调速变频器范文（精选11篇）
调速变频器 第1篇
关键词：直流调速,变频调速,恒转矩
1前言
某装置喂料系统使用直流电动机带动螺旋输料器向挤压机内连续输送物料, 挤压机螺杆转速决定输送物料的快慢, 即控制直流电动机的转速。近一年以来, 喂料系统连续发生数起停机故障, 造成装置停工。经过反复检查分析, 造成故障频繁发生的原因是由于直流电机与直流调速器严重老化 (其中直流电动机烧毁2次;更换碳刷3次;更换直流调速器1次) , 已不能满足装置正常运行的要求, 因此, 决定将直流调速系统改为交流变频调速系统。
2 交流变频与直流调速的对比
与直流调速系统相比, 利用变频器对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统有许多优点, 如节能、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围的高效连续调速控制、容易实现电动机的正反转切换、可以进行高频度的起停运转、可以进行电气制动、可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制、电源功率因数大、所需电源容量小、可以组成高性能的控制系统等等。
在此次改造中, 我们主要看中了交流变频的以下几个优点:
a因为没有碳刷, 交流电动机更便于维护, 防护等级为IP54的防爆异步电动机即可满足现场高粉尘的环境要求;
b交流变频器经过近几年的迅猛发展, 矢量控制的恒转矩变频器其负载性能已经可以与直流系统相媲美, 图一为变频调电动机的转矩特性, 与他励式直流电动机机械特性相似, 可以做到在启动时输出额定转矩。
c结构简单, 改造方便, 原有的仪表控制信号直接连上就可以使用。
由于以上特性, 我们最终决定淘汰原有的直流系统, 改为交流变频调速系统。
3 改造前的技术准备
首先对设备进行了详细的摸底, 此套直流调速系统用于装置的喂料系统, 包括直流电机驱动器、直流电机以及减速机。直流电机型号为L A K 1 3 2 B, 功率4 K W, 电压3 0 0 V, 电流为1 5.2 A, 转速2400转/分, 绝缘等级为F级, 防护等级为IP55;减速机型号为R83/A, 转速比为6 0, 这些参数对于改造相当重要。直流电机控制方式为电枢电流反馈控制方式。由此可见, 系统对于调速的精度要求并不高, 采用直流系统最主要的是为了满足恒转矩的要求。
3.1 异步电动机的功率
根据工艺提供的资料, 正常情况下装置投料在7.3t/h时减速机输出转速为30转/分, 按照物料重量与转速为线性关系推算, 物料投放量在2~10t/h时减速机输出转速应为10~40转/分, 则相对应的电动机输出转速为600~2400转/分。
在实际运行中, 我们很难测定负载的转矩, 而对于恒转矩负载, 转速在额定转速以下调整, 直流电动机的运行电流基本不变 (要求小于额定电流) , 所以电动机的额定输出转矩即为负载可能出现的最大转矩。
根据电动机铭牌参数计算出直流电动机最高转速时输出转矩:
M1=9550 P1/n1=9550*4/2400=15.9N.M
假如我们使用4 K W的2极交流电动机, 其转矩为:
M2=9550 P1/n1=9550*4/2900=13.2N.M<15.9N.M
不能满足生产装置的要求, 因此, 电动机应该选用5.5 K W的2极交流电动机。
M2=9550 P2/n2=9550*5.5/2900=18.1N.M>15.9N.M
3.2 变频器的功率
电动机选定以后, 我们就可以选择变频器了。首先, 根据电动机的选型以及装置所处海拔比较高 (1 6 0 0米) , 变频器功率必须增加一个等级的要求, 我们选择了7.5 K W的变频器。在选择变频器的种类上, 我们必须考虑到负载为旋转喂料系统, 可以近似地看作是恒转矩负载, 而且运行中经常出现低转速、大转矩的情况。因此, 我们必须选用带矢量控制方式的变频器。
4 具体改造方案
4.1 选择合适的电机和变频器进行改造
根据以上计算, 我们选用的电机为佳木斯生产的YBPT系列5.5KW隔爆型变频调速三相异步电动机, 按照原减速机尺寸, 重新加工制作电机基座 (降低原高度) 及电机对轮。电机冷却风扇电源接入原直流机风扇控制系统, 并与变频器开停控制联锁。
变频器采用施耐德Altivar 71系列A T V 7 1 H U 7 5 M 3 (7.5 K W) 恒转矩变频器, 该变频器具有高达220%过力矩的性能, 可以进行在线自整定 (F V C) , 使用其开环磁通矢量控制功能, 在不带速度反馈的情况下就能满足工艺控制要求。按照变频器的尺寸及技术要求, 相应的对电气控制柜进行了改造, 因为变频器比老型号的直流驱动器要小, 再加之电源、开停控制、速度给定均相近, 因此改造工作比较简单。
4.2 变频器的参数设定
施耐德Altivar 71有近540个参数, 可以完成150种不同的功能。我们要针对实际的应用, 参照说明书对特定的部分参数进行设定, 就可以使变频器发挥出理想的效果。并且, Altivar 71还提供了简单启动设定和宏设定, 这样就大大简化了参数设定的工作。对应于本次改造的参数设定, 因为其应用于恒转矩负载, 所以基本符合变频器的出厂设定值。输入电动机铭牌参数, 进行“自整定”操作, 完成后再对几个重要参数进行修改就可以试运行了。
a由于以前的系统使用的是0–10V的速度给定信号, 因此必须改变模拟量输入A L 2的类型为“1 0 V电压”, 并设定其最小值为0 V。
b为了保证称重系统的准确性, 就必须使电动机尽量的快速启动和停止, 因此我们增加了“电机预磁”及“直流制动”两项功能, 确保在极短的时间内完成加减速, 而不引起“过电流”和“过电压”故障。
c以前经常发生物料结块后在通过螺旋送料器时卡住, 并使螺杆断裂的故障, 因此我们使用了“电流限幅”功能。需要注意的是电流限幅的值不是设定的越小越好, 设定小了可能造成系统经常停车。我们可以通过螺旋送料器所能承受的最大转矩反算出电动机的最大电流加以设定。
经过大家的努力, 我们只用了1天的时间就完成了安装和调试, 新的变频调速系统投运半年来没有发生任何故障, 完全达到了工艺的要求。
5 结束语
随着交流变频的不断发展, 低效率、难维护的直流调速系统必将被淘汰。对于生产中所使用的老旧直流系统, 改造时一定要注意负载的特性, 根据不同的负载, 选用不同的电机及变频器, 在使用上述方法还不能满足的情况下可以适当增加电机及变频器功率;对于速度精度要求比较高的, 可以考虑加装速度反馈系统, 最终一定能够得到满意的效果。
参考文献
[1]汪国梁主编.电机学.机械工业出版社.1981年
变频调速器使用要点 第2篇
1)变频调速器接地端子必须可靠接地，以有效抑制射频干扰。
2)变频器与被驱动电机之间不宜加装交流接触器，以免在断流瞬间产生过电压而损坏逆变器。
3)变频器不宜做耐压试验及绝缘电阻试验。
4)用变频器电动机低速运转时，由于电机冷却效果下降，必须保证电机具有良好通风条件，必要时采取外部通风冷却措施。
5)用一台变频器控制多台电动机时，除了使电动机运行的总电流小于变频器额定电流外，还至少要考虑一台电动机起动电流的影响，以避免变频器过流跳闸，
6)变频器输出端不可接电容补偿装置，以免高次谐波造成电容器过热损坏以及变频器过电流保护动作跳停。
7)由变频器驱动的电机的运行和停止，不能使用断路器和接触器直接操作，而要用变频器控制端子来操作，否则会造成变频器失控，并可能造成严重后果。
8)避免用变频调速器驱动与其容量不符的电动机。电动机容量偏小会影响有效力矩的输出，容量偏大则加大电流的谐波分量。
9)被驱动的电动机另有制动器时，变频器应工作于自由停机方式，且制动器的动作信号须在变频器停车指令发出后才发出。
变频调速技术发展问题研究 第3篇
[关键词]变频器：控制技术：应用
[中图分类号]TN773 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0230-01
1 变频调速技术的现状
电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置三部分组成。电气传动可分为调速和不调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电。但是，随着电力电子技术的发展，原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能，改善产品质量，提高产量。以我国为例，60%的发电量是通过电动机消耗的。因此，调速传动有着巨大的节能潜力，变频调速是交流调速的基础和主干内容，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。近年来。变频调速技术已成为交流调速中最活跃、发展最快的技术。
（1）国外现状
采用变频的方法，实现对电机转速的控制，大约已有40年的历史，但变频调速技术的高速发展，则是近十年的事情，主要是由下面几个因素决定：
①市场有大量需求
②功率器件发展迅速
③控制理论和微电子技术的支持
（2）国内现状
