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变频器销售维修应用选型控制

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变频器销售维修应用选型控制

发布日期:2016-03-04 15:39 来源:http://www.yxbpq.com 点击:

  联系国内变频技能的推广运用,论说了通用变频器销售维修的几种操控办法的技能特性,关于变频器销售维修操控办法的合理选用,要点论说了转距操控型变频器销售维修的选型和运用中的有关疑问。

  关键词:操控办法;运用选型;留意事项

  1导言

  变频技能是应沟通电机无级调速的需求而诞生的。20世纪60年代今后,电力电子器材阅历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS操控晶体管)、MCT(MOS操控晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器材的更新促进了电力电子改换技能的不断发展。20世纪70年代开端,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研讨导致了大家的高度重视。20世纪80年代,作为变频技能中心的PWM形式优化疑问吸引着大家的浓厚兴趣,并得出许多优化形式,其间以鞍形波PWM形式作用最好。20世纪80年代后半期开端,美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器销售维修已投入市场并取得了广泛运用。

  2变频器销售维修操控办法

  低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,作业频率为0~400Hz,它的主电路都选用交?直?交电路。其操控办法阅历了以下四代。

  2.1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)操控办法

  其特点是操控电路构造简略、本钱较低,机械特性硬度也较好,可以满意通常传动的滑润调速请求,已在工业的各个领域得到广泛运用。可是,这种操控办法在低频时,因为输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响对比显著,使输出最大转矩减小。别的,其机械特性毕竟没有直流电动机硬,动态转矩才能和静态调速功能都还不尽善尽美,且体系功能不高、操控曲线会随负载的改变而改变,转矩呼应慢、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功能下降,安稳性变差等。因此大家又研讨出矢量操控变频调速。

  2.2电压空间矢量(SVPWM)操控办法

  它是以三相波形全体生成作用为条件,以迫临电机气隙的抱负圆形旋转磁场轨道为意图,一次生成三相调制波形,以内切多边形迫临圆的办法进行操控的。经实习运用后又有所改进,即引进频率抵偿,能消除速度操控的差错;经过反应预算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以进步动态的精度和安稳度。但操控电路环节较多,且没有引进转矩的调理,所以体系功能没有得到底子改进。

  2.3矢量操控(VC)办法

  矢量操控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Ia、Ib、Ic、经过三相-二相改换,等效成两相停止坐标系下的沟通电流Ia1Ib1,再经过按转子磁场定向旋转改换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1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),然后仿照直流电动机的操控办法,求得直流电动机的操控量,经过相应的坐标反改换,完成对异步电动机的操控。其实质是将沟通电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个重量进行独立操控。经过操控转子磁链,然后分化定子电流而取得转矩和磁场两个重量,经坐标改换,完成正交或解耦操控。矢量操控办法的提出具有划时代的含义。然而在实习运用中,因为转子磁链难以准确观测,体系特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机操控过程中所用矢量旋转改换较杂乱,使得实习的操控作用难以到达抱负剖析的成果。 2.4直接转矩操控(DTC)办法1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授初次提出了直接转矩操控变频技能。该技能在很大程度上解决了上述矢量操控的缺乏,并以新颖的操控思维、简洁明了的体系构造、优秀的动静态功能得到了迅速发展。现在,该技能已成功地运用在电力机车牵引的大功率沟通传动上。 直接转矩操控直接在定子坐标系下剖析沟通电动机的数学模型,操控电动机的磁链和转矩。它不需求将沟通电动机等效为直流电动机,因此省去了矢量旋转改换中的许多杂乱核算;它不需求仿照直流电动机的操控,也不需求为解耦而简化沟通电动机的数学模型。

  2.5矩阵式交—交操控办法

  VVVF变频、矢量操控变频、直接转矩操控变频都是交-直-交变频中的一种。其一起缺陷是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需求大的储能电容,再生能量又不能反应回电网,即不能进行四象限运转。为此,矩阵式交-交变频应运而生。因为矩阵式交-交变频省去了中心直流环节,从而省去了体积大、报价贵的电解电容。它能完成功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运转,体系的功率密度大。该技能现在虽没有老练,但仍吸引着许多的专家深入研讨。其实质不是直接的操控电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被操控量来完成的。具体办法是:

  ——操控定子磁链引进定子磁链观测器,完成无速度传感器办法;——自动识别(ID)依托准确的电机数学模型,对电机参数自动识别;——算出实习值对应定子阻抗、互感、磁饱满要素、惯量等算出实习的转矩、定子磁链、转子速度进行实时操控; ——完成Band?Band操控按磁链和转矩的Band-Band操控发生PWM信号,对逆变器开关状况进行操控。

  矩阵式交?交变频具有疾速的转矩呼应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反应),高转矩精度(<+3%);一起还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包含0速度时),可输出150%~200%转矩。

  3变频器销售维修操控办法的合理选用

  操控办法是决议变频器销售维修运用功能的关键所在。现在市场上低压通用变频器销售维修品牌许多,包含欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器销售维修时不要以为层次越高越好,而要按负载的特性,以满意运用请求为准,以便做到量才运用、经济实惠。表1中所列参数供选用时参阅。

  4转矩操控型变频器销售维修的选型及有关疑问

  依据调速便利、节能、运转牢靠的长处,变频调速器已逐步替代传统的变极调速、电磁调速和调压调速办法。在推出PWM磁通矢量操控的变频器销售维修数年后,1998年底又呈现选用DTC操控技能的变频器销售维修。ABB公司的ACS600系列是第一代选用DTC技能的变频器销售维修,它可以用开环办法对转速和转矩进行准确操控,并且动态和静态目标已优于PWM闭环操控目标。

  直接转矩操控以丈量电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入。该模型每隔25μs发生一组准确的转矩和磁通实习值,转矩对比器和磁通对比器将转矩和磁通的实习值与转矩和磁通的给定值进行对比,以断定最好开关方位。由此可以看出它是经过对转矩和磁通的丈量,立刻调整逆变电路的开关状况,进而调整电机的转矩和磁通,以到达准确操控的意图。

  变频器销售维修的操控办法及运用选型

  表1各种操控办法的对比操控办法U/f=C操控电压空间矢量操控矢量操控直接转矩操控*反应设备不带PG带PG或PID调理器不要不带PG带PG或编码器速比I<1:401:601:1001:1001:10001:100起动转矩(在3Hz)150%150%150%150%零转速时为150%零转速时为>150%~200%静态速度精度±(0.2~0.3)%±(0.2~0.3)%±0.2%±0.2%±0.2%±0.2%适用场合通常风机、泵类等较高精度调速,操控通常工业上的调速或操控一切调速或操控伺服拖动、高精传动、转矩操控负荷起动、起重负载转矩操控体系,恒转矩动摇大负载*注:直接转矩操控,在带PG或编码器后,I可拓宽至1:1000,静态速度精度可达+0.01%。

  4.1选型准则

  首要要依据机械对转速(最高、最低)和转矩(起动、接连及过载)的请求,断定机械请求的最大输入功率(即电机的额外功率最小值)。有经历公式P=nT/9950(kW)式中:P——机械请求的输入功率(kW);

  n——机械转速(r/min);

  T——机械的最大转矩(N·m)。

  然后,挑选电机的极数和额外功率。电机的极数决议了同步转速,请求电机的同步转速尽也许地掩盖全部调速规模,使接连负载容量高一些。为了充分利用设备潜能,防止浪费,可答应电机短时超出同步转速,但有必要小于电机答应的最大转速。转矩取设备在起动、接连运转、过载或最高转速等状况下的最大转矩。最终,依据变频器销售维修输出功率和额外电流稍大于电机的功率和额外电流的准则来断定变频器销售维修的参数与类型。

  需求留意的是,变频器销售维修的额外容量及参数是关于必定的海拔高度和环境温度而标出的,通常指海拔1000m以下,温度在40℃或25℃以下。若运用环境超出该规则,则在断定变频器销售维修参数、类型时要考虑到环境形成的降容要素。

  4.2变频器销售维修的外部装备及应留意的疑问

  1)挑选适宜的外部熔断器,以防止因内部短路对整流器材的损坏变频器销售维修的类型断定后,若变频器销售维修内部整流电路前没有维护硅器材的疾速熔断器,变频器销售维修与电源之间应装备符合请求的熔断器和阻隔开关,不能用空气断路器替代熔断器和阻隔开关。

  2)挑选变频器销售维修的引进和引出电缆依据变频器销售维修的功率挑选导线截面适宜的三芯或四芯屏蔽动力电缆。尤其是从变频器销售维修到电机之间的动力电缆必定要选用屏蔽构造的电缆,且要尽也许短,这么可下降电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超越变频器销售维修所答应的输出电缆长度时,电缆的杂散电容将影响变频器销售维修的正常作业,为此要装备输出电抗器。关于操控电缆,尤其是I/0信号电缆也要用屏蔽构造的。关于变频器销售维修的外围元件与变频器销售维修之间的衔接电缆其长度不得超越10m。

  3)在输入侧装沟通电抗器或EMC滤波器依据变频器销售维修设备场所的其它设备对电网质量的请求,若变频器销售维修作业时已影响到这些设备的正常运转,可在变频器销售维修输入侧装沟通电抗器或EMC滤波器,按捺由功率器材通断导致的电磁搅扰。若与变频器销售维修衔接的电网的变压器中性点不接地,则不能选用EMC滤波器。当变频器销售维修用500V以上电压驱动电机时,需在输出侧装备du/dt滤波器,以按捺逆变输出电压尖峰和电压的改变,有利于维护电机,一起也下降了容性漏电流和电机电缆的高频辐射,以及电机的高频损耗和轴承电流。运用du/dt滤波器时要留意滤波器上的电压降将导致电机转矩的稍微下降;变频器销售维修与滤波器之间电缆长度不得超越3m。

  5结语

  变频器销售维修的选型是一项需求认真对待的作业,现在市场上低压通用变频器销售维修的种类及标准许多,挑选时应按实习的负载特性,以满意运用请求为准,以便做到量才运用,经济实惠。

  作者简介

  周志敏,男,1985年结业于哈尔滨修建大学(现为哈尔滨工业大学)自动化专业,上任于山东莱芜钢铁集团,主要从事电气技能管理和技能改造及技能开发作业。

  变频器销售维修的操控办法及运用选型

  周志敏

  (山东莱芜钢铁集团公司动力部,山东莱芜271104)摘要:联系国内变频技能的推广运用,论说了通用变频器销售维修的几种操控办法的技能特性,关于变频器销售维修操控办法的合理选用,要点论说了转距操控型变频器销售维修的选型和运用中的有关疑问。

  关键词:操控办法;运用选型;留意事项

  1导言

  变频技能是应沟通电机无级调速的需求而诞生的。20世纪60年代今后,电力电子器材阅历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS操控晶体管)、MCT(MOS操控晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器材的更新促进了电力电子改换技能的不断发展。20世纪70年代开端,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研讨导致了大家的高度重视。20世纪80年代,作为变频技能中心的PWM形式优化疑问吸引着大家的浓厚兴趣,并得出许多优化形式,其间以鞍形波PWM形式作用最好。20世纪80年代后半期开端,美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器销售维修已投入市场并取得了广泛运用。

  2变频器销售维修操控办法

  低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,作业频率为0~400Hz,它的主电路都选用交?直?交电路。其操控办法阅历了以下四代。

  2.1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)操控办法

  其特点是操控电路构造简略、本钱较低,机械特性硬度也较好,可以满意通常传动的滑润调速请求,已在工业的各个领域得到广泛运用。可是,这种操控办法在低频时,因为输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响对比显著,使输出最大转矩减小。别的,其机械特性毕竟没有直流电动机硬,动态转矩才能和静态调速功能都还不尽善尽美,且体系功能不高、操控曲线会随负载的改变而改变,转矩呼应慢、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功能下降,安稳性变差等。因此大家又研讨出矢量操控变频调速。 2.2电压空间矢量(SVPWM)操控办法它是以三相波形全体生成作用为条件,以迫临电机气隙的抱负圆形旋转磁场轨道为意图,一次生成三相调制波形,以内切多边形迫临圆的办法进行操控的。经实习运用后又有所改进,即引进频率抵偿,能消除速度操控的差错;经过反应预算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以进步动态的精度和安稳度。但操控电路环节较多,且没有引进转矩的调理,所以体系功能没有得到底子改进。

  2.3矢量操控(VC)办法

  矢量操控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Ia、Ib、Ic、经过三相-二相改换,等效成两相停止坐标系下的沟通电流Ia1Ib1,再经过按转子磁场定向旋转改换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1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),然后仿照直流电动机的操控办法,求得直流电动机的操控量,经过相应的坐标反改换,完成对异步电动机的操控。其实质是将沟通电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个重量进行独立操控。经过操控转子磁链,然后分化定子电流而取得转矩和磁场两个重量,经坐标改换,完成正交或解耦操控。矢量操控办法的提出具有划时代的含义。然而在实习运用中,因为转子磁链难以准确观测,体系特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机操控过程中所用矢量旋转改换较杂乱,使得实习的操控作用难以到达抱负剖析的成果。

  2.4直接转矩操控(DTC)办法

  1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授初次提出了直接转矩操控变频技能。该技能在很大程度上解决了上述矢量操控的缺乏,并以新颖的操控思维、简洁明了的体系构造、优秀的动静态功能得到了迅速发展。现在,该技能已成功地运用在电力机车牵引的大功率沟通传动上。

  直接转矩操控直接在定子坐标系下剖析沟通电动机的数学模型,操控电动机的磁链和转矩。它不需求将沟通电动机等效为直流电动机,因此省去了矢量旋转改换中的许多杂乱核算;它不需求仿照直流电动机的操控,也不需求为解耦而简化沟通电动机的数学模型。

  2.5矩阵式交—交操控办法

  VVVF变频、矢量操控变频、直接转矩操控变频都是交-直-交变频中的一种。其一起缺陷是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需求大的储能电容,再生能量又不能反应回电网,即不能进行四象限运转。为此,矩阵式交-交变频应运而生。因为矩阵式交-交变频省去了中心直流环节,从而省去了体积大、报价贵的电解电容。它能完成功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运转,体系的功率密度大。该技能现在虽没有老练,但仍吸引着许多的专家深入研讨。其实质不是直接的操控电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被操控量来完成的。具体办法是:

  ——操控定子磁链引进定子磁链观测器,完成无速度传感器办法;——自动识别(ID)依托准确的电机数学模型,对电机参数自动识别;——算出实习值对应定子阻抗、互感、磁饱满要素、惯量等算出实习的转矩、定子磁链、转子速度进行实时操控;——完成Band?Band操控按磁链和转矩的Band-Band操控发生PWM信号,对逆变器开关状况进行操控。

  矩阵式交?交变频具有疾速的转矩呼应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反应),高转矩精度(<+3%);一起还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包含0速度时),可输出150%~200%转矩。

  3变频器销售维修操控办法的合理选用

  操控办法是决议变频器销售维修运用功能的关键所在。现在市场上低压通用变频器销售维修品牌许多,包含欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器销售维修时不要以为层次越高越好,而要按负载的特性,以满意运用请求为准,以便做到量才运用、经济实惠。表1中所列参数供选用时参阅。

  4转矩操控型变频器销售维修的选型及有关疑问

  依据调速便利、节能、运转牢靠的长处,变频调速器已逐步替代传统的变极调速、电磁调速和调压调速办法。在推出PWM磁通矢量操控的变频器销售维修数年后,1998年底又呈现选用DTC操控技能的变频器销售维修。ABB公司的ACS600系列是第一代选用DTC技能的变频器销售维修,它可以用开环办法对转速和转矩进行准确操控,并且动态和静态目标已优于PWM闭环操控目标。

  直接转矩操控以丈量电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入。该模型每隔25μs发生一组准确的转矩和磁通实习值,转矩对比器和磁通对比器将转矩和磁通的实习值与转矩和磁通的给定值进行对比,以断定最好开关方位。由此可以看出它是经过对转矩和磁通的丈量,立刻调整逆变电路的开关状况,进而调整电机的转矩和磁通,以到达准确操控的意图。

  变频器销售维修的操控办法及运用选型

  表1各种操控办法的对比操控办法U/f=C操控电压空间矢量操控矢量操控直接转矩操控*反应设备不带PG带PG或PID调理器不要不带PG带PG或编码器速比I<1:401:601:1001:1001:10001:100起动转矩(在3Hz)150%150%150%150%零转速时为150%零转速时为>150%~200%静态速度精度±(0.2~0.3)%±(0.2~0.3)%±0.2%±0.2%±0.2%±0.2%适用场合通常风机、泵类等较高精度调速,操控通常工业上的调速或操控一切调速或操控伺服拖动、高精传动、转矩操控负荷起动、起重负载转矩操控体系,恒转矩动摇大负载*注:直接转矩操控,在带PG或编码器后,I可拓宽至1:1000,静态速度精度可达+0.01%。

  4.1选型准则

  首要要依据机械对转速(最高、最低)和转矩(起动、接连及过载)的请求,断定机械请求的最大输入功率(即电机的额外功率最小值)。有经历公式P=nT/9950(kW)式中:P——机械请求的输入功率(kW);

  n——机械转速(r/min);

  T——机械的最大转矩(N·m)。

  然后,挑选电机的极数和额外功率。电机的极数决议了同步转速,请求电机的同步转速尽也许地掩盖全部调速规模,使接连负载容量高一些。为了充分利用设备潜能,防止浪费,可答应电机短时超出同步转速,但有必要小于电机答应的最大转速。转矩取设备在起动、接连运转、过载或最高转速等状况下的最大转矩。最终,依据变频器销售维修输出功率和额外电流稍大于电机的功率和额外电流的准则来断定变频器销售维修的参数与类型。 需求留意的是,变频器销售维修的额外容量及参数是关于必定的海拔高度和环境温度而标出的,通常指海拔1000m以下,温度在40℃或25℃以下。若运用环境超出该规则,则在断定变频器销售维修参数、类型时要考虑到环境形成的降容要素。

  4.2变频器销售维修的外部装备及应留意的疑问

  1)挑选适宜的外部熔断器,以防止因内部短路对整流器材的损坏变频器销售维修的类型断定后,若变频器销售维修内部整流电路前没有维护硅器材的疾速熔断器,变频器销售维修与电源之间应装备符合请求的熔断器和阻隔开关,不能用空气断路器替代熔断器和阻隔开关。

  2)挑选变频器销售维修的引进和引出电缆依据变频器销售维修的功率挑选导线截面适宜的三芯或四芯屏蔽动力电缆。尤其是从变频器销售维修到电机之间的动力电缆必定要选用屏蔽构造的电缆,且要尽也许短,这么可下降电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超越变频器销售维修所答应的输出电缆长度时,电缆的杂散电容将影响变频器销售维修的正常作业,为此要装备输出电抗器。关于操控电缆,尤其是I/0信号电缆也要用屏蔽构造的。关于变频器销售维修的外围元件与变频器销售维修之间的衔接电缆其长度不得超越10m。

  3)在输入侧装沟通电抗器或EMC滤波器依据变频器销售维修设备场所的其它设备对电网质量的请求,若变频器销售维修作业时已影响到这些设备的正常运转,可在变频器销售维修输入侧装沟通电抗器或EMC滤波器,按捺由功率器材通断导致的电磁搅扰。若与变频器销售维修衔接的电网的变压器中性点不接地,则不能选用EMC滤波器。当变频器销售维修用500V以上电压驱动电机时,需在输出侧装备du/dt滤波器,以按捺逆变输出电压尖峰和电压的改变,有利于维护电机,一起也下降了容性漏电流和电机电缆的高频辐射,以及电机的高频损耗和轴承电流。运用du/dt滤波器时要留意滤波器上的电压降将导致电机转矩的稍微下降;变频器销售维修与滤波器之间电缆长度不得超越3m。

  5结语

  变频器销售维修的选型是一项需求认真对待的作业,现在市场上低压通用变频器销售维修的种类及标准许多,挑选时应按实习的负载特性,以满意运用请求为准,以便做到量才运用,经济实惠。


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