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昌吉新疆变频器的定义和发展历史

发布时间:2022-5-18 18:29:00 来源:http://cj.xjxxhm.com/news809546.html

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昌吉变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是运用变频技能与微电子技能,通过改动电机作业电源频率办法来操控沟通电动机的电力操控设备。昌吉变频器首要由整流(沟通变直流)、滤波、逆变(直流变沟通)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,依据电机的实践需求来供给其所需求的电源电压,然后到达节能、调速的意图,另外,变频器还有许多的维护功用,如过流、过压、过载维护等等。跟着工业主动化程度的不断进步,变频器也得到了十分广泛的运用。

 基本组成

 

变频器一般分为4部分:整流单元、高容量电容、逆变器和操控器。

 整流单元:将作业频率固定的沟通电转换为直流电。 

 高容量电容:存储转换后的电能。 

 逆变器:由大功率开关晶体管阵列组成电子开关,将直流电转化成不同频率、宽度、起伏的方波。 

 操控器:按设定的程序作业,操控输出方波的起伏与脉宽,使叠加为近似正弦波的沟通电,驱动沟通电动机。

 

基础原理

 1、什么是变频器? 

 变频器是运用电力半导体器件的通断作用将工频电源改换为另一频率的电能操控设备,能  变频器

 完成对沟通异步电机的软起动、变频调速、进步作业精度、改动功率因数、过流/过压/过载维护等功用。    

 2、PWM和PAM的不同点是什么? 

 PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按必定规则改动脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调制办法。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅值调制) 缩写,是按必定规则改动脉冲列的脉冲起伏,以调节输出量值和波形的一种调制办法。

 3、电压型与电流型有什么不同?  

 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流改换为沟通的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流改换为沟通的变频器,其直流回路滤波是电感。  

 4、为什么变频器的电压与频率成份额的改动? 

 任何电动机的电磁转矩都是电流和磁通相互作用的成果,电流是不允许超越额外值的,否则将引起电动机的发热。因此,假如磁通减小,电磁转矩也必减小,导致带载才能下降。

 由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可以看出,在变频调速时,电动机的磁路跟着运转频率fX是在相当大的规模内改变,它极容易使电动机的磁路严峻饱满,导致励磁电流的波形严峻畸变,产生峰值很高的尖峰电流。

 因此,频率与电压要成份额地改动,即改动频率的一同操控变频器输出电压,使电动机的磁通坚持必定,避免弱磁和磁饱满现象的产生。这种操控办法多用于风机、泵类节能型变频器。  

 5、电动机运用工频电源驱动时,电压下降则电流添加;关于变频器驱动,假如频率下降时电压也下降,那么电流是否添加? 

 频率下降(低速)时,假如输出相同的功率,则电流添加,但在转矩必定的条件下,电流简直不变。 

 6、选用变频器作业时,电机的起动电流、起动转矩怎样? 

 选用变频器作业,跟着电机的加快相应进步频率和电压,起动电流被约束在150%额外电流以下(依据机种不同,为125%~200%)。用工频电源直接起动时,起动电流为额外电流6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。选用变频器传动可以滑润地起动(起动时刻变长)。起动电流为额外电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额外转矩;关于带有转矩主动增强功用的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。  

 7、V/f模式是什么意思? 

 频率下降时电压V也成份额下降,这个问题已在答复4阐明。V与f的份额联系是考虑了电机特性而预先决定的,一般在操控器的存储设备(ROM)中存有几种特性,可以用开关或标度盘进行挑选。  

 8、按份额地改V和f时,电机的转矩如何改变?  

 频率下降时彻底成份额地下降电压,那么因为沟通阻抗变小而直流电阻不变,将形成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此,在低频时给定V/f,要使输出电压进步一些,以便取得必定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以选用各种办法完成,有主动进行的办法、挑选V/f模式或调整电位器等办法。  

 9、在阐明书上写着变速规模60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就没有输出功率吗? 