从整体上看我国电气传动系统制造技术水平较国际先进水平差距10-15年。在大功率交交，无换向器电动机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬机方面有很大需求。在中小频率技术方面，国内学者做了大量变频理论的基础研究。早在80年代，已成功引入矢量控制的理论，针对交流电机具有多变量、强耦合、非线性的特点，采用了线性解耦和非线性解耦的方法，探讨交流电机变频调速的控制策略。进入90年代，随着高性能单片机和数字信号处理器的使用，国内学者紧跟国外最新控制策略，针对交流电机感应特点，采用高次谐波注入SPWM和空间磁通矢量PWM等方法，控制算法采用模糊控制，神经网络理论对感应电机转子电阻、磁链和转矩进行在线观测，在实现无速度传感器交流变频调速系统的研究上作了有益的基础研究。在新型电力电子器件应用方面，由于GTR，GTO，IGBT，IPM等全控制器件的使用，使得中小功率的变流主电路大大简化，大功率SCR，GTO，IG-BT，IGCT等器件的并联、串联技术应用，使高电压、大电流变频器产品的生产及应用成为现实。在控制器件方面，实现了从16位单片机到32位DSP的应用。国内学者一直致力于变频调速新型控制策略的研究，但由于半导体功率器件和DSP等器件依赖进口，使得变频器的制造成本较高，无法形成产业化，与国外的知名品牌相抗衡。国内几乎所有的产品都是普通的V/f控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年需大量进口高兴能的变频器。
因此，国内交流变频调速技术产业状况表现如下：（1）变频器控制策略的基础研究与国外差距不大。（2）变频器的整机技术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并没形成一定的技术和生产规模。（3）变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。（4）相关配套产业及行业落后。（5）产销量少，可靠性及工艺水平不高。
2 变频调速技术未来发展的方向
变频调速技术主要向着两个方向发展：一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰，研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”；二是向变频器应用的深度和广度发展。随着变频器应用领域深度和广度的不断开拓，变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性。可以预料，现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术的应用和推广，将赋予它更强的生命力和更高的技术含量。其发展方向具有如下几项：（1）实现高水平的控制；（2）开发清洁电能的变频器；（3）缩小装置的尺寸；（4）高速度的数字控制；（5）模拟与计算机辅助设计（CAD）技术。
3 变频调速技术的应用
纵观我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全面改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由低压中小容量到高压大容量，一句话，由低级到高级的过程。我国是一个能耗大国，60%的发电量被电动机消耗掉，据有关资料统计，我国大约有风机、水泵、空气压缩机4200万台，装机容量约1.1亿万千瓦，然而实际工作效率只有40%-60%，损耗电能占总发电量的40%，已有经验表明，应用变频调速技术，节电率一般可达10%-30%，有的甚至高达40%，节能潜力巨大。
有关资料表明，我国火力发电厂有八种泵与风机配套电动机的总容量为12829MW，年总用电量为450.2亿千瓦小时。还有总容量约为3913MW的泵与风机需要进行节能改造，完成改造后，估计年节电量可达25.69亿千瓦小时；冶金企业也是我国的能耗大户，单位产品能耗高出日本3倍，法国4.9倍，印度1.9倍，冶金企业使用的风机泵类非常多，实施变频改造，不仅可以大幅度节约电能，还可改善产品质量。
我国变频调速技术的应用已取得显著成绩，主要表现在下面二个方面：
（1）变频调速技术的应用范围已发展到新阶段，以石油、石化、冶金、机械等行业为例，都经过了单系统试用、大量使用和整套装置系统使用3个发展阶段。如广东茂名石化公司和九江石油化工厂现已发展到引用常减压和催裂化变频装置，取得了节能、增产的显著效果。
（2）变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施，很多用户实践结果证明，节电率一般在10%30%，有的高达40%，更重要的是生产中一些技术难点也得到解决。例如包钢1150轧机采用变频装置后，年平均事故时间达到工作时间的0.1%以下，大幅度提高了产品质量和产量，且年节约电费约50万元。
4 结束语
变频调速技术作为高新技术、基础技术、节能技术，已经渗透经济领域的所有技术部门中。今后我国在变频调速技术方面应积极作好如下工作。
（1）应用变频调速技术来改造传统产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益。
（2）大力发展变频调速技术，必须把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足重点工程建设和市场的需求。
（3）规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。
参考文献
变频器在电机调速中的应用研究 第4篇
1 变频器工作原理与保护功能
1.1 变频器调速工作原理
实现电动机变频调速的原理公式为:
式中, f为供电频率;p为磁极对数;n为电机转速。
可以看出, 通过改变定子供电频率来改变同步转速可以实现调速的目的, 具体原理为:保持p不变, 通过改变f来改变n。
变频器主要由2个电路部分组成:主电路和控制电路。其中, 主电路包括整流电路和逆变电路2部分, 前者是将工频电源的交流电变换成直流电, 且对直流电进行平滑滤波, 后者是将直流电变换成各种频率的交流电。
1.1.1 加速特性的实现
加速启动原理:电机直接工频电源启动时的启动电流一般为额定电流的6～7倍, 并且它的加速启动时间是由其负载特性所决定的。变频器的驱动电机一定要在低频率状态下启动。
加速启动过程:如果驱动电机与工频电源的启动相似, 则进行直接启动;而变频器容量与电机相同, 则会由于启动电流过大使变频器出现故障。在变频器接受启动信号时, 输出启动频率会使电机产生启动扭矩。在变频器启动频率情况下, 电机的启动扭矩大于负载的启动扭矩时, 电机开始转动。变频器的输出频率将逐步增加, 电机的转速也将增加直至稳定, 变频器的启动、加速过程完成。
1.1.2 减速特性的实现
减速原理:断开变频器启动的信号, 或者把频率设定值设定得比输出频率更低, 则变频器的输出频率就会根据设定的减速时间逐渐减小。
减速过程:在减速过程中, 变频器输出频率等效的同频速度会低于电机速度, 这个过程叫做再生, 因为电机会把能量返回给变频器。在电机工频供电时, 如果断开交流接触器, 电机会靠负载扭矩的制动力滑动到停止;驱动变频时, 电机并不会因为启动信号的断开而滑动停止, 而是会按照设定的减速时间逐渐减速直到停止。
注意:一旦将减速时间设定值设定过小, 就会激活变频器的电压保护或过电流保护功能。
1.2 变频器的保护功能
变频器的控制电路有一个特别突出的功能———保护功能, 它对现场使用维护非常重要。保护功能有多种, 其主要类型包括: (1) 对变频器的保护:包括对过电流、过电压、输出接地故障、输出短路、瞬间失电故障、主电路元器件过热故障、欠压、制动元件故障和过载等的保护; (2) 对电机的过热保护:过载保护和外部热继电器动作; (3) 对其他功能的保护:包含对连接错误、重试次数过多、存储器故障和CPU出错等的保护; (4) 另外, 报警功能包括错误操作状态报警和保护功能预报警等。
2 电动机与变频器的匹配研究
2.1 对变频器容量的分析
在电动机提速和恒速过程中, 变频器的功能是输出电流, 可以理解成它能为电机提供电流的多少, 我们可以用它的额定输出电流或过载能力来表示。在电动机减速运行过程中, 被驱动的电动机相当于一个发电机, 从电动机到变频器有能量的流动。同时, 变频器要把这些能量给消耗掉, 这一过程和其提速、恒速运行过程是相反的。当然, 还有部分能量由电动机负载返回并进行消耗, 同时变频器也会消耗部分能量。此外, 电动机和电动机负载返回的能量会促使变频器端电压升高, 当升高到一个特定值时, 就会产生再生能量消耗等。
2.2 对变频器容量的选择
经过前文探讨, 变频器容量应该与电动机容量相匹配, 同时还要考虑电动机的负载特性和运行方式等情况, 然后根据下列要求进行选择: (1) 考虑并确定机械侧要求的电机转速, 加、减速扭矩, 电机扭矩及电机电流、冷却系数等检验项目; (2) 在以上检验项目中, 最重要的是要对启动时最大扭矩进行考虑, 具体来说要满足电动机启动点, 输出扭矩要大于负载扭矩; (3) 减速过程中的扭矩要求是:输出扭矩应小于电动机加、减速时所需负载扭矩; (4) 减速过程要考虑再生制动散热的问题; (5) 由减速时的电动机和变频器损耗来确定电动机的温升要求、绝缘等级等以及变频器的再生制动扭矩。
在对变频器的具体选择中还要注意: (1) 我们可以考虑在变频器参数中加大扭矩提升值、增加变频器容量等, 这就达到了提高变频器加速能力、增加启动扭矩的目标; (2) 为了增加变频器的再生制动扭矩, 以改善其减速性能, 可以采用增加变频器容量的方法。
3 变频器的干扰与抑制
3.1 变频器的干扰问题
变频器最大的干扰问题是高次谐波, 即基频 (一般为电源频率) 倍数的频率。其中有一种畸变波, 又称畸波, 是由单个基波与几个高次谐波组合而成的。高次谐波的干扰问题对于一些技术密集的生产现场会带来很大的危害, 例如通讯和影像等都不能受到高频的干扰。变频器中的高次谐波源归纳起来有整流器和AC电源校正器等。变频器产生高次谐波干扰问题时, 谐波电源便成了一个谐波源, 而不再是一个普通的工频电源。而电源谐波是大多数电子设备共有的, 所以提高对高次谐波干扰的抑制能力就显得尤为重要。
3.2 变频器对干扰问题的抑制
前文已经详细分析了变频器的工作原理, 我们也知道, 只要变频器进行工作, 就不可避免要产生高次谐波, 从而产生干扰问题。对于高次谐波干扰, 也并非没有方法进行抑制, 我们可以在变频器中加装抑制装置。常用的抑制装置有以下几种: (1) 高功率因数变频器通过自身来完成高次谐波的衰减; (2) 通过在电源侧加装AC电抗器或增加阻抗来抑制高次谐波; (3) 通过在DC电路中安装DC电抗器并且增加阻抗来抑制高次谐波; (4) 同时安装AC和DC电抗器来抑制高次谐波。当然, 这些方法都是针对变频器自身的抑制, 但如果安装后还有明显的干扰现象, 我们除了应采取更换措施外, 还要采取一些补救措施。
一般高次谐波对外干扰主要有空间电波干扰和电路内高次谐波干扰2个方面。对于前者可以运用外加屏蔽的手段, 因此处理起来比较方便。但是, 处理后者却显得困难重重。虽然前文提出的抑制措施都是针对此类干扰的, 但目前最好的方法也就是通过衰减来抑制, 具体策略为:进行电抗器试验来检出适合的电抗器, 再进行安装滤波。这个方法比较原始, 故还是更换为好。变频器在出厂时应按照相应的电子设备高频干扰标准和规范进行严格的干扰测试, 并生成相应的报告, 以供使用者在使用时参考。
4 变频器的使用和维护
对变频器的使用和维护可以采取下列措施: (1) 温度在很大程度上会对变频器的运行可靠性产生影响, 故一旦变频器温度升高, 就应检查其安装位置或安装方式正确与否。可以重点观察:附近有无热源, 通风路径是否狭窄, 安装方向是否正确, 冷却风扇是否有故障。 (2) 要按照规范和要求选择变频器的安装环境, 如周围环境不要有腐蚀性气体、易燃易爆气体、灰尘、污垢及油雾等。 (3) 遇到各种情况时要灵活应变, 以采取正确适当的措施。例如, 可以采取强迫通风冷却、躲闭光照和安装空调等手段来降低温度, 采用电加热法去潮来降低湿度等。 (4) 正确进行变频器的定期检查维护。为避免因为温度、尘埃、湿度、振动等使用环境的影响以及零件老化而引发的故障, 应定期对变频器进行检查维护, 具体做法为:1) 在开始进行检查时, 首先应对变频器主回路端子放电, 然后用万用表测定, 如为安全电压再开始检查。这是因为变频器停电后, 其电容器仍然处于高压充电状态;2) 检查运行中的变频器, 观察电动机调速是否达到变频器的设计指标, 冷却系统是否正常, 是否有异常振动, 温升及输入输出电压正常与否等。 (5) 需要对变频器进行定期检查的项目有:清理冷却系统, 检查元器件的坚固程度;检查导体绝缘件老化情况, 并测试绝缘电阻;检查及更换平滑电容器、冷却风机、继电器等。
5 结语
随着现代社会对节能概念的重视, 变频器以其独特的优势在电机调速的应用中发挥了无可取代的作用。
摘要：从变频器的工作原理与保护功能、与电动机的匹配、干扰与抑制、使用与维护4个方面探讨了其在电机调速中的应用。
关键词：变频器,电机调速,应用
参考文献
[1]邹涌泉.变频器工作原理以及应用中的注意问题[J].自动化与仪器仪表, 2011 (1) :119～121
[2]温江, 张忠海.变频器在交流电机调速系统中的应用[J].一重技术, 2006 (6) :20～21
[3]程峻祥.交流电机变频器调速的控制及应用[J].科技信息 (科学·教研) , 2007 (23) :99, 114
交流变频调速技术复习考试总结 第5篇
2、转差率：同步转速n0与定子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率S。额定状态下运行时，异步电动机的转差率sn在0.01~0.06之间；空载时，sn在0.05以下。
3、三相异步电动机的调速方法：调频调速、改变磁极对数、改变转差率。
4、三相异步电动机的机械特性：三个主要特征点理想空载点（N0）：负载转矩T为零，异步电动机的转速n最大，达到同步转速n0。启动点（S）：异步电动机接通电源瞬间，电动机的转速n为零，此时的和转矩为启动转矩Ts，称为堵转转矩。临界点（K）：异步电动机的机械特性有一个拐点K，此时对应的转速为临界转速nk。
5、异步电动机负载的机械特性主要是指负载的阻转矩与转速的关系。常见的有恒转矩负载、恒功率负载和二次方率负载。恒转矩负载（负载功率与转速成正比）、恒功率负载（转速和转矩成反比）、二次方率负载（负载的阻转矩与转速的二次方成正比）。
6、变频器的分类：⑴按变换环节：①(间接变频)交-直-交变频器②(直接变频)交-交变频器 ⑵按电压的调制方式：①PAM(脉幅调制)②PWM(脉宽调制)⑶按滤波方式：①电压型变频器②电流型变频器 ⑷按输入电源的相数：①三进三出变频器②单进三出变频器⑸按控制方式：①v/f控制变频器②转差频率控制变频器③矢量控制变频器④直接转矩控制变频器⑹按用途：①通用变频器②高性能专用变频器③高频变频器⑺按变频器的供电电压的高低分类：①低压变频器②高压变频器
7、直流电动机的工作原理。为什么直流电动机有优越的调速特性！
答：直流电动机有两个独立的绕组：定子和转子。定子绕组通入直流电，产生稳定磁场；转子绕组通入直流电，产生稳恒电流；定子的稳恒磁场和转子的电流相互作用，产生机械转矩，拖动转子旋转。并且，此机械转矩分别为和定子的稳恒磁场和转子电流成正比。
因为直流电动机的定子电路和转子电路彼此独立，互不干扰；可以分别调节定子磁场的强弱和转子电流的大小。二者相互作用产生的机械转矩分别和定子的稳恒磁场和转子电流成正比。所以，直流电动机有优越的调速性能。
8、三相异步交流电动机的工作原理和机械特性，画出异步电动机的机械特性曲线！答：三相异步交流电动机的工作原理是：定子绕组通过相位差为120°的三相对称的交流电，产生大小不变的旋转磁场。此旋转磁场切割笼型转子导体，在转子中感应出电流；旋转磁场又和感生电流相互作用，产生机械转矩，拖动转子旋转。其特性：一只有定子回路从外界供电，电枢电路中的电流是由转子导体切割定子电流产生的旋转磁场感应而来的，两者并不相互独立。二两个磁场值相差很小的度数，也不相互独立，电枢感应磁场不能单独存在，很难从外部进行控制。
9、功率晶体管（GTR）的结构及其特点：其结构分为二级或三级达林管模块化结构。其工作特点是电流控制型器件，其优点：控制方便，大大简化了控制电路，提高了工作的可靠性；能较好地实现正弦脉宽调制技术；具有自关断能力。主要用于高电压、大电流的场合。GTR有三种工作状态：放大状态、饱和状态、截止状态。GTR的主要参数：开路阻断电压UCEO集电极最大持续电流ICM电流增益hFE④开关频率。
10、功率场效应晶体管（MOSFET）的结构、工作特点：结构由场效应晶体管组成的模块，是单极性的。工作特点：其是电压控制型器件，优点：控制方便，驱动电路简单；自关断能力强，开关频率高（≦20MHz）；输入阻抗极高。
11、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的结构与特点：其结构由场效应晶体管和功率晶体管模块组合而成。工作特点：其是电压控制型器件，优点：输入阻抗高，开关速度快；电流波形比较平滑，电动机基本无电磁噪声，电动机的转矩增大；驱动电路简单，已经集成化；通态电压低，能承受高电压；能耗小；增强了对故障的自处理能力，故障率大为减小。
12、MOS控制晶闸管的结构与工作特点：其结构是由MOSFET和晶闸管复合而成的器件。工作特点：其是电压型器件，优点：其具有高电压、大电流、高电流密度、低导通压降；可以承受极高的电流、电压的变化率；开关速度高，损耗小。
13、智能电力模块（IPM）的结构与工作特点：结构由逆变的半导体器件和其配套的驱动、保护、检测、以及接口电路集成在一起的模块。其优点：具有过电流、短路、欠压和过热等保护电路。
14、变频调速的基本原理：只要平滑地调节三相交流电的频率，就能实现异步电动机的无级调速，就有可能使三相异步电动机的调速性能赶超直流电动机。变频调速最大的特点：电动机从高速到低速，其转差率始终保持最小的数值，因此变频调速时，异步电动机的功率因数都很高。但其需要由特殊的变频装置供电，以实现电压和频率的协调控制。
15、变频调速系统的控制方式：在基频以下调速(属于恒转矩调速)和在基频以上调速（属于恒功率调速）。
16、通用变频器五部分组成：整流、逆变单元、驱动控制单元、中央处理单元、保护与报警单元、参数设定和监视单元。
17、滤波电路中的电容除了具有滤波外，还具有在整流与后面的逆变电路之间起去耦作用，消除两电路之间的互相干扰；为整个电路的感性负载提供容性无功补偿；电容还具有储能的作用。
18、交频器主回路的外置硬配件：断路器、主接触器、交流电抗器、进线与电机侧滤波器、直流电抗器、外接制动单元与外接电阻。
19、V/F控制型通用变频器的优缺点：优点：转速开环控制，无需速度传感器，控制电路比较简单；电动机选择通用标准异步电动机，因此通用性比较强，性价比比较高。缺点：不能恰当地调整电动机转矩，不能补偿适应转矩的变化。无法准确地控制电动机的实际转速。转速极低时，由于转矩不足而无法克服较大的静摩擦力。
20、转差频率控制系统的控制思想：当转差频率fs较小时，如果E1/f1为常数，则电动机的转矩基本上与转差频率fs成正比，即在进行E1/f1控制的基础上，只要对电动机的转差频率fs进行控制，就可以达到控制电动机输出转矩的目的。
