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变频器低频特性分析及改善措施
摘要:文中分析变频器调速系统在低频区域的特性,叙述了该系统在低频区存在的一些问题,并提出相应的改善措施。
关键词:低频特性系统分析改善措施
Abstract:In this paper analyse variable speed system in low frequecy regional
characteristics,some problems in system low frequency reional is described ,corresponding
improving measures were offered.
Keywords:low frequency characteristics system analysc improve measures
1 概述
由变频器构成的交流调速系统普遍存在的问题是,系统运行在低频区域时,其性能不够理想,主要表现在低频启动时启动转矩小,造成系统启动困难甚至无法启动。由于变频器的非线性产生的高次谐波,引起电动机的转距脉动及电动机发热,并且电动机运行噪声也加大。低频稳态运行时,受电网电压波动或系统负载的变化及变频器输出电压波形的奇变,将造成电动机的抖动。当变频器距电动机距离较大时及高次谐波对控制电路的干扰,极易引起电动机的爬行。由于上述各种现象,严重降低由变频器构成的调速系统的调速特性和动态品质指标,本文对系统的低频机械特性和变频器的低频特性进行分析,提出采取相应的措施,以使系统的低频运行特性能得以改善。
2 变频器低频机械特性
低频启动特性
异步电动机改变定子频率F1,即可平滑地调节电动机的同步转速,但是随着F1的变化,电动机的机械特性也将发生改变,尤其是在低频区域,根据异步电动机的最大转距公式:
Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1+/(R2/W1)2+(LL1+LL2)2} 式中np—电动机极对数;
R1—定子每相电阻;
R2—折合到定子侧的转子每相电阻;
LL1—定子每相漏感;
LL2—折合到定子侧的转子每漏感;
U1—电动机定子每相电压;
W1—电源角频率
可见Temax是随着W1的降低而减小,在低频时,R1已不可忽略。Temax将随着W1的减小而减小,启动转距也将减小,甚至不能带动负载。
低频稳态特性
电动机稳态运行时的转距公式如下:
TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1+R2)2+S2W2(LL1+LL2)2 }
在角频率W1为额定时,R1可以忽略。而在低频时,R1已不能忽略,故在低频区时由于R1上的压降所占的比重增加,将无法维持M的恒定,特别是在电网电压变化和负载变化时,系统将出现抖动和爬行。
3 变频器调速系统低频特性
谐波分析
由变频器构成的调速系统,由于变频器的非线性,电动机定子中除了基波电流外,还有各次谐波电流,由于高次谐波的存在,使电动机损耗和感抗增大,减少了cosφ,从而影响输出转距,并将产生6倍于基波频率的脉动转距。
以电流波形中的5次、7次谐波来分析,在三相电动机定子电流中的5次谐波频率为 F5=5F1 (F1为基波电流频率),它在电动机气隙中产生空间负序的磁势和磁场,这个磁场的转速 n51为基