 在6Hz以下仍可输出功率,但依据电机温升和起动转矩的巨细等条件,最低运用频率取6Hz左右,此刻电动机可输出额外转矩而不会引起严峻的发热问题。变频器实践输出频率(起动频率)依据机种为0.5~3Hz。。  

 10、关于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩必定,是否可以? 

 一般情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变,大体为恒功率特性,在 高速下要求相同转矩时,有必要留意电机与变频器容量的挑选。 

 11、所谓开环是什么意思?  

 给所运用的电机设备设速度检出器(PG),将实践转速反应给操控设备进行操控的,称为“闭环 ”,不用PG作业的就叫作“开环”。通用变频器多为开环办法,也有的机种运用选件可进行PG反应.无速度传感器闭环操控办法是依据树立的数学模型依据磁通推算电机的实践速度,相当于用一个虚拟的速度传感器形成闭环操控。  

 12、实践转速关于给定速度有偏差时如何办?  

 开环时,变频器即便输出给定频率,电机在带负载运转时,电机的转速在额外转差率的规模内(1%~5%)改变。关于要求调速精度比较高,即便负载改变也要求在近于给定速度下作业的场合,可选用具有PG反应功用的变频器(选用件)。  

 13、假如用带有PG的电机,进行反应后速度精度能进步吗?  

 具有PG反应功用的变频器,精度有进步。但速度精度的值取决于PG自身的精度和变频器输出频率的分辨率。 

 14、失速避免功用是什么意思?  

 假如给定的加快时刻过短,变频器的输出频率改变远远超越转速(电角频率)的改变,变频器将因流过过电流而跳闸,作业中止,这就叫作失速。为了避免失速使电机继续作业,就要检出电流的巨细进行频率操控。当加快电流过大时恰当怠慢加快速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功用。  

 15、有加快时刻与减速时刻可以别离给定的机种,和加减速时刻一起给定的机种,这有什么含义? 

 加减速可以别离给定的机种,关于短时刻加快、缓慢减速场合,或者关于小型机床需求严格给定出产节拍时刻的场合是适宜的,但关于风机传动等场合,加减速时刻都较长,加快时刻和减速时刻可以一起给定。  

 16、什么是再生制动?  

 电动机在作业中假如下降指令频率,则电动机变为异步发电机状况运转,作为制动器而作业,这就叫作再生(电气)制动。  

 17、是否能得到更大的制动力? 

 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,因为电容器的容量和耐压的联系,通用变频器的再生制动力约为额外转矩的10%~20%。如选用选用件制动单元,可以到达50%~100%。  

 18、请阐明变频器的维护功用?  

 维护功用可分为以下两类:

 (1)检知反常状况后主动地进行修正动作,如过电流失速避免,再生过电压失速避免。 

 (2)检知反常后封闭电力半导体器件PWM操控信号,使电机主动泊车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却电扇过热和瞬时停电维护等。  

 19、为什么用离合器衔接负载时,变频器的维护功用就动作? 

 用离合器衔接负载时,在衔接的瞬间,电机从空载状况向转差率大的区域急剧改变,流过的大电流导致变频器过电流跳闸,不能作业。  

 20、在同一工厂内大型电机一同动,作业中变频器就中止,这是为什么?  

 电机起动时将流过和容量相对应的起动电流,电机定子侧的变压器产生电压降,电机容量大时此压降影响也大,衔接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判别,因此有时维护功用(IPE)动作,形成中止作业。   21、什么是变频分辨率?有什么含义? 

 关于数字操控的变频器,即便频率指令为模拟信号,输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。 变频分辨率一般取值为0.015~0.5Hz.例如,分辨率为0.5Hz,那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz,因此电机的动作也是有级的跟随。这样关于像接连卷取操控的用途就形成问题。在这种情况下,假如分辨率为0.015Hz左右,关于4级电机1个级差为1r/min 以下,也可充沛适应。另外,有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。  

 22、装设变频器时设备方向是否有约束。 

 变频器内部和背面的结构考虑了冷却作用的,上下的联系对通风也是重要的,因此,关于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位,尽或许笔直设备。  

 23、不选用软起动,将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以?  

 在很低的频率下是可以的,但假如给定频率高则同工频电源直接起动的条件附近。将流过大的起动电流(6~7倍额外电流),因为变频器切断过电流,电机不能起动。  

 24、电机超越60Hz作业时应留意什么问题?  

 超越60Hz作业时应留意以下事项:  

 (1)机械和设备在该速下作业要充沛或许(机械强度、噪声、振动等)。  

 (2)电机进入恒功率输出规模,其输出转矩要可以保持作业(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成份额添加,所以转速少许升高时也要留意)。  

 (3)产生轴承的寿数问题,要充沛加以考虑。  

 (4)关于中容量以上的电机特别是2极电机,在60Hz以上作业时要与厂家细心商讨。  

 25、变频器可以传动齿轮电机吗? 

 依据减速机的结构和润滑办法不同,需求留意若干问题。在齿轮的结构上一般可考虑70~80Hz为最大极限,选用油润滑时,在低速下接连作业联系到齿轮的损坏等。  

 26、变频器能用来驱动单相电机吗?可以运用单相电源吗?  

 基本上不能用。关于调速器开关起动式的单相电机,在作业点以下的调速规模时将烧毁辅助绕组;关于电容起动或电容作业办法的,将诱发电容器爆破。变频器的电源一般为3相,但关于小容量的,也有用单相电源作业的机种。  

 27、变频器自身耗费的功率有多少?  

 它与变频器的机种、运转状况、运用频率等有关,但要答复很困难。不过在60Hz以下的变频器功率大约为94%~96%,据此可推算损耗,但内藏再生制动式(FR-K)变频器,假如把制动时的损耗也考虑进去,功率耗费将变大,关于操作盘规划等有必要留意。  

 28、为什么不能在6~60Hz全区域接连作业运用? 

 一般电机运用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却,若速度下降则冷却作用下降,因此不能接受与高速作业相同的发热,有必要下降在低速下的负载转矩,或选用容量大的变频器与电机组合,或选用专用电机。   29、运用带制动器的电机时应留意什么? 

 制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。假如变频器正在输出功率时制动器动作,将形成过电流切断。所以要在变频器中止输出后再使制动器动作。  

 30、想用变频器传动带有改进功率因数用电容器的电机,电机却不动,请阐明原因。 

 变频器的电流流入改进功率因数用的电容器,因为其充电电流形成变频器过电流(OCT),所以不能起动,作为对策,请将电容器拆除后作业,至于改进功率因数,在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。  

 31、变频器的寿数有多久?  

 变频器虽为静止设备,但也有像滤波电容器、冷却电扇那样的耗费器件,假如对它们进行定期的维护,可望有10年以上的寿数。  

 32、变频器内藏有冷却电扇,风的方向如何?电扇若是坏了会怎样?  

 关于小容量也有无冷却电扇的机种。有电扇的机种,风的方向是从下向上,所以装设变频器的当地,上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器件。还有,变频器上方不要放置怕热的零件等。电扇产生故障时,由电扇中止检测或冷却电扇上的过热检测进行维护  

 33、滤波电容器为耗费品,那么怎样判别它的寿数? 

 作为滤波电容器运用的电容器,其静电容量跟着时刻的推移而缓缓削减,定期地测量静电容量,以到达产品额外容量的85%时为基准来判别寿数。  

 34、装设变频器时设备方向是否有约束。 

 应基本收藏在盘内,问题是选用全封闭结构的盘外形尺寸大,占用空间大,本钱比较高。其办法有:

 (1)盘的规划要针对实践设备所需求的散热;

 (2)运用铝散热片、翼片冷却剂等添加冷却面积;

 (3)选用热导管。  

 35、变频器直流电抗器的作用是什么? 

 减小输入电流的高次谐波搅扰,进步输入电源的功率因数。  

 36、变频器附件正弦滤波器有什么作用?  

 正弦滤波器允许变频器运用较长的电机电缆运转,也适用于在变频器与电机之间有中心变压器的回路。   37、变频器的给定电位器的电阻值多大?  

 变频器的给定电位器的阻值一般为1KΩ至10KΩ。  

 38、为什么变频器不能用作变频电源?  

 变频电源的整个电路由沟通一直流一沟通一滤波等部分构成,因此它输出的电压和电流波形均为纯粹的正弦波,十分挨近抱负的沟通供电电源。可以输出世界任何国家的电网电压和频率。而变频器是由沟通一直流一沟通(调制波)等电路构成的,变频器标准叫法应为昌吉变频调速器。其输出电压的波形为脉冲方波,且谐波成分多,电压和频率一同按份额改变,不行别离调整,不符合沟通电源的要求。原则上不能做供电电源的运用,一般仅用于三相异步电机的调速。  

 39、变频器有哪些搅扰办法及一般如何处理?  

 A. 传达办法:

 (1)辐射搅扰;

 (2)传导搅扰  

 B. 抗搅扰办法:关于通过辐射办法传达的搅扰信号,首要通过布线以及对放射源和对被搅扰的线路进行屏蔽的办法来削弱。关于通过线路传达的搅扰信号,首要通过在变频器输入输出侧加装滤波器,电抗器或磁环等办法来处理。具体办法及留意事项如下:

 (1)信号线与动力线要笔直交叉或分槽布线。

 (2)不要选用不同金属的导线相互衔接。

 (3)屏蔽管(层)应可靠接地,并保证整个长度上接连可靠接地。

 (4)信号电路中要运用双绞线屏蔽电缆。

 (5)屏蔽层接地点尽量远离变频器,并与变频器接地点分开。

 (6)磁环可以在变频器输入电源线和输出线上运用,具体办法为:输入线一同朝同一方向绕4圈,而输出新疆变频器线朝同一方向绕3圈即可。绕线时需留意,尽量将磁环接近变频器。


 (7)一般对被搅扰设备仪器,均可采取屏蔽及其它抗搅扰办法。  

 40、想进步原有输送带的速度,以80Hz作业,变频器的容量该怎样挑选? 

 输送带耗费的功率与转速成正比,因此若想以80HZ运转,变频器和电机的功率都要依照份额添加为80HZ/50HZ,即进步60%容量。

 

作业原理

 概述

 主电路是给异步电动机供给调压调频电源的电力改换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流改换为沟通的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流改换为沟通的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成,将工频电源改换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率改换为沟通功率的“逆变器”。

 整流器

 最近很多运用的是二极管的变流器,它把工频电源改换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,因为其功率方向可逆,可以进行再生作业。

 平波回路

 在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压改变。为了抑制电压波动,选用电感和电容吸收脉动电压(电流)。设备容量小时,假如电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感选用简略的平波回路。

 逆变器

 同整流器相反,逆变器是将直流功率改换为所要求频率的沟通功率,以所确定的时刻使6个开关器件导通、关断就可以得到3相沟通输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时刻和电压波形。

 操控电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路供给操控信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的操控信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“维护电路”组成。

 (1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。

 (2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。

 (3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与操控电路隔离使主电路器件导通、关断。

 (4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,依据指令和运算可使电动机按指令速度作业。

 (5)维护电路:检测主电路的电压、电流等,当产生过载或过电压等反常时,为了避免逆变器和异新疆变频器步电动机损坏,使逆变器中止作业或抑制电压、电流值。


 

操控办法

 低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,作业频率为0~400Hz,它的主电路都选用交—直—交电路。其操控办法阅历了以下四代。

 1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)操控办法:

 其特点是操控电路结构简略、本钱较低,机械特性硬度也较好,可以满意一般传动的滑润调速要求,已在工业的各个领域得到广泛运用。可是,这种操控办法在低频时,因为输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩才能和静态调速功能都还不尽善尽美,且体系功能不高、操控曲线会随负载的改变而改变,转矩呼应慢、电机转矩运用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而功能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量操控变频调速。

 电压空间矢量(SVPWM)操控办法:

 它是以三相波形全体生成作用为条件,以迫临电机气隙的抱负圆形旋转磁场轨迹为意图,一次生成三相调制波形,以内切多边形迫临圆的办法进行操控的。经实践运用后又有所改进,即引进频率补偿,能消除速度操控的误差;通过反应估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以进步动态的精度和稳定度。但操控电路环节较多,且没有引进转矩的调节,所以体系功能没有得到根本改进。

 矢量操控(VC)办法:

 矢量操控变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相改换,等效成两相静止坐标系下的沟通电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转改换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后仿照直流电动机的操控办法,求得直流电动机的操控量,通过相应的坐标反改换,完成对异步电动机的操控。其实质是将沟通电动机等效为直流电动机,别离对速度,磁场两个重量进行独立操控。通过操控转子磁链,然后分化定子电流而取得转矩和磁场两个重量,经坐标改换,完成正交或解耦操控。矢量操控办法的提出具有划时代的含义。然而在实践运用中,因为转子磁链难以准确观测,体系特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机操控过程中所用矢量旋转改换较杂乱,使得实践的操控作用难以到达抱负剖析的成果。

 直接转矩操控(DTC)办法:

 1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩操控变频技能。该技能在很大程度上解决了上述矢量操控的缺乏,并以新颖的操控思想、简洁明了的体系结构、优秀的动静态功能得到了迅速开展。目前,该技能已成功地运用在电力机车牵引的大功率沟通传动上。 直接转矩操控直接在定子坐标系下剖析沟通电动机的数学模型,操控电动机的磁链和转矩。它不需求将沟通电动机等效为直流电动机,因此省去了矢量旋转改换中的许多杂乱计算;它不需求仿照直流电动机的操控,也不需求为解耦而简化沟通电动机的数学模型。

 矩阵式交—交操控办法:

 VVVF变频、矢量操控变频、直接转矩操控变频都是交—直—交变频中的一种。其一起缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需求大的储能电容,再生能量又不能反应回电网,即不能进行四象限运转。为此,矩阵式交—交变频应运而生。因为矩阵式交—交变频省去了中心直流环节,然后省去了体积大、价格贵的电解电容。它能完成功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运转,体系的功率密度大。该技能目前虽尚未老练,但仍吸引着很多的学者深入研究。其实质不是间接的操控电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被操控量来完成的。具体办法是: 

 1、操控定子磁链引进定子磁链观测器,完成无速度传感器办法; 

 2、主动识别(ID)依托精确的电机数新疆变频器学模型,对电机参数主动识别; 


 3、算出实践值对应定子阻抗、互感、磁饱满要素、惯量等算出实践的转矩、定子磁链、转子速度进行实时操控; 

 4、完成Band—Band操控按磁链和转矩的Band—Band操控产生PWM信号,对逆变器开关状况进行操控。 

 矩阵式交—交变频具有快速的转矩呼应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反应),高转矩精度(<+3%);一同还具有较高的起动新疆变频器转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150%~200%转矩。


 

开展历史

 变频技能诞生背景是沟通电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速技能因体积大故障率高而运用受限。

 20世纪60年代以后,电力电子器件普遍运用了晶闸管及其晋级产品。但其调速功能远远无法满意需求。 

 20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速的研究得到打破,20世纪80年代以后微处理器技能的完善使得各种优化算法得以容易的完成。 

 20世纪80年代中后期,美、日、德、英等发达国家的 VVVF变频器技能实用化,产品投入市场,得到了广泛运用。 最早的变频器或许是日本人买了英国专利研制的。不过美国和德国凭借电子元件出产和电子技能的优势,高端产品迅速抢占市场。

 步入21世纪后,国产变频器逐步崛起,现已逐步抢占高端市场。上海和深圳成为国产变频器开展的前沿阵地,出现出了像汇川变频器、英威腾变频器、安邦信变频器、欧瑞变频器等一批知名国产变频器。

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