四象�變頻�是用IGBT可控有源整流替代普通變頻器�二極�不可控整流的一種調(diào)速裝�。由于整流部分實�(xiàn)了輸入側(cè)電流的雙向流��電機系統(tǒng)可工作在電動狀�(tài)和發(fā)電狀�(tài)。與普通變頻器相比,具有節(jié)�,消除對電網(wǎng)諧波污染等優(yōu)勀�
電機的四象限運行 以電機的�(zhuǎn)速為縱坐標軸,以�(zhuǎn)矩為橫坐標軸建立的直角坐標系,用來描述電動機的四種運�(zhuǎn)狀�(tài):正向電動、回饋發(fā)電制�、反向電動以及反向回饋發(fā)電制動四種運�(zhuǎn)狀�(tài)。每一種狀�(tài)的機械特性曲線分別在直角坐標系的四個象�。四個象限定義如下:
1. 象限,電動機正轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn),能量從變頻器到電動�,電動機的轉(zhuǎn)速及�(zhuǎn)矩都為正�
2. 第二象限,電動機正轉(zhuǎn)回饋或減速制動運�(zhuǎn),電動機呈發(fā)電機模式,能量從電動機到變頻器,�(zhuǎn)速為�,轉(zhuǎn)矩為��
3. 第三象限,電動機反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn),能量從變頻器到電動機,電動機的�(zhuǎn)速及�(zhuǎn)矩都為負� 4. 第四象限,電動機反轉(zhuǎn)回回饋或減速制動運�(zhuǎn),電動機呈發(fā)電機模式,能量從電動機到變頻�,轉(zhuǎn)速為�,轉(zhuǎn)矩為��
如果裝置只能滿足電動機的電動運轉(zhuǎn)狀�(tài)(即和第三象限),則它就是兩象限�。如果裝置驅(qū)動在電動狀�(tài)時,能夠從電動狀�(tài)進入第二或者第四象限運�,則裝置就是四象限運行的。四象限運行的傳動系�(tǒng),能量可以雙向流動�
兩象限變頻器的局�
普通變頻器大都采用二極管整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流,然后采用IGBT逆變技術將直流�(zhuǎn)化成電壓頻率皆可�(diào)整的交流電控制交流電動機。這種變頻器只能工作在電動狀�(tài),所以稱之為兩象限變頻器。由于兩象限變頻器采用二極管整流�,無法實�(xiàn)能量的雙向流�,所以沒有辦法將電機回饋系統(tǒng)的能量送回電網(wǎng)。在一些電動機要回饋能量的應用中,比如電梯、提升機、離心機系統(tǒng)、抽油機�,只能在兩象限變頻器上增加電阻制動單�,將電動機回饋的能量消耗掉。另�,二極管整流橋會對電�(wǎng)�(chǎn)生嚴重諧波污��
四象限變頻器的實�(xiàn)
1、四象限變頻器的整流部分采用BOOST電路實現(xiàn)了變頻器輸入�(cè)電流的雙向流�。當四象限變頻器的負載需要能量時變頻器輸入側(cè)電流是從電網(wǎng)流向變頻器,即電動機處于電動狀�(tài);當四象限變頻器的負載有能量回饋時變頻器輸入電流是從變頻器流向電�(wǎng),即電動機處于發(fā)電狀�(tài)�
2、四象限變頻器采用矢量控制算法的�(shù)字控制技術實�(xiàn)了變頻器輸入電流與電�(wǎng)電壓完全同步,電動狀�(tài)時輸入電流與電網(wǎng)電壓相位一�;發(fā)電狀�(tài)時輸入電流與電網(wǎng)電壓相位相反。輸入電流波形始終保持很好的正弦度,四象限變頻器實現(xiàn)了單位功率因�(shù),輸入電流的總畸變率ATHD小于5%,真正做到綠色節(jié)能裝置�
