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交流电动机变频调速系统控制方案的选择似的

发布时间:2021-07-21 13:54:18 阅读: 来源:阀体厂家

交流电动机变频调速系统控制方案的选择

一、 交流电动机变均能完善运行频调速

虽然中国政府本月公布第2产业增速放缓交流电动机不论三相异步电动机还是三相同步电动机,它们的转速N公式为:

N0=60F/P (同步电动机) N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (异步电动机)

式中:F-频率;P-极对数;S-转差率(0~3%或0~6%)。

由转速公式可见,只要设法改变三相交流电动机的供电率F,就十分方便地改变了电动机的转速N。比改变极对数P和转差率S两个参数简单得多,特别是近二十多年来,静态电力变频调速器突飞猛进的发展,使得三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。

实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性。例如:标准设计的三相异步电动机,380V,50Hz。如果电压不变,只改变频率,会产生什么问题?380V不变,频率下调(50Hz),则使磁通减弱。所以,真正应用变频调速时,一般需要同时改变电压和频率,以需求待企稳保持磁通基本恒定。因此,变频调速器又称为VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置。

二、 交流电动机变频调速四种控制方案的分析

根据生产的要求,变频器的型式和电动机的种类,会出现多种多样的变频调速控制方案。这里只讨论交-直-交(Ac-Dc-Ac)变频器。至于交-交循环变频器(Ac-Ac相控变频)以及自同步控制逆变器(不论Ac-Ac方式还是Ac-Dc-Ac方式),即俗称无换向器电动机,均不展开讨论。

1、开环控制的通用变频器三相异步电动机变频调速系统

控制框图如图1所示。

图1 开环异步机变频调速

VVVF-通用变频器 IM-异步电动机

该控制方案结构简单,可靠性高。但是,由于是开环控制方式,其调速精度和动态响应特性并不是十分理想。尤其是在低速区域电压调整比较困难,不可能得到较大的调速范围和较高的调速精度。异步电动机存在转差率,转速随负荷力矩变化而变动,即使目前有些变频器具有转差补偿功能及转矩提升功能,也难以达到0.5%的精度,所以采用这种V/F控制的通用变频器异步机开环变频调速适用于一般要求不高的场合,例如风机、水泵等机械。

2、无速度传感器的矢量控制变频器”异步电机变频调速系统

控制框图如图2所示。

图2 矢量控制变频器的异步电机变频变频调速

VVVF -矢量变频器

对比图1和图2控制框图,两者的差别仅在使用的变频器不同。由于使用无速度传感器矢量控制的变频器,可以分别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制,自动改变电压和频率,使指令值和检测实际值达到一致,从而实现了矢量控制。虽说它是开环控制系统,但是大大提升了静态精度和动态品质。转速精度约等于0.5%,转速响应也较快。

如果生产要求不是十分高的情形下,采用矢量变频器无传感器开环异步电机变频调速是非常合适的,可以达到控制结构简单,可靠性高