近十多年来,随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展以及现代控制理论的应用,特别是矢量控制技术的应用,使得交流变频调速技术逐步具备了宽的调速范围,高的稳速精度,快的动态响应,以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,调速特性可与直流电力拖动相媲美。
在交流调速技术中,由于变频调速的调速性能与可靠性在不断完善,价格也在不断降低,特别是它的节电效果明显,实现变频调速极为方便,因此,在一切需要速度控制的场合,变频器以其操作方便,体积小,控制性能高而获得广泛的应用。
1通用变频器的发展
工业中使用的变频器可以分为通用变频器和专用变频器。通用变频器用于一般工业驱动;专用变频器用于特定的控制对象。通用变频器的特点是功能多样化,可以适用于不同的场合。80年代中期,通用变频器又沿着两个方向发展:节能用通用变频器和自动化用通用变频器。其中,自动化用通用变频器主要用于运输机械,机床,电梯等。中小型通用变频器的主体一般采用V/f比控制,即VVVF控制。目前市场上销售的变频器大都是V/f控制的,使用相当广泛。中小型变频器的发展方向是:降低噪声,减少谐波对电源的影响,提高低速时的转矩,以及产品更加小巧。为了减小中小容量变频器的体积,普遍采用智能化功率模块。所谓智能化功率模块是将变频器的三相主电路,IGBT的驱动电路,部分检测电路和保护电路集成在一块模块内,用户使用时只需设计控制电路和电源,在配以适当的滤波电容即可构成一台变频器,它的体积比采用普通功率模块的变频器可以缩小30%以上。
为了满足当今对变频器更高性能和更精巧化的要求,新近推出的通用变频器采用无速度传感器矢量控制,传统的矢量控制调速几乎都是与电机配套销售的,这是由于矢量控制调速系统的性能依赖于电机参数的准确性。新型矢量控制调速系统具有参数自整定功能,在变频器起动时自动地测量电机参数,并调整系统控制参数,如PI调节器的参数等,因此在各种条件下均可保持系统工作在最佳状态,可以高效和充分利用电机的能力,操作更加方便。无速度传感器矢量控制调速系统除了用来改进通用变频器性能外,另一目的是简化矢量控制,省去速度传感器,提高系统的可靠性指标。
2变频器的合理选用
目前变频器已应用到冶金,纺织,矿山,工业控制,家用电器等各行各业。采用变频器目的有以下几点:根据工作要求有调速的场合采用;为节能而采用;在电动机的软启动及制动等功能中采用。在选用变频器时要重点考虑以下方面的问题。
211变频器容量的计算
选用变频器时,变频器容量大小的确定至关重要。因为合理的容量选择是节约能量,节省开支,安全运行的保障,根据现有资料和经验,比较简便的方法为:(1)按电机的额定电流Im并考虑其过载系数K来计算变频器电流的大小(2)当一个变频器供多台电动机使用时,要考虑在一部分电动机已经运转而另一部分电动机起动的情况。
(3)电动机实际负载小于其额定负载时可以用理论公式计算,将有功电流按实际功率打折扣再加上无功电流。
但通常不宜过分降低变频器的容量,因为:电动机起动电流与负载大小无关,它不应大于变频器过流容量;大电动机电抗小,故电流脉动大,易造成变频器过流动作;变频的电动机最大转矩小于工频时的最大转矩,在起动及低速区要求加大变频器及电机容量。如715kW电动机用在215kW负载下,按电流计算需用317kW的变频器,考虑电流脉动,可选515kW. 212V/f类型的选择变频器的选定过程,实际上就是一个变频器与电动机的最佳匹配过程,V/f类型的选择包括最高频率,基本频率,转矩类型等项目。
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