21、转差频率控制系统的控制原理：在电动机转子上安装测速发电机等测速检测装置，转速检测器可以测出fn,并根据希望得到的转矩的调节变频器的输出转矩f1，就可以输出电动机具有设定的转差频率fs0，即使电动机具有的输出转矩，就是转差频率控制的基本原理。优点控制电机的转差频率还可以达到控制和限制电动机转子电流的目的，从而起到保护电动机的作用。而且过电流的限制效果也更好。
22、矢量控制的基本思想：仿照直流电动机的调速特点，使异步交流电动机的转速也能通过控制两个相互独立的直流磁场进行调节。矢量控制的核心：是等效变换，变换分别为坐标变换矢量旋转变换。
23、试述异步电动机直接转矩控制的基本思路：直接转矩控制是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型的交流变频调速技术。他用空间矢量的调速方法，直接在定子坐标系下计算与控制转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生PWM信号，把转矩的检测值和转矩给定值做比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获取转矩的高动态性能。
24、直流转矩控制系统的结构：电动机的定子电流、母线电压由电压、电流检测单元测出后，经坐标变换器变换到模型所用的d、q坐标系下，计算出模型磁通和转矩。它与转速信号n一起作为电动机模型的参数，同给定的磁通、转速、转矩值等输入量比较后送入各自的调节器，经过两点式调节，输出相应的磁通和转矩开关量。这个量作为开关信号选择单元的输入，以选择适当开关状态来完成直接转矩控制。
25、简答：变频技术的发展方向：①、高水平的控制。②、开发清洁电能的变流器。③、缩小装置的尺寸。④、高速度的数字控制。⑤、模拟器与计算机辅助设计技术
26、交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分：整流电路、中间直流电路、逆变器。
27、高压变频为什么不采用双电平控制方式？简述其工作原理：在高电压、大电容、交-直-交电压源型变频调速系统中，为了减少开关损耗和每个开关承受的电压，不采用双电平控制方式，人们提出了三电平或五电平逆变器。进而还可以改善输出电压波形，减少转矩脉动。1变频器的额定数据和性能指标有哪些？额定数据有：输入侧的额定值：电压、频率、相数；输出侧的额定值；输出电压的最大值Un;输出电流的最大值In；输出功率容量Sn=(√3Un*In)；配用电动机功率Pn；超载能力；性能指标有：频率指标；在0.5HZ时能输出多大的启动转矩；速度调节范围的控制精度；转矩控制精度；低转速时的转速脉动；噪声及谐波干扰；发热量
2变频器的选择主要考虑哪些方面？负载情况；工作环境；选择变频器的特性和根据需要选择附件
3变频器所带负载的主要类型有哪些？各个负载的机械特性及功率特性是什么？恒转矩类负载；其机械特性为转矩恒定；其功率特性为功率正比于转速N。恒功率负载；其机械特性为功率恒定；其功率特性为转矩反比于转速N。风机、泵类负载；其机械特性为转矩TL正比于转速n的平方；其功率特性为功率正比于转速n的三次方。
4变频器的容量用所配备的电动机功率（KW)、输出功率容量（KV*A）、额定输出电流（A）表示。额定输出电流是指变频器连续运行时输出的最大交流电流的有效值。输出容量决定于额定输出电流与额定输出电压下的三相视在输出功率。
5根据控制功能变频器分：普通功能型V/F控制变频器；具有转矩控制功能的高功能型V/F控制变频器；矢量控制高性能型变频器
6电网与变频器的切换？一旦断开工频电网，必须等电动机完全停止以后，再切换到变频器侧启动；即使不使电动机完全停止就能切换到变频器侧，一般是先断开电网后，再使自由运行中的电动机与变频器同步，然后再使变频器输出功率。
6变频器的外围设备：1电源变压器2避雷器3电源侧断路器4电源侧交流接触器5电动机侧电磁接触器和工频电网切换用接触器6热接触器
7外围设备的目的？1保证变频器驱动系统能够正常工作2提供对变频器和电动机的保护3减少对其他设备的影响
8构建变频调速系统的基本要求：1负载的机械特性，要确定异步电动机在实施了变频调速之后，能在整个频率范围内都能带动负载长时间的运行2电动机在变频调速后的有效转矩线 9构建变频调速系统在机械特性方面的要求：1对调速范围的要求2对机械特性硬度的要求3对升、降速过程及动态响应的要求4负载对动态响应的要求
10构建变频调速系统在运行可靠性方面的要求：1对于过载能力的要求2对于机械震动和寿命的要求
什么是有效转矩线？它对变频调速有什么作用？1电动机在某一频率下允许连续运行的最大转矩称为有效转矩。电动机在某一频率下工作时，对应的机械特性曲线只有一条，而有效转矩只有一个点，将所有频率下的有效转矩点连接起来，即可得到电动机在变频调速范围内的有效转矩线。2要使拖动系统在全调速过程中都能正常运行，必须使有效转矩线把负载的机械特性曲线包围在内。如果负载的机械特性曲线超越了电动机的有效转矩线，则超越的部分不能正常工作
恒转矩负载，在构成变频调速系统时电动机和变频器的选择要点？对恒转矩负载在构成变频调速系统时，必须注意工作频率范围、调速范围和负载转矩的变化范围能否满足要求，以及电动机和变频器的选择
恒功率负载，在构成变频调速系统时电动机和变频器的选择要点？恒功率负载在构成变频调速系统时，必须注意的主要问题是如何减小拖动系统的容量
风机和水泵负载，在构成变频调速系统时电动机和变频器的选择要点？电机：绝大多说的风机水泵在出厂时都已经不配上了电动机，采用变频器调速后没有必要另配。变频器：1风机和水泵一般不容易过载，所以，这类变频器的过载能力较低，最高工作频率不得超过额定频率2配置了进行多台控制的切换功能3 配置了一些其他专用于能耗控制的功能，如睡眠与唤醒功能，PID调节功能等
当Fx≦Fn时，电动机的散热效果将因转速下降而变差。长时间运行在额定转矩下运行，会导致电动机过热而损坏，能够长时间运行的实际有效转矩下降。若能充分改善散热条件，如外加强迫通风或拖动短时负载，电动机有效转矩线可以是恒转矩
当Fx≧Fn时有效转矩线的特点：1当Fx≧Fn时，Ux=Un.因此随着f的上升主磁通Φm将减小2电动机的额定电流是由电动机的允许温升决定的，所以不管在多大的频率下工作，电动机的允许工作电流是不变的
当Fx≧Fn时有效转矩线有哪几类？1功率不变的有效转矩线2过载能力不变的有效转矩线3全频率范围内的有效转矩线
平方律负载的特点：负载的阻转矩与与转速的二次方成正比，负载的功率与转速的三次方成正比
平方律负载实现变频调速后的主要问题是如何得到最佳节能效果
混合特殊性负载是金属切削机床中的低速段是恒转矩负载；而在高速段，将保持切削功率不变，属于恒功率性质
电力拖动系统中应用变频器有哪些优点？电机交流变频调速技术以其优异的调速和启动、制动性能，高效率、高功率因数，显著的节能效果，进而可以改善工艺流程，提高产品质量，改善工作环境，推动技术进步，还有广泛的使用范围的优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方法
构建恒压供水变频调速系统时，变频器的选用和功能设置？1变频器的选用：一般情况下直接选用“风机水泵专用型”的变频器；但对于杂质或泥沙较多的场合，应根据水泵对过载能力的要求选用通用型变频器；如果是齿轮泵，它属于恒转矩负载，应选用V/F控制方式的通用型变频器；对于具有恒转矩特性的齿轮泵以及应用在特殊场合的水泵，应以带的动的原则，根据具体工况进行设定。2功能设置：最高频率；上线频率；下线频率；启动频率；加速与减速时间；睡眠与苏醒功能
机床的变频调速系统变频器的选用和功能设置？变频器的容量应比正常的配用电动机容量加大一档。功能设置：1控制方式①V/F控制方式，能满足切削精度，但节能效果不理想②无反馈矢量控制方式，能够克服V/F控制方式的缺点，故是一种最佳选择③有反馈矢量控制，需要增加编码器等反馈控制环节，不但增加费用而且安装麻烦2频率给定：无级调速频率给定；分段调速频率给定；配合PLC的分段调速频率给定
溜钩问题？由于制动器从抱紧到松开以及从松开到抱紧的动作过程需要时间，而电动机转矩的产生与消失是在通电或断电的瞬间完成的，因此两者在动作的配合上极易出现问题，使电动机处于未通电且制动器尚未抱紧的状态，则重物必将下滑，即出现溜钩现象。溜钩现象降低了重物在空中定位的准确性，有时还会产生严重的安全问题。
金属切削机床的基本运动是切削运动。切削运动由主运动和进给运动组成。在切削运动中承受主要切削功率的运动称为主运动。
变频器运行时需要设置基本功能参数和选用功能参数。基本功能参数是指变频器运行所必须具有的参数，包括：转矩补偿、上下限频率、基本频率、加减速时间、电子热保护等。选用功能参数是指根据选用的功能而需要预置的参数，如PID调节的功能参数等如果不需要预置参数，则变频器参数自动按出厂时的设定选取。
选用功能参数设置大致步骤：1查功能码表，找出需要预置参数的功能码2在参数设定模式下，读出该功能码中原有的数据3修改数据，送入新数据
基本频率给定是指在给定信号Ug或Ig从0增加到最大值的过程中给定频率的范围从fmin线性的增加到最大频率fmax。用什么方式频率给定？数字量给定的方式；模拟量给定的方式
与生产机械所要求的最高（低）转速相对应的频率称为上（下）限频率。用fh(fl)表示。上（下）限频率不是最大（小）频率。上限频率必小于最高频率
1、直流电动机调速好的原因是什么？
