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力士樂變頻器EFC3610控制方式及相關(guān)問題
2019-5-16 閱讀(2299)
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力士樂變頻器EFC3610控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為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,。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。
代
1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式:
其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單,、成本較低,機械特性硬度也較好,,能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,。但是,這種控制方式在低頻時,,由于輸出電壓較低,,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出大轉(zhuǎn)矩減小,。另外,,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,,且系統(tǒng)性能不高,、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢,、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高,,低速時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)速,。
第二代
電壓空間矢量(SVPWM)控制方式:
它是以三相波形整體生成效果為前提,,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,一次生成三相調(diào)制波形,,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的,。經(jīng)實踐使用后又有所改進,即引入頻率補償,,能消除速度控制的誤差,;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響,;將輸出電壓,、電流閉環(huán),以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度,。但控制電路環(huán)節(jié)較多,,且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到*,。
第三代
矢量控制(VC)方式:
矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia,、Ib、Ic,、通過三相-二相變換,,等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(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)于直流電動機的勵磁電流;It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),,然后模仿直流電動機的控制方法,,求得直流電動機的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,,實現(xiàn)對異步電動機的控制,。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,,磁場兩個分量進行獨立控制,。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量,,經(jīng)坐標(biāo)變換,,實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義,。然而在實際應(yīng)用中,,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測,,系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果,。
第四代
直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式:
1985年,德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù),。該技術(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)結(jié)構(gòu),、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上,。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型,,控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,,因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算,;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型,。
矩陣式交—交控制方式:
VVVF變頻,、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種,。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),,即不能進行四象限運行。為此,,矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生,。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大,、價格貴的電解電容,。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,,系統(tǒng)的功率密度大,。該技術(shù)雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究,。其實質(zhì)不是間接的控制電流,、磁鏈等量,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的,。具體方法是:
1,、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,,實現(xiàn)無速度傳感器方式;
2,、自動識別(ID)依靠的電機數(shù)學(xué)模型,,對電機參數(shù)自動識別;
3,、算出實際值對應(yīng)定子阻抗,、互感、磁飽和因素,、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩,、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制,;
4,、實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號,對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行控制,。
矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms),,很高的速度精度(±2%,無PG反饋),,高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%),;同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,尤其在低速時(包括0速度時),,可輸出150%~200%轉(zhuǎn)矩,。
VVC的控制原理:
VVC的控制原理是將矢量調(diào)制的原理應(yīng)用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上,,該電機模型較好的對負載和轉(zhuǎn)差進行了補償,。
因為有功和無功電流成分對于控制系統(tǒng)來說都是很重要的,控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內(nèi)的動態(tài)性能,,而在標(biāo)準(zhǔn)的PWM U/F驅(qū)動中0-10HZ范圍一般都存在著問題,。
利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關(guān)模式,可使氣隙轉(zhuǎn)矩的脈動很?。ㄅc使用同步PWM的變頻器相比),。
力士樂變頻器EFC3610相關(guān)問答
變頻器
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動,、變頻調(diào)速,、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù),、過流/過壓/過載保護等功能,。
PWM和PAM的不同點
PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫,按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式,。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅值調(diào)制) 縮寫,,是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式,。
3,、電壓型與電流型有什么不同?
變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,,直流回路的濾波是電容,;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感,。
4,、為什么變頻器的電壓與頻率成比例的改變?
任何電動機的電磁轉(zhuǎn)矩都是電流和磁通相互作用的結(jié)果,,電流是不允許超過額定值的,,否則將引起電動機的發(fā)熱。因此,,如果磁通減小,電磁轉(zhuǎn)矩也必減小,,導(dǎo)致帶載能力降低,。
由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可以看出,在變頻調(diào)速時,,電動機的磁路隨著運行頻率fX是在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化,,它極容易使電動機的磁路嚴(yán)重飽和,導(dǎo)致勵磁電流的波形嚴(yán)重畸變,,產(chǎn)生峰值很高的尖峰電流,。
因此,頻率與電壓要成比例地改變,,即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,,使電動機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生,。這種控制方式多用于風(fēng)機,、泵類節(jié)能型變頻器。
5,、電動機使用工頻電源驅(qū)動時,,電壓下降則電流增加;對于變頻器驅(qū)動,,如果頻率下降時電壓也下降,,那么電流是否增加?
頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變,。
6、采用變頻器運轉(zhuǎn)時,,電機的起動電流,、起動轉(zhuǎn)矩怎樣?
采用變頻器運轉(zhuǎn),,隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機種不同,為125%~200%),。用工頻電源直接起動時,,起動電流為額定電流6~7倍,因此,,將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊,。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍,,起動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩,;對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器,起動轉(zhuǎn)矩為100%以上,,可以帶全負載起動,。
7、V/f模式是什么意思,?
頻率下降時電壓V也成比例下降,,這個問題已在回答4說明。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機特性而預(yù)先決定的,,通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性,,可以用開關(guān)或標(biāo)度盤進行選擇。
8,、按比例地改V和f時,,電機的轉(zhuǎn)矩如何變化?
頻率下降時*成比例地降低電壓,,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,,將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此,,在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,,以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩,這種補償稱增強起動??梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn),,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。
9,、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz,,即10:1,那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎,?
在6Hz以下仍可輸出功率,,但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件,低使用頻率取6Hz左右,,此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題,。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據(jù)機種為0.5~3Hz。,。
10,、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定,是否可以,?
通常情況下時不可以的,。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變,大體為恒功率特性,,在 高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時
11,、所謂開環(huán)是什么意思?
給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器(PG),,將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的,,稱為“閉環(huán) ”,不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”,。通用變頻器多為開環(huán)方式,也有的機種利用選件可進行PG反饋.無速度傳感器閉環(huán)控制方式是根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型根據(jù)磁通推算電機的實際速度,,相當(dāng)于用一個虛擬的速度傳感器形成閉環(huán)控制,。