四象限矢量變頻器
目前市場上有兩種“四象限”變頻器,一種采用開�(huán)V/F控制方案,僅改變整流電路,增加能量回饋單�。另一種方案則是應用矢量變頻器技術,用DSP運算平臺檢測電路反饋,精確控制電機勵磁電流和力矩電流,實�(xiàn)了更高的響應速度和控制精�。兩種變頻器方案對比如下表:
特征 | 整流+回饋單元 | 四象限矢量變頻器 |
運行模式 | 非調(diào)節(jié) | �(diào)節(jié),線電流正弦 |
電源波動 | 有影� | 自動補償 |
能量回饋 | 可以 | 可以 |
諧波 | � | 可忽� |
變頻器整流故� | 有換相故�,易于燒熔斷� | � |
過載能力 | 1.36倍額定輸出電�60s | 1.5倍額定輸出電�60s |
1、相比普通的兩象限變頻器更節(jié)�;四象限變頻器由于采用了IGBT模塊作為整流裝置,實�(xiàn)了能量的雙向流�,在不需要外加任何裝置的情況下,可以把再生能量回饋到電網(wǎng),達到節(jié)能運行效��
2、減少電�(wǎng)�(cè)諧波電流,滿載時功率因數(shù)接近1;普通變頻器由于采用二極管整流方式,會產(chǎn)生比重很大的諧波成分,對電網(wǎng)�(chǎn)生嚴重的污染,干擾其它設備的正常工作,甚至會引起其它設備的損�。而四象限矢量變頻器采用IGBT模塊作為整流裝置,用高速度、高運算能力的DSP�(chǎn)生PWM控制脈沖,可以調(diào)整功率因�(shù),消除對電網(wǎng)的諧波污�,讓變頻器真正成為“綠色產(chǎn)品��
�(xiàn)能量回饋的條�
要實�(xiàn)能量回饋應用,負�、回饋裝置和變頻器電路需具備一定條件:
1. 負載必須是勢能或位能負載例電�、下運皮�、礦井吊籠、起重吊車(上下運動)等�
2. 回饋裝置要保證三個電的參�(shù),即相位差�5°,電壓差±5V,頻率差±0.5Hz,這樣方可將電能回饋送入電網(wǎng)��
3. 變頻器的主電路一般是電壓型CSV�-�-交拓撲電路方式,其整流AC/DC電路,一定要用可控整流即IGBT組成,即與逆變器DC/AC的PWM電路一�,而不是二極管、三相六脈沖不可控整��
典型應用場合
四象限變頻器特別適用在起重提升、油�、礦井等大慣量負載設�,設備的�(zhuǎn)動慣量較大,又要強力制動效果的場合或者需要長時間重載電氣制動的場�。為了提高節(jié)電效�,減少制動過程的能量損�,將從電機側(cè)回饋的能量反饋到電網(wǎng),以達到節(jié)�、環(huán)保的效果�
1. 在以下行�(yè)的設備上,使用回饋制動更為迫切:
2. 油田抽油機(俗稱“磕頭機”)
3. 制藥廠內(nèi)的葡萄糖�(jié)晶用的高速分離機�
4. 民用食糖-砂糖�(jié)晶用的高速分離機
5. 混料廠用的涂料混合機、攪拌機
6. 塑料常用的染色機、配料機、混合機
7. 洗滌廠用的中大型清洗機、脫水機、甩干機
8. 酒店、賓�、洗衣店用的洗衣、床單清洗機�
9. 各離心機械廠的中高速離心機、分離機
10. 各種傾倒設備如�(zhuǎn)爐、鋼水包�
11. 起重機械如橋�、塔�、門吊的起重主吊�,當重物下降時的運轉(zhuǎn)狀�(tài)
12. 一切高承載的輸送帶(例下運物料�
13. 礦井中的吊籠(載人或裝料�,斜井礦�
14. 各種閘門的啟閉裝�
15. 造紙的紙輥電動機、化纖機械的牽伸�
四象限變頻器對于廠商研發(fā)能力要求較高,因此有能力生產(chǎn)四象限變頻器�(chǎn)�,特別是矢量型產(chǎn)品的供應商相對較��
國際品牌:西門子、ABB、施耐德、安川等�
本土品牌:步�、英威騰、匯川、森蘭等