（1）、定子励磁电路和电枢供电电路基本上是相互独立的，可以分别进行调节。
（2）、两个磁场（由定子励磁电路产生的主磁场和电枢供电电路产生的电枢磁场）互相垂直。
2、三相交流异步电动机工作原理？
在定子内由永久磁铁形成的固定磁场内放置绕有n闸线圈的转子，线圈在感应电流和电磁力的作用下与定子形成旋转磁场。转子跟随旋转磁场转动。
3、同步转速n0与转子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率S=(n0-n)/n0
1、直流电动机调速好的原因是什么？
（1）、定子励磁电路和电枢供电电路基本上是相互独立的，可以分别进行调节。
（2）、两个磁场（由定子励磁电路产生的主磁场和电枢供电电路产生的电枢磁场）互相垂直。
2、三相交流异步电动机工作原理？
在定子内由永久磁铁形成的固定磁场内放置绕有n闸线圈的转子，线圈在感应电流和电磁力的作用下与定子形成旋转磁场。转子跟随旋转磁场转动。
3、同步转速n0与转子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率S=(n0-n)/n0
4、分析题P38图基频以下与基频以上：
一、在基频以下调速1：在此通量最大值不变前提条件下2：控制过程中必须U1/f1等于常量3：它具有恒转矩特点励磁电流I1不变，电动机的转矩不变所以在基频以下调速时电动机调速机械特性具有恒转矩特性。
二、在基频以上调速 1：E1/f1不能是常量2：U1小于等于Un 3：变大所以基频以上调速属于弱磁恒功率调速。
5、P45电源型交-直-交变频电路结构图；各元件作用，工作情况
滤波电路 本电路滤波元件是电容器Cf,受到电解电容器的容量和耐压能力的限制，滤波电容器通常是由若干个电容器并联成一组在由Cf1和Cf2串联而成，在电容器组Cf1和Cf2旁各并联一个R1和R2两者其阻值相等 起均压作用。
电容器组Cf1和Cf2作用：滤波、在整流与后面的逆变电路之间起去耦作用，消除两电路之间的相互干扰、为整个电路的感性负载提供容性无功补偿、Cf1和Cf2还有储能作用。限流电阻Rl作用：在变频器接通电源瞬间滤波电容的充电电流很大，此冲击电流可能损坏整流桥。当电路中串入限流电阻Rl后，就限制了电容的充电电流对整流桥起保护作用。晶闸管Kl作用:当电容器组Cf1和Cf2充电到一定程度时，限流电阻Rl就起反作用，妨碍电容器组Cf1和Cf2进一步充电。所以在RL旁并联一个短路开关Kl，当电容器组Cf1和Cf2充电到一定程度时让Kl接通Rl短路，变频器中Kl可用晶闸管代替。电阻R01和二极管D01的作用：R01不起作用或者限流作用。
6、续流电路是由续流二极管D7到D12构成。主要功能1：为电动机的感性无功电流返回直流电源提供”通道”2：当频率下降同步转速也下降电动机处于回馈制动状态，再生电流将通过续流二极管返回直流电源3：逆变过程中同一桥壁的两个逆变管以很高的频率交替“导通”和“截止”，在其换向过程中也需要续流二极管提供通道。
7、变频器外围设备选择：1电源变压器2避雷器3电源侧断路器4电源侧交流接触器5电动机侧电磁接触器和工频电网切换用接触器6热继电器
8、电抗器的作用：输入交流电抗器的作用1实现变频器和电源的匹配，限制因电网电压突变和操作过电压所引起的冲击电流，保护变频器2改善功率因数3减少高次谐波的不良影响。输出交流电抗器的作用1降低电动机噪声，降低输出高次谐波的不良影响2限制与电动机相连的电缆的容性充电电流，使电动机在引线较长时也能正常工作3限制电动机绕组上的电压上升率。
9、滤波器作用，其目的在于允许特定频率的信号通过，阻止干扰信号沿电源线传输并进行阻抗变换，使干扰信号不能通过地线传播而被反射回干扰源。
10、制动电阻的作用：当电动机制动运行时，储存在电动机中的功能经过PWM变频器回馈到直流侧，从而引起滤波电容电压升高每当电容电压超过设定值后，就经过制动电阻消耗回馈的能量。
11、抑制谐波干扰常用的方法具体常用方法：
(1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输 入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。
(2)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。
(3)电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。
(4)信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离(至少20cm以上)，切断辐射干扰。
(5)变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。
12、变频调速的基本原理
答：交流电动机的同步转速No=60f1/p，异步电动机的转速n=60f1(1-s)/p，由此可见，若能连续地改变异步电动机的供电频率
f1，就可以平滑地改变电动机的同步转速和相应的电动机转速，从而实现异步电动机的无级调速，这就是变频调速的基本原理。
13、电动机拖动系统的工作点指的是电动机的机械特性与负载机械特性的交点Q。
14、变频调速的优点主要有：
（1）调速范围宽，可以使普通异步电动机实现无级调速；（2）启动电流小，而启动转矩大；
（3）启动平滑，消除机械的冲击力，保护机械设备；（4）对电机具有保护功能，降低电机的维修费用；（5）具有显著的节电效果；
（6）通过调节电压和频率的关系方便的实现恒转矩或者恒功率调速
15、试简述风机和水泵类负载，在构成变频调速系统时电动机和变频器的选择要点。答：1 电动机的选择：绝大多数风机水泵在出厂时都已经配上电动机，采用变频调速后没有必要另配。2变频器的选择：大多数生产变频器的工厂都提供了风机和水泵用变频器可供选用。他们的主要特点有：①风机和水泵一般不容易过载，所以，这类变频器的过载能力较低，为120%/1min。因此，在进行功能预置时必须主要，由于负载的转矩与转速的平方成正比，当工作频率高于额定频率时，负载的转矩有可能大大的超过额定转矩，使电动机过载。所以，其最高过载频率不得超过额定频率。②配置了进行多台控制的切换功能。如上述，在水泵的控制系统中，常常需要有1台变频器控制多台水泵的情况。为此，大多数变频器都配置了能够自动切换的功能。③配置了一些其他专用于能耗控制的功能，如睡眠和唤醒功能，PID调节功能等。
16、简述构建恒压供水变频调速系统时，变频器的选用和功能设置？
答：变频器的选型：一般情况下可直接选用“风机，水泵专用型”的变频器系列，但对于杂质或泥沙较多的场合，应根据水泵对过载能力的要求，选用通用型变频器，如果是齿轮泵，它属于恒转矩负载，应选用V/F控制方式的通用型变频器。大部分变频器都给出两条“负补偿”的V/F线，对于具有恒转矩特性的齿轮泵以及应用在特殊场合的水泵，则应以带得动为原则，根据具体工况进行设定。变频器的功能预设：（1）最高频率：变频器的工作频率是不允许超过额定频率的，其最高频率只能与额定频率相等。
（2）上限频率：是与生产机械所要求的最高转速相对的频率，它不是最高频率，一般比额定频率略低一些，所以上线频率设为49.5Hz最宜。
（3）下线频率：转速过低会 出现水泵的全杨程小于基本杨程，形成水泵“空转”现象，所以一般下线频率设为30--35Hz。
（4）启动频率：水泵在启动前，其叶轮全部是静止的，启动时存在着一定的阻力，在从0Hz开始启动的一段频率内，实际上转不起来，因此应适当预置启动频率，使其在启动瞬间有一点冲力。
（5）加速和减速时间:减速时间只需和加速时间相等即可。
浅谈交流变频调速技术的发展 第6篇
关键词：变频调速 交流 节能
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-051-02
近年来，随着电子电力技术、信息技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。和过去的的直流调速技术相比，现在的交流调速技术已经取得了突飞猛进的进展，改革开放以来，我国在交流电动机系统研究上取得了巨大的进步，世界新技术也取得了巨大的成就，这个事实证明了交流变频调速技术是举得了巨大的进展的。
1 交流变频技术的现状
我国在变频技术上有很大的进步，也有很大的生产能力，目前我国有很多企业有生产交流变频技术的能力，大部分的产品都是异步控制和矢量控制的变频器，在精度和可靠性上效率不高，国产变频器的质量精度不高，所以市场占有度不高，主要是小工厂的操作，国外的产品的质量要好，自动化程度高，总体来说，交流变频调速的调速精确，速度平稳。
交流变频调速技术有三个优势：(1)转差频率控制、矢量变换控制和直接转矩控制等新的交流调速理论的诞生，使交流调速有了新的理论基础，这个理论基础是的交流变频技术的更加成熟；(2)功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管等为主题的现代功率较大的电子器件的出现，其开关频率、功率容量都有很大的提高，为交流调速装置奠定了物质基础，这个些为交流变频技术的总体上、硬件上取得了巨大的进步；(3)得益于现代微电子技术的进步，信息化时代促进了交流变频技术的变革。
2 交流变频调速技术的前景展望
我们将交流变频调速的设别为变频器。一般来说，交流变频器可以分为滤波部分、整流部分、控制部分、驱动电路、保护电路等等。一般认为交流电动机的感应电势约等于交流电机的端电压，和频率和磁通的乘积成正比。当频率上升且端电压保持不变时，势必造成磁通量的减少，而磁通量增加将造成电机磁饱和。频率下降时（高于电源频率），磁通量将增加，造成电机不足。无论饱和还是欠不足，对电机都是有害的。所以，需要使电机磁通量恒定。这就是变频时电压要相应调节的原理。
