變頻技�(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級(jí)�(diào)速的需要而誕生的�20世紀(jì)60年代后半期開�, 電力電子器件從SCR(晶閘管�、GTO(門極可�(guān)斷晶閘管�、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物�(chǎng)效應(yīng)管)、SIT(靜電感�(yīng)晶體管)、SITH(靜電感�(yīng)晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制品閘管)�(fā)展到今天的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管�、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管�,器件的更新促使電力變換技�(shù)的不斷發(fā)��20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視�20世紀(jì)80年代,作為變頻技�(shù)核心的PWM模式�(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣, 并得出諸多優(yōu)化模式,其中以鞍形波PWM模式效果�20世紀(jì)80年代后半期開�, 美、日、德、英等發(fā)�(dá)�(guó)家的VVVF變頻器已投入市場(chǎng)并廣泛應(yīng)��
變頻器效率是指其本身變換效率。就變頻器的兩種形式而言。交-交變頻器盡管效率較高,但�(diào)頻范圍受到限制,�(yīng)用受到限�,目前通用的變頻器主要是交-�-交型,其工作原理是先把工頻交流電通過整流器變換成直流,然后用逆變器再變換成所需頻率的交流電。所以變頻器的損耗有三部分組�,整流損耗約�40%,逆變損耗約�50%,控制回路損耗占10%。其前兩�(xiàng)損耗是隨著變頻器的容量、負(fù)�、拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)的不同而變化的,而控制回路損耗不隨變頻器容量、負(fù)荷而變化。變頻器采用大功率自�(guān)斷開�(guān)器件等現(xiàn)代電力電子技�(shù),其整流損耗、逆變損耗等都比傳統(tǒng)電子技�(shù)中整流損耗力量小,根�(jù)文獻(xiàn)[1>提供資料,變頻器在額定狀�(tài)�(yùn)行時(shí),其效率�8*%�96%,隨著變頻器功率增大而得以提高�
變頻�(diào)速后,電�(dòng)�(jī)的各種損耗和效率均有所變化,根�(jù)電機(jī)�(xué)理論,電�(dòng)�(jī)的損耗可分為鐵芯損耗(包括磁滯損耗和渦流損耗)、軸承摩擦損�、風(fēng)阻損�、定子繞組銅�、轉(zhuǎn)子繞組銅�、雜散損耗等幾種�
說明磁滯損耗Pn與磁通的交變頻率f成正�,與磁通密度的幅值Bm的α次方成正比,α對(duì)于一般硅鋼片,當(dāng)Bm=0.8�1.6W/m2�(shí),�=2�
由風(fēng)�(jī)和泵類理�,其流量Q與所需電動(dòng)�(jī)軸功率P與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為: Q∝n; P∝n3; P∝Q3
變頻�(diào)速后,磁滯損耗減少速度比電�(dòng)�(jī)有功減少,速度�,損耗所占比例有所提高�
渦流損耗表�(dá)式為: Pe∝af2;
式中a=(Bm�2d2/rw; Bm磁通密度的幅值Bm; d鐵心厚度; rw渦流回路等效電阻�
軸承摩擦損�: Pz∝f1.5
�(fēng)阻損�: Pf∝f3
定子繞組銅耗和�(zhuǎn)子繞組銅耗其大小與電源頻率f沒有直接�(guān)系,但高次諧波及脈動(dòng)電流增加了電�(dòng)�(jī)的銅��
雜散損耗及附加損�:不論何種形式的變頻器,變頻后除基波外,都�(chǎn)生現(xiàn)諧波,這些附加的高次諧波,許多諧波的轉(zhuǎn)矩方向是與基波轉(zhuǎn)矩方向相反的,另外高次諧波也�(huì)增加渦流損耗。綜上所�,變頻調(diào)速后,電�(dòng)�(jī)的磁滯損�、渦流損�、軸承摩擦損�、定�(zhuǎn)子銅損及雜散損耗在功率中所占比例都有所增加,有�(guān)文獻(xiàn)指出,變頻調(diào)速后電動(dòng)�(jī)電流增加10%,溫升增�20%�
基于�(diào)速方�、節(jié)�、運(yùn)行可靠的�(yōu)�(diǎn),變頻調(diào)速器已逐漸替代傳統(tǒng)的變極調(diào)�、電磁調(diào)速和�(diào)壓調(diào)速方式。在推出PWM磁通矢量控制的變頻器數(shù)年后�1998年末又出�(xiàn)采用DTC控制技�(shù)的變頻器(直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器�。ABB公司的ACS600系列是代采用DTC技�(shù)的變頻器,它能夠用開�(huán)方式�(duì)�(zhuǎn)速和�(zhuǎn)矩�(jìn)行準(zhǔn)確控�,而且�(dòng)�(tài)和靜�(tài)指標(biāo)已優(yōu)于PWM閉環(huán)控制指標(biāo)�
直接�(zhuǎn)矩控制它以測(cè)量電�(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸�。該模型每隔25μs�(chǎn)生一組精確的�(zhuǎn)矩和磁通實(shí)際值,�(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器將轉(zhuǎn)矩和磁通的�(shí)際值與�(zhuǎn)矩和磁通的給定值的比較,給出其開關(guān)位置。由此可以看出它是通過�(duì)�(zhuǎn)矩和磁通的�(cè)�,即刻調(diào)整逆變電路的開�(guān)狀�(tài),�(jìn)而調(diào)整電�(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁�,以�(dá)到精確控制的目的�
根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類�:普通功能型u/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能型u/f控制變頻器(也稱無跳閘變頻器)和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇要根據(jù)�(fù)載的要求�(jìn)行。對(duì)于風(fēng)�(jī)、泵類等平方�(zhuǎn)矩(TL∝n2�,低速下�(fù)載轉(zhuǎn)矩較�,通常可選擇普通功能型的變頻器。對(duì)于恒�(zhuǎn)矩類�(fù)載或有較高靜�(tài)�(zhuǎn)速要求的�(jī)械采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能變頻器則是比較理想的。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大,靜�(tài)�(jī)械特性硬度大,不怕負(fù)載沖�,具有挖土機(jī)特性。日本富士公司的FRENIC5000G11/P11、三肯公司的SAMCO-L系列屬于此類。也有采用普通型變頻器的例子。為了實(shí)�(xiàn)大調(diào)速比的恒�(zhuǎn)矩調(diào)�,常采用加大變頻器容量的辦法。對(duì)于要求精度高、動(dòng)�(tài)性能�、響�(yīng)快的生產(chǎn)�(jī)械(如造紙�(jī)械、軋鋼機(jī)等),應(yīng)采用矢量控制高功能型通用變頻器。安川公司的VS-616G5系列、西門子公司的6SE7系列變頻器屬于此��
大多�(shù)變頻器容量可從三�(gè)角度表述:額定電流、可用電�(dòng)�(jī)功率和額定容�。其中后兩項(xiàng),變頻器生產(chǎn)廠家由本�(guó)或公司生�(chǎn)的標(biāo)�(zhǔn)電動(dòng)�(jī)給出,或隨變頻器輸出電壓而降�,都很難確切表達(dá)變頻器的能力。選擇變頻器�(shí),只有變頻器的額定電流是一�(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的�(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器的基本原則。需要著重指出的�,確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解�(shè)備的工藝情況及電�(dòng)�(jī)參數(shù),例如潛水電�、繞線轉(zhuǎn)子電�(dòng)�(jī)額定電流要大于普通鼠籠異步電�(dòng)�(jī)額定電流,冶金工�(yè)常用的輥道電�(dòng)�(jī)不僅額定電流大很�,同�(shí)它允許短�(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀�(tài),且輥道傳動(dòng)大多�(shù)是多電動(dòng)�(jī)傳動(dòng)。應(yīng)保持在無故障狀�(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過變頻器的額定電流�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
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