以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的一次生成三相调制波形以内切多边形逼近圆的方式进行控制的经实践使用后又有所改进即引入频率补偿能消除速度控制的误差通过反馈估算磁链幅值消除低速时定子电阻的影响将输出电压电流闭环以提高动态的精度和稳定度但控制电路环节较多且没有引入转矩的调节所以系统性能没有得到根本改善 3矢量控制VC方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流IaIbIc通过三相-二相变换等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1再通过按转子磁场定向旋转变换等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1It1Im1相当于直流电动机的励磁电流It1相当于与转矩成正比的电枢电流然后模仿直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制量经过相应的坐标反变换实现对异步电动机的控制其实质是将交流电动机等效为直流电动机分别对速度磁场两个分量进行独立控制通过控制转子磁链然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量经坐标变换实现正交或解耦控制矢量控制方法的提出具有划时代的意义然而在实际应用中由于转子磁链难以准确观测系统特性受电动机参数的影响较大且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果 4直接转矩控制DTC方式 1985年德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足并以新颖的控制思想简洁明了的系统结构优良的动静态性能得到了迅速发展目前该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型控制电动机的磁链和转矩它不需要将交流电动机等效为直流电动机因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算它不需要模仿直流电动机的控制也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型 5矩阵式交交控制方式 VVVF变频矢量控制变频直接转矩控制变频都是交直交变频中的一种其共同缺点是输入功率因数低谐波电流大直流电路需要大的储能电容再生能量又不能反馈回电网即不能进行四象限运行为此矩阵式交交变频应运而生由于矩阵式交交变频省去了中间直流环节从而省去了体积大价格贵的电解电容它能实现功率因数为l输入电流为正弦且能四象限运行系统的功率密度大该技术目前虽尚未成熟但仍吸引着众多的学者深入研究其实质不是间接的控制电流磁链等量而是把转矩直接作为被控制量来实现的具体方法是控制定子磁链引入定子磁链观测器实现无速度传感器方式自动识别ID依靠精确的电机数学模型对电机参数自动识别算出实际值对应定子阻抗互感磁饱和因素惯量等算出实际的转矩定子磁