水泵專用變頻�顧名思義就是專為水泵的通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動(dòng)�(jī)的電力傳�(dòng)元件,它是整�(gè)變頻恒壓供水系統(tǒng)核心部分。它的應(yīng)用非常廣�,涉及高層建�,城�(xiāng)居民小區(qū),企事業(yè)等生活用水等�
以SAJ8000P水泵專用型為�,特�(diǎn)如下�
■針�(duì)水泵恒壓節(jié)能控制設(shè)�(jì)�
■內(nèi)置PID和先�(jìn)的節(jié)能軟��
■可�(shí)�(xiàn)一托一分時(shí)段多�(diǎn)壓力定時(shí)功能�
■高效節(jié)�,節(jié)電效�20%�60%(根據(jù)�(shí)際工況而定)�
■簡便管�,安全保�(hù),實(shí)�(xiàn)自動(dòng)化控��
■延長設(shè)備壽命、保�(hù)電網(wǎng)�(wěn)�、保減磨損、降低故障率�
■實(shí)�(xiàn)軟啟,制動(dòng)功能�
交流電動(dòng)�(jī)的同步轉(zhuǎn)速表�(dá)式位�
n�60 f(1-s)/p (1)
式中 n———異步電�(dòng)�(jī)的轉(zhuǎn)��
f———異步電�(dòng)�(jī)的頻率;
s———電�(dòng)�(jī)�(zhuǎn)差率�
p———電�(dòng)�(jī)極對(duì)�(shù)�
由式(1)可知,轉(zhuǎn)速n與頻率f成正�,只要改變頻率f即可改變電動(dòng)�(jī)的轉(zhuǎn)�,當(dāng)頻率f�0�50Hz的范圍內(nèi)變化�(shí),電�(dòng)�(jī)�(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)�(jī)電源頻率�(shí)�(xiàn)速度�(diào)節(jié)�,是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手��
低壓通用變頻輸出電壓�380�650V,輸出功率為0.75�400kW,工作頻率為0�400Hz,它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式�(jīng)歷了以下四代�
1、U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方�
其特�(diǎn)是控制電路結(jié)�(gòu)簡單、成本較�,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳�(dòng)的平滑調(diào)速要�,已在產(chǎn)�(yè)的各�(gè)�(lǐng)域得到廣泛應(yīng)�。但�,這種控制方式在低頻時(shí),由于輸出電壓較�,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯�,使輸出�(zhuǎn)矩減小。另�,其�(jī)械特性終究沒有直流電�(dòng)�(jī)�,動(dòng)�(tài)�(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)�(diào)速性能都還不盡如人意,且系�(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變�,轉(zhuǎn)矩響�(yīng)�、電�(jī)�(zhuǎn)矩利用率不高,低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)��
2、電壓空間矢量(SVPWM)控制方�
它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋�(zhuǎn)磁場軌跡為目�,一次生成三相調(diào)制波形,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式�(jìn)行控制的。經(jīng)�(shí)踐使用后又有所改�(jìn),即引入頻率�(bǔ)�,能消除速度控制的誤�;通過反饋估算磁鏈幅�,消除低速時(shí)定子電阻的影�;將輸出電壓、電流閉�(huán),以提高�(dòng)�(tài)的精度和�(wěn)定度。但控制電路�(huán)節(jié)較多,且沒有引入�(zhuǎn)矩的�(diào)節(jié),所以系�(tǒng)性能沒有得到根本改善�
3、矢量控制(VC)方�
矢量控制變頻�(diào)速的做法是將異步電動(dòng)�(jī)在三相坐�(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐�(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋�(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電�(dòng)�(jī)的勵(lì)磁電�;It1相當(dāng)于與�(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電�(dòng)�(jī)的控制方法,求得直流電動(dòng)�(jī)的控制量,經(jīng)過相�(yīng)的坐�(biāo)反變�,實(shí)�(xiàn)�(duì)異步電動(dòng)�(jī)的控制。其�(shí)�(zhì)是將交流電動(dòng)�(jī)等效為直流電�(dòng)�(jī),分別對(duì)速度,磁場兩�(gè)分量�(jìn)行獨(dú)立控�。通過控制�(zhuǎn)子磁�,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩�(gè)分量,經(jīng)坐標(biāo)變換,實(shí)�(xiàn)正交或解耦控�。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在�(shí)際應(yīng)用中,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀�,系�(tǒng)特性受電動(dòng)�(jī)參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動(dòng)�(jī)控制過程中所用矢量旋�(zhuǎn)變換較復(fù)�,使得實(shí)際的控制效果難以�(dá)到理想分析的�(jié)��
4、直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方�
1985�,德國魯爾大�(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技�(shù)。該技�(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)�(jié)�(gòu)、優(yōu)良的�(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)�。目�,該技�(shù)已成功地�(yīng)用在電力�(jī)車牽引的大功率交流傳�(dòng)��
直接�(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)�(jī)的數(shù)�(xué)模型,控制電�(dòng)�(jī)的磁鏈和�(zhuǎn)�。它不需要將交流電動(dòng)�(jī)等效為直流電�(dòng)�(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多�(fù)雜計(jì)算;它不需要模仿直流電�(dòng)�(jī)的控�,也不需要為解耦而簡化交流電�(dòng)�(jī)的數(shù)�(xué)模型�
5、矩陣式交—交控制方式
VVVF變頻、矢量控制變�、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一�。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因�(shù)低,諧波電流�,直流電路需要大的儲(chǔ)能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能�(jìn)行四象限�(yùn)�。為此,矩陣式交—交變頻�(yīng)�(yùn)而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積�、價(jià)格貴的電解電�。它能實(shí)�(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)�,系�(tǒng)的功率密度大。該技�(shù)目前雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的�(xué)者深入研�。其�(shí)�(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等�,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來�(shí)�(xiàn)�。具體方法是�
——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實(shí)�(xiàn)無速度傳感器方式;
——自�(dòng)�(shí)別(ID)依靠精確的電機(jī)�(shù)�(xué)模型,對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)�(shí)別;
——算出實(shí)際值對(duì)�(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出�(shí)際的�(zhuǎn)矩、定子磁�、轉(zhuǎn)子速度�(jìn)行實(shí)�(shí)控制�
——實(shí)�(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和�(zhuǎn)矩的Band—Band控制�(chǎn)生PWM信號(hào),對(duì)逆變器開�(guān)狀�(tài)�(jìn)行控��
矩陣式交—交變頻具有快速的�(zhuǎn)矩響�(yīng)�<2ms�,很高的速度精度(�2%,無PG反饋�,高�(zhuǎn)矩精度(<�3%);同�(shí)還具有較高的起動(dòng)�(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,尤其在低速時(shí)(包�0速度�(shí)�,可輸出150%~200%轉(zhuǎn)��
水泵專用變頻器可�(yīng)用于以下行業(yè):供�、自來水�、加壓泵�、居民生活區(qū)、酒�、賓館及其它建筑、企�(yè)生產(chǎn)用水、鍋爐循�(huán)水系�(tǒng)、農(nóng)田灌溉系�(tǒng)��
�(dāng)今,隨著常規(guī)能源如石�、煤炭等消耗量的大�(guī)模增加,日益惡化的生�(tài)�(huán)境迫使世界各國開始積極尋找一條新的可持續(xù)�(fā)展的能源之路。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉匆阎饾u受到了人類的重視,而這其中,太陽能無疑處于最突出的地�?,F(xiàn)�,在我國大西�、西藏和�(nèi)蒙古等遠(yuǎn)離電�(wǎng)的偏�(yuǎn)地區(qū),很多人喝不到干凈的飲用�,而這些地區(qū)同時(shí)又是太陽能資源非常豐富的地區(qū),因�,在這些地區(qū)�(fā)展光伏水泵技�(shù)具有明顯的社�(huì)效益和經(jīng)�(jì)效益。然而,目前市場上所售的多為普通變頻器,用于本系統(tǒng)�,不能很好地�(shí)�(xiàn)各種保護(hù)功能,同�(shí)也不具備太陽電池的功率點(diǎn)跟蹤功能,造成太陽電池容量的巨大浪�(fèi)。所�,高效高性能光伏水泵專用變頻器的研究與設(shè)�(jì)將是水泵專用變頻器的一�(gè)很好的發(fā)展方向�
光伏水泵系統(tǒng)的組�,如圖所示: