Allen Bradley交流變頻器的五種控制方式介紹
Allen Bradley, Allen-Bradley公司最早由Dr。Stanton Allen 和Lynde Bradley創(chuàng)建于1903年,,早期的產(chǎn)品主要有自動(dòng)啟動(dòng)器,、開(kāi)關(guān)設(shè)備、電流斷路器,、繼電器,。1985年,為了獲得多樣性的投資,,以16.5億美金的價(jià)格將Allen-Bradley出售給Rockwell International羅克韋爾國(guó)際集團(tuán),。Allen-Bradley成為羅克韋爾自動(dòng)化旗下重要的品牌。羅克韋爾自動(dòng)化在八十多個(gè)國(guó)家和地區(qū),,設(shè)立了六百多個(gè)銷售和供應(yīng)點(diǎn),。擁有兩萬(wàn)五千名雇員,銷售額達(dá)到四十四億美金。那么接下詳細(xì)介Allen Bradley交流變頻器的五種控制方式如下:
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,。
一、正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式
其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、成本較低,,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求,,已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,。但是,這種控制方式在低頻時(shí),,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,使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小,。另外,,其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬,動(dòng)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(huì)隨負(fù)載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢,、電機(jī)轉(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)速,。 [8]
二、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(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(jìn)行控制的,。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn),即引入頻率補(bǔ)償,,能消除速度控制的誤差,;通過(guò)反饋估算磁鏈幅值,消除低速時(shí)定子電阻的影響,;將輸出電壓,、電流閉環(huán),以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,,且沒(méi)有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),,所以系統(tǒng)性能沒(méi)有得到改善。 [8]
三,、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(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia,、Ib、Ic,、通過(guò)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(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)的勵(lì)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(dòng)機(jī)的控制方法,,求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量,經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,,實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制,。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī),分別對(duì)速度,,磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制,。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量,,經(jīng)坐標(biāo)變換,,實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義,。然而在實(shí)際應(yīng)用中,,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè),系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大,,且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,,使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。 [8]
四,、直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式
1985年,,德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock教授一提出了直接轉(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(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)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(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上,。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算,;它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,。
五,、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(diǎn)是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,,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),即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行,。為此,,矩陣式交—交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),,從而省去了體積大,、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l,,輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)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(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)的,。具體方法是:
1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測(cè)器,,實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器方式,;
2、自動(dòng)識(shí)別(ID)依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型,,對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別,;
3、算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗,、互感,、磁飽和因素、慣量等算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩,、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制;
4,、實(shí)現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào),,對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)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(wú)PG反饋),高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%),;同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,,尤其在低速時(shí)(包括0速度時(shí)),可輸出150%~200%轉(zhuǎn)矩,。
Allen Bradley交流變頻器的部分型號(hào)
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20ad022a0aynanc0
20ad027a0aynanc0
20ad034a0aynanc0
20ad040a0aynanc0
20ad052a0aynanc0
20ad065a0aynanc0
20ac1p3c3aynnnc0
20ac2p1c3aynnnc0
20ac3p5c3aynnnc0
20ac5p0c3aynnnc0
20ac8p7c3aynnnc0
20ac011c3aynanc0
20ac015c3aynanc0
20ac022c3aynanc0
20ac030c3aynanc0
20ac037c3aynanc0
20ac043c3aynanc0
20ac060c3aynanc0
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20ad1p1c3aynnnc0
20ad2p1c3aynnnc0
20ad3p4c3aynnnc0
20ad5p0c3aynnnc0
20ad8p0c3aynnnc0
20ad011c3aynanc0
20ad014c3aynanc0
20ad022c3aynanc0
20ad027c3aynanc0
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