(1)将常用的三相交流电源经过交流变频整流装置并经电容滤波后，逐步变成幅值基本稳定的直流电压通向逆变装置上，利用逆变装置功率元件的通断的控制，使逆变装置输出端获得一定形状的长方形脉冲波形；(2)通过改变长方形脉冲的幅度控制电压幅值；(3)通过改变调制周期控制其输出频率等等。
交流变频技术的发展特点有很多，主要是电力电子器件的升级和控制策略的更新以及数字微电子器的应用。电力电子器件的升级在交流变频技术的发展中起到了重要作用。首代交流变频调速技术使用的是恒压频比控制模式，第二代交流变频调速技术使用的是采用矢量控制模式与此同时还有直接转矩控制模式。数字化使得控制器对信息的处理能力大幅度提高，许多难以实现的复杂控制，采用微机控制器后便都解决。数字化使得控制器对信息的处理能力大幅度提高，许多难以实现的复杂控制，采用微机控制器后便都解决了，下面进行详细的介绍。
2.1 电力电子器件的升级
电力电子器件的升级在交流变频技术的发展中起到了至关重要的作用，电力电子器件主要有逆变器、绝缘栅双极型晶体管、智能功率模块。电力电子器件主要的升级和改造主要有逆变器的升级、绝缘栅双极型晶体管的升级、智能功率模块的升级。目前这个方面对交流变频调速技术的发展起到很大的作用，此外，还有一些技术也得到了升级。
2.2 控制策略的更新
控制策略的更新有很多，一般认为主要是控制策略的更新换代。一般认为，第一代交流变频调速技术使用的是恒压频比控制模式，第二代交流变频调速技术使用的是采用矢量控制模式与此同时还有直接转矩控制模式。目前主要使用的第三代是不依赖电动机模型的人工神经网络、模糊自寻优控制等智能化控制方法开始引入到交流调速系统中，成为交流调速控制理论、控制技术新的研究发展方向。总体而言，控制策略的更新尤为重要和主要。
2.3 数字微处理器的应用升级
数字微处理器的应用的升级和换代促进了变频器的质量更加稳定，功能更加成熟，数字化使得控制器对信息的处理能力大幅度提高，许多难以实现的复杂控制，采用微机控制器后便都解决了。高性能的矢量控制系统，如果没有微机的支持是不可能真正实现的。此外，微机控制技术给交流调速系统
调速变频器 第7篇
在兖矿国泰化工有限公司的化工生产中,ABB变频器ACS800系列集中应用在各类调速系统,包括液氧泵、母液循环泵、给煤机、捞渣机、冷渣机等等。大部分设备的调速都是通过控制室输出一个4~20mA的电流信号来控制,但部分设备启动运行时也需要能在现场调速,根据设备实际运行状况来做相应的手动调整。根据化工工艺要求,结合ACS800变频器外部控制连接图,很容易想到在现场控制箱或操作柱上加装一个大于1kΩ,小于10kΩ的电位器R来实现。变频器接线图如图1所示。
主要参数设置如下:10.01 DI1P,2P;11.02 DI3;11.03AI1;11.06 AI2;13.01 0V;13.02 10V;13.06 4 mA;13.07 20mA;14.03 FAULT;16.01 YES;20.03电机最大电流值;20.07 0;20.08 50;99.04 SCALAR;99电机铭牌参数。
电机的启停通过SB1、SB2来实现。使用电位器R调速,操作方便、简单耐用,但电阻值容易受环境影响,长期使用,电阻旋钮容易受力过劲,绞断电阻引出线。由于电阻引出线都是焊接的,因此更换修复极不方便。
2 加减速按钮实现调速
ACS800系列变频器现场调速,除了通过上面改变模拟量A I 1的值来完成外,还可以通过数字输入来实现。变频器接线图如图2所示。
主要参数设置如下:10.01 DI1;11.03 DI3U,4D(R);13.06 4 mA;13.07 20mA;14.03 FAULT;16.01 YES;20.03电机最大电流值;20.05 ON;20.07 15;20.08 50;22.01 ACC/DEC1;22.02 10;22.03 10;99.04 SCALAR;99电机铭牌参数。
电机的启停通过控制回路中的KA中间继电器来实现,KA得电吸合变频器启动,KA失电松开变频器停止。通过SB1和SB2按钮来进行现场加减速。
3 结语
变频器现场调速方法的选择,可根据现场环境的实际状况加以选择,2种方法的实际应用效果都很好。
摘要：介绍ABB变频器ACS800系列2种现场调速方法,既可以通过改变模拟量AI1的值来完成,又可以通过数字输入来实现。
调速变频器 第8篇
1 变频器演化流程简述
通用变频器历经了模拟管控、数字管控、模数管控结合等管控模式, 现在已经过渡为全数字管控, 逐渐地走向多功用化以及高特性化, 对各种生产器械、各种生产工艺都更为适合。
而最早的通用变频器还仅限于应用到风机、机泵等节能调速以及化纤工业中机器协调运转等领域。当前, 其运用范围得到了极大的扩充。例如, 在运输机器上的运用, 从反抗性负载的运输汽车、带式运输汽车到位能负载的吊车、提升机、自动化立体仓储、立体停车建筑等都已经开始运用通用变频器。各种切削机床以及高速磨床等精准管控机床等都用到了通用变频器以及其调速功能。
2 管控过程
感应电动机的调速模式分成基音频率之上和之下两类。对工业化离心机来讲, 运转惯性较大, 通常状况下最大转速大约在4000~5000r/min。依照这类特征, 笔者将通用变频器调制为V/F管控模式并调速。该模式的优点是可以同步管控变频器的输出电压与频率, 固定电压和频率的比率, 获得需要的扭矩特征。
在本论文中, 采取PIC18F单片微控制器为上位机, 透过远程TCP/IP, 使变频器凸显高效率、高稳定性以及高抗扰性。该种变频器有RS-485通信端口, 并运用上位机来实施管控。例如, 设立变频器的运转频率以及管控指令, 抑或通过有关的功能码数据的整改, 监视变频器的运转、供应问题讯息等。如此, 就能迎合大惯性的管控体系的某类特殊的运用需求。
3 通讯管控
笔者采取了现在比较普及的RS-485中的USB准则, 而且运用了差分接收以及平衡传输的模式, 使其可以约束共模骚扰, 在传送相距参数、通讯速率以及多电脑连接等领域特性卓越。此外, 这类变频器采取Modbus通讯协议, 运用异步传送的Frame以及利用格式实现通讯。这包含了主机发布帧、随机应答帧等格式。主机发布帧包括从机位置、履行指令、参数和差错验证码等;而从机应答帧则包括指令明确、回返参数和差错验证码等等功能。
只要传送出错, 致使参数没有办法明确, 那么从机将回馈其中之一的故障帧给电脑, 而透过软件的处置, 另外生成崭新的主机发布帧进行二次传输;假如持续5次传输不成功, 那么故障编码就会显现在LED上。图1为RTU数据帧传送格式简图, 它呈现的是串行异步通信流程中, 以一次性发送数据块的模式为前提的数据编写形式。
图1的体系构成元素为8位二进制编码, 而且每位的帧域中, 包括两项十六进制字符, 传输参数依照次序是从机位置、操控指令码、数据以及CRC验证码。
如将既定上升斜率 (位置为000BH) 写为520.0秒 (1450H) 并写进 (功能编码是06H) 到从机位置为01H的变频器中, 那么该帧的构造阐述就见表1。
图2为通信流程处置简图, 用来传输变频器的上升斜率、下降斜率、运转参数以及启动转速既定值。
4 举例说明
图3是低速大容积的冷冻领域的离心机, 它的关键数据是:最高转速4200r/min, 最高离心加速度为5018g (核定速度时) , 最大容量6 L, 毛质量300 kg, 加速与降速斜率分成10个档位, 在160~520 s, 每一个档位间歇时间为40 s。
以往该离心机采取0~5 V的模拟电压输入讯号, 在载荷承受极限下模拟讯号时常遭到骚扰, 致使转速精度极差, 通常仅能到达15%~20%, 上升以及下降斜率偏差在30%上下;并且因为电机在应用流程中电磁等环境堪忧, 在有效运行时通常会产生失速、超速、停止转动等情况, 对客户的常规生产实验的展开是不利的。
面对上文阐述的难题, 笔者利用全数字控制模式对其进行改善, 让运转方位、转速设立、上升速率以及下降速率等数据透过数字通信模式定立下来, 以保障电机在运转中的转动速率被管控在一个可以接受的范畴内, 并保障精确的上升时间以及下降时间, 进而使离心机获得上乘的脱离特效, 保证离心机的平稳、可靠运转。
在利用数字通讯管控后, 试验表明离心机在进行调速并达到最高速度时, 通信速率、精准率等都会大幅度提升, 转速的精度被控制在5%这一较高水准, 上升和下降斜率的偏差百分比被管控在10%之内, 并且其抗骚扰功能得到了全面提升, 在利用中还没有产生失速、超速或它类的不正常的状况, 所以在用户中树立了良好的口碑, 并且赢得了更多的市场份额, 让竞争对手纷纷败下阵来。
5 结语
在科技和社会不断进步的大背景下, 探讨数字通讯控制下的通用变频器的调速应用, 有着极重要的作用。笔者在本文中只是粗略探讨了该方面的内容, 但都是在实践中被证明有用的理论或实验方法。通用变频器从上世纪诞生以来, 获得了极大的发展, 也为如今的世界做出了贡献。
参考文献
[1]申建广, 陶涛, 梅雪松, 等.基于RS-485的单片机与三菱变频器通讯的多电机控制研究[J].机床与液压, 2012, 40 (9) :5-7.
[2]王怀军.基于PROFIBUS总线PLC与变频器通讯的实现研究[J].数字技术与应用, 2014 (6) :6-8.
[3]赵善国.基于PLC与变频器的节能式抽油机控制系统设计[J].山西青年, 2013 (8) :217-217, 218.
调速变频器 第9篇
1.1 电动机容量的选择
设计变频调速系统, 首先根据电力拖动系统的要求选择电动机。不仅要根据用途和使用状况合理选择电动机结构形式、安装方式和连接方式, 还要根据温升情况和使用环境选择合适的通风方式和防护等级等, 更重要是根据驱动负载所需功率选择适当的容量, 同时还需考虑变频器性能对电动机输出功率的影响。
1.1.1 首先要根据机械对转速和转矩的要求, 确定机械要求的最大输入功率。
1.1.2 其次要根据电动机的同步转速确定电动机的极数。为了充分利用设备潜能, 可允许电动机短时超出同步速度, 但必须小于电动机允许的最大速度。
1.1.3 初步选择电动机的额定功率。选配机泵负荷电动机时, 须考虑机泵与电动机相匹配, 一般设计裕量应控制在10%内。
1.1.4 通用标准电动机用于变频调速时, 由于变频器的性能会降低电动机的输出功率, 还须增大电动机的容量留做裕量。
1.2 电动机容量选择的问题分析
通用标准电动机非变频专用电动机, 用于变频调速时选择电动机容量还须考虑变频器的性能影响和电动机运行速度变化范围大等原因引发的新问题。
1.2.1 变频器输出谐波的影响。
通用PWM型变频器供给异步电动机是脉动电流, 而不是正弦交流电流, 此脉动电流在定子绕组中不可避免的产生高次谐波。额定负载下电动机的电流增加约8%, 温升增高约20%左右。为防止温升过高, 影响电动机的使用寿命, 可从两方面解决:一是选用输出端配置滤波器的变频器, 以减少变频器输出谐波的影响;二是适当加大电动机容量, 可做增大电动机额定容量的5%来考虑。
1.2.2 散热能力的影响。
通用标准异步电动机的散热能力是按额定转速下且进行自扇风冷设计的, 当恒转矩负载下电动机调速运行时, 其发热不变但低速下的散热能力降低, 可采用另加恒速冷却风扇的办法或采用较高绝缘等级的电动机。
1.2.3 超过额定转速的影响。
目前变频器的频率变化范围一般是0~120HZ, 而我国的标准异步电动机额定工作频率为50HZ, 当负载要求的最高转速超过同步转速不多时, 可适当增大电动机的容量, 以增加电动机的输出功率, 保证超额转速下的输出转矩。但由于电动机轴承机械强度和发热等因素的限制, 电动机的最高转速不能大于同步转速的5%~10%。
1.3 技术改造
变频调速专用电动机做出了相应的技术改造, 其主要特点有: (1) 针对普通电动机在低速运行时散热条件较差的特点, 专用变频电动机在外部附加了一个接至工频电源的风扇, 实行强制通风; (2) 针对普通电动机在V/F控制时磁路容易饱和的特点, 专用变频电动机加大了电磁负荷的裕量, 使磁路不易饱和; (3) 针对普通电动机在脉冲波作用下绝缘材料容易被击穿的特点, 专用变频电动机加强了绝缘槽。
2 变频器的选择
选择型式适合、容量适合、价格合理的变频器, 对系统运行的经济性、稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
2.1 变频器的型式选择
2.1.1 根据变频器的控制方式可将通用型变频器分为四种类型:U/f恒定控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。要根据生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求, 决定选用哪种控制方式的变频器最合适。
2.1.2 按变频器内部直流电源的性质分为两种。即电流型变频器和电压型变频器。
2.1.3 按安装形式不同可分为四种。第一种是固定式, 功率多在37KW以下;第二种是书本型, 功率为0.2~37KW, 占用空间相对较小;第三种是装机/装柜型, 功率为45~200KW, 需要附加电路及整体固定壳体, 体积较为庞大;第四种是柜型, 控制功率为45~1500KW, 除具备装机/装柜型特点外, 相比较占用空间更大。
2.1.4 从变频器的电压等级来看, 有单相AC230V, 也有三相AC208~230V、380~460V、500~575V、660~690V等级, 应根据电动机的额定电压等级选择。
2.1.5 从调速范围及精度而言, 变频器FC调速范围为1:25;VC调速范围为1:100~1:1000;SC调速范围为1:1000~1:4000;一般选用FC方式即可满足生产要求。
变频器选型时, 应兼顾上述各点要求, 根据负载特性和生产现场的情况正确选择合适的型式。
2.2 变频器的容量选择
变频器的容量选择的基本原则是负载电流不超过变频器额定电流。大多数变频器容量可从三个角度表述:额定电流、可用电动机功率和额定容量。
2.2.1 变频器驱动单个电动机时的容量选择。
一般为Pcn≥1.1PM, Icn≥1.1Imax。式中:Pcn为变频器额定功率, KW;PM为电动机额定功率, KW;Icn为变频器额定电流, A;Imax为电动机额定电流, A。
2.2.2 变频器驱动多台电动机时的容量选择。
变频器输出的额定电流按下式进行计算:式中:为所有直接启动电动机的堵转电流之和;Kg为变频器容许过载倍数 (1.3～1.5) 。
需要着重指出的是, 确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数, 应保持在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。
2.3 变频器选择的问题分析
2.3.1 电动机用通用变频器启动时, 其启动转矩同工频电源启动相比多数变小, 负载有时无法启动;在低速运转区的转矩也比额定转矩减小。主要原因是低频时变频器输出电压偏低, 造成电动机输出转矩降低。此时需要增大变频器和电动机的容量, 具体容量增大倍数由变频器和电动机的额定输出转矩与负载得到的实际转矩之比确定。
2.3.2 把工频电网运转中的电动机切换到变频器运转时, 电动机必须完全停止以后, 才可切换到变频器侧重新启动。但有些设备从电网切换到变频器时又不允许完全停止, 此时必须选择备有相应控制装置的变频器, 使电动机未停止就能切换到变频器侧, 即切离电源后, 变频器与电动机同步后, 再输出功率。
综合上述多种因素和生产现场的具体要求, 选定电动机的容量和变频器的型号与参数, 完成核心设备的选择工作
摘要：变频调速系统中选用标准笼形电动机较为普遍, 但由于变频器的性能和电动机自身运行状况改变等原因, 对通用标准电动机容量的选择产生了不可忽视的影响。根据负载特性和生产现场的具体要求, 选择合适的电动机和变频器, 这对系统的经济性、稳定性和可靠性起着至关重要的作用。本文分析了选用标准笼形电动机的容量计算方法、问题分析和选用变频器的型式、容量、注意事项。
关键词：电动机容量选择,变频器型式和容量,问题分析
参考文献
[1]张燕宾.实用变频调速技术培训教程[M].机械工业出版社.
变频调速的应用 第10篇
关键词：变频调速,伺服电机,流量,阀门
变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。与通常的控制方式相比，利用变频器直流制动功能实现交流拖动系统准确停车的设计方案省去了价值昂贵的变频器专用制动单元/制动电阻，有效降低了设备改造成本，工作稳定可靠、控制精度高。
变频调速可以得到很宽的调速范围，很好的平衡性和有足够硬度的机械特性。采用变频调速时，起动电流小，无冲击压力，可实现电机的软起动。
（一）变频调速的原理分析
根据交流电动机转速表达式：
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。这就是变频调速的基本原理。当频率改变时，若保持s不变 (对异步电机而言) ，则转速与定子频率将成线性变化。对许多实际应用来说，转差率变化范围不大。故可以认为调节定子频率时，电机转速随之成线性变化。
根据(忽略定子漏阻抗的)定子电动势方程为：
在磁通Φ恒定时，不同频率下的机械特性硬度变化很小。所以在调速时，气隙磁通保持为恒定值是一个很重要的因素。磁通太弱，电机铁芯没有充分利用，造成浪费;磁通太大，则铁芯饱和，励磁电流增加，电机过热。
要使磁通保持不变，则应使U1/f～E1/f2=常数。
该式即为恒磁通变频应当遵循的协调控制条件。从异步电动机转矩与磁通的关系可知，当有功电流额定，气隙磁通恒定，则电动机输出转矩也恒定。低频时，定子阻抗压降影响较大，为近似保持恒磁通可采用电压补偿措施，即适当提高定子电压。
当频率升至额定频率以上时，由于电压不能超过额定电压，只能保持U1=U1n，此时，将迫使磁通与频率成反比变化，类似于直流电机中的弱磁调速，属恒功率调速。
（二）变频调速装置的特点
随着时代的发展，现在的变频调速装置已发展成为集多种高技术应用于一身的机电一体化产品，大多具有以下特点：
1. 全数字控制方式。采用高性能的微机控制技术，使用数字信号处理机及大规模集成电路，实现控制的高速化和高精度，键盘指令输入控制和设定参数、显示参数。
2. 极强的自诊断和自保护功能。设有过流、过压、欠压、短路、过热保护及失速防止功能，并能显示故障信息及故障信息储存，便于查找故障。
3. 极强的控制和通讯功能。通过功能块的组合，极易构成闭环系统，可实现位置速度反馈及P-I调节功能，能同计算机、PLC构成通讯网络，实现工厂自动化。
4. 小型化及低噪音。新一代变频调速装置采用全控型功率器件—绝缘栅双极晶体管IGBT，其开关损耗很小，工频频率高，从而提高逆变器的开关频率，使电机超静运行。
5. 带可编程功能的数字输入与输出。
6. 带可编程功能的隔离的模拟量输入和模拟量输出。
（三）变频装置的应用
1. 广泛地应用于风机、泵类的调速，同时其节能效果也很显著。以往不论对风量或水量的要求如何，其电机均按额定转速运转。当通过调节风门或阀门来满足要求时，能量都损耗在风门或阀门上，从而造成电机的动力浪费。根据力学原理，电机的转速与流量成正比，压力和转速的二次方成正比，因此，电机的输出功率与转速的立方成正比。(电机功率=流量*压力)可见通过降低转速来降低流量所消耗的电机功率将按转速的立方关系下降。
2. 高性能性，用于要求调速精度很高、采用伺服变频装置和伺服电机的场合，这种装置大多通过角度控制器来精确定位;也可用于异步系统或同步电机的磁场定向控制，矢量控制等场合，这些设备大多采用编码器反馈的速度进行闭环控制，借助于数字频率的数字同步系统，即设定值的传输不存在偏置和幅值误差，速度跟转子位置同步。比如秦岭水泥干法分厂取料机工作行走系统就采用了伺服变频系统。该系统由两台伺服电动机驱动，其电机的正常工作频率为0.025HZ，当电机的频率如有偏差，将会引起取料机大车扭曲。
（四）应用注意事项
1. 射频干扰的抑制和屏蔽。为了减少干扰对变频器传动特性的影响，电机电缆尽可能的短。如果电缆过长，应考虑在进线侧和出线侧增加电抗器，另外，不论电源侧还是出线侧应使用屏蔽电缆。
2. 所有控制信号电缆及模拟量信号均采用单端接地的屏蔽线。
3. 控制方式的选择。控制方式的选择可以设定控制和电压特性，即根据负载特性来判断V/F的选择问题。在这里特别强调电机电流控制实际上它是一种无速度传感器控制，与V/F控制模式相比，该模式运行可提高更多的转矩且在空载运行时消耗更小的电流。
4. 模拟量的输入。几乎现在所有的变频器对模拟量的输入信号要求是比较宽松的。如0～20mA, 4～20mA, 0～5V, 0～10V等，均可满足要求，只要正确的进行选择设置即可。
5. 合理的设置起、加、减时间。
6. 注意静电负荷。
参考文献
[1]李良仁.变频调速技术及应用[M].电子工业出版社, 2004-12.
