隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展和新技術(shù)的不斷推出,,變頻器在我國電氣設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展,,經(jīng)過研發(fā)制造的,,結(jié)合身處的行業(yè)特點,,變頻器在繞線機中屬于重要的部件,,它的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛,。
變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的,,是一種理想的率,、高性能的調(diào)速手段。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zui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,。
另外的一種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*,。
變頻器控制方式 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,。 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)坐標系下的直流電流Im1,、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉(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,。
出現(xiàn)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,。目前,,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。
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)目前雖尚未成熟,,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:
——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,;
——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;
——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;
——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,。
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