[2]王显正.机电控制技术[M].上海交通大学出版社, 2007-09.
调速变频器 第11篇
风机和水泵类负载占企业用电设备比重很大, 其中一部分风机和水泵需要调速。传统的调速方式是采用液力耦合器调速, 该方式极大地浪费了能源, 现在通常采用变频器调速方式, 节能效果相当显著。由高压变频器调速控制取代液力耦合器调速控制已成为一种发展趋势。
1 液力耦合器的工作原理与性能特点
1.1 液力耦合器的工作原理
液力耦合器壳中充入一定量的工作液体, 当泵轮在原动机带动下旋转时, 处于其中的液体受叶片推动而旋转, 在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮, 且在同一转向上给涡轮叶片以推力, 使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力传输能力与壳内相对充液量的大小有关。在工作过程中, 改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速, 能够做到无级调速。液力耦合器在实际工作中的情形是:电动机驱动泵轮旋转, 泵轮带动液压油进行旋转, 涡轮即受到力矩的作用。在液压油量较小, 其力矩不足于克服负载的起步阻力矩时, 涡轮不会随泵轮的转动而转动;增加液压油, 作用在涡轮上的力矩随之增大, 当作用在涡轮上的力矩足以克服负载阻力而起步, 其液压油传递的力矩与负载力矩相等时, 转速随之稳定。负载力矩和转速平方成正比, 随着液压油量的增加、输出力矩加大, 涡轮的转速也随之加大, 达到了调节转速的目的。
1.2 液力耦合器的性能特点
(1) 调速范围宽, 可实现从零调节;
(2) 没有电气连接, 可工作于危险场地, 对环境要求不高;
(3) 结构简单、合理、维护方便;
(4) 对精度要求低, 反应有延时;
(5) 能量转换效率低;
(6) 运行时需加专用的冷却系统;
(7) 液压油老化后定时更换;
(8) 价格便宜。
2 高压变频器的工作原理与性能特点
2.1 高压变频器的工作原理
交-直-交高压变频器结构示意图见图1, 其中整流部分采用12脉冲或24脉冲二极管整流器, 逆变部分采用三电平PWM逆变器。由图1中可以看出, 该系列变频器采用传统的电压型变频器结构, 通过采用耐压较高的HV-IGBT模块, 使得串联器件数减少为12个, 随着元件数量的减少, 成本降低, 结构变得简洁, 从而使柜体尺寸更小、可靠性更高。
由于变频器的整流部分是非线性的, 会产生高次谐波, 此高次谐波将使电网的电压和电流波形发生畸变, 对电网造成污染。图1中高压变频器采用12脉冲整流原理接线, 三相桥式整流相当于六相整流, 现将两组三相桥式整流电路用整流变压器联系起来, 其初级绕组接成三角形, 次级绕组一组接成三角形, 另一组接成星形, 整流变压器次级2个绕组的线电压相同, 但2个绕组的线电压相位相差30°, 5次、7次谐波在变压器的初级将会有18°的相移, 因而能够相互抵消;同样17、19次也相互抵消。经过2个整流桥的串联叠加后, 即可得到12波头的整流输出波形, 比6个波头更平滑, 并且每桥的整流二极管耐压降低一半。采用12相整流电路减少了特征谐波含量, 由于特征谐波的次数N=KP±1 (P为整流相数, K为自然数) , 所以网侧特征谐波只有11、13、23、25等。同理采用24脉冲整流电路网侧谐波被更进一步抑制。两种选择方案均可使输入功率因数在整个功率范围内保证在0.95以上, 不需要功率因数补偿电容器。变频器的逆变部分采用传统的三电平方式, 易产生比较大的谐波分量, 这是三电平逆变方式所固有的。因此变频器的输出侧需要配置输出滤波器以适应通用型电动机。
2.2 高压变频器电气安装方式
高压变频器电气主回路接线图见图2。
高压变频器电气主回路采用变频和旁路工频两种运行方式, 当变频器故障时, 电机可投工频旁路, 电机工频定速运行, 不影响设备运行, 保证了机组的安全运行。
2.3 高压变频器的性能特点
(1) 调速范围宽, 可以在零转速和工频转速的范
围内进行连续平滑调节;在大电机上能实现小电流的软启动, 启动时间和启动的方式可以根椐现场工况进行调整;在低转速下, 电机不仅发热量低, 而且输入电压低, 不影响电机绝缘寿命。
(2) 串联多重化叠加技术的应用实现了真正意义的高-高电力变换, 无需升压变换, 降低了装置的损耗, 提高了可靠性, 解决了高压电力变换的难题。串联多重化叠加技术的应用还为实现纯正弦波、消除电网谐波污染开辟了新的途径。
(3) 变频器与工厂DCS相连接, 可以实现精度±0.5%、范围0%~100%的无级调速, 满足了各种复杂工艺的需要, 提高了生产效率和自动化水平;高压变频器可以对电动机功率因数实现就地补偿, 提高了利用率。安装变频器后功率因数可超过0.95, 效率达96%以上;高压变频器具有过压保护、欠压保护、缺相保护、输出接地保护、输出短路保护、过流保护、过载保护、功率单元故障诊断、浪涌吸收保护、三相输入熔断保护、高压断路器保护等功能。
变频器符合IEEE519-1992标准要求, 不会对电网产生谐波污染, 无需任何滤波装置;也不会对电机产生谐波污染, 有效降低了电机的发热量, 且噪声与采用工频供电时相近;转矩脉动很低, 不会产生电机等机械设备的共振, 同时也减少了传动机构的磨损;输出波形完美, 失真度小于1%。
3高压变频器和液力耦合器调速性能比较
3.1 节能效果
(1) 高压变频器节能效果显著、功率因数高;
(2) 液力耦合器节能效果不明显, 在低速时有近3/4的能量被浪费, 大容量的设备还应添加水冷系统。
3.2 安全性
(1) 高压变频器在出现问题后可以旁路的方式运行, 不影响正常生产;
(2) 液力耦合器出现问题后必需停机维修, 影响了生产的正常进行。
3.3 启动性能
(1) 采用高压变频器控制时, 电动机可在零转速下启动即软启动, 且启动连续无冲击, 延长了电动机的使用寿命;
(2) 采用液力耦合器调节控制时, 直接启动的启动电流较大, 容易产生操作过电压, 损伤电动机绝缘, 严重威胁电动机的使用寿命。另外, 电机满载启动时, 启动转矩很大, 常常导致转子端环开裂。
3.4 运行精度
(1) 高压变频器运行精度高, 可以实现精确调节, 且速度是由输出频率限定, 当负荷出现波动时, 转速不变;
(2) 液力耦合器是靠油量和负荷的拉动来调速, 调速精度低, 当负荷变化时, 转速也随之变化。
3.5 维护费用
(1) 高压变频器调速维护费用低, 在设备正常运行时无消耗;
(2) 液力耦合器在运行一定时间后, 需对液压油进行更换。
3.6 成本
(1) 高压变频器一次性投资较高, 节能效果显著, 投资成本收回快;
(2) 液力耦合器一次性投资少, 但是能源消耗严重。
3.7 结构和操作
(1) 高压变频器调速是电气调速, 主要依赖于电力电子技术, 其结构由二极管整流器、三电平PWM逆变器、电子控制模块构成。采用就地变频器本体上触模屏和可编程控制, 可实现全过程实时监控, 能反映其运行状态、故障报警、紧急事故停车等功能并记录;
(2) 液力耦合器调速是机械调速, 在液力耦合器壳中充入一定量的工作液体, 当泵轮在原动机带动下旋转时, 处于其中的液体受叶片推动而旋转, 在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮, 且在同一转向上给涡轮叶片以推力, 使其带动生产机械运转。控制改变壳内相对充液量的大小, 改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速, 但它是被动调速, 不能实现监控功能。
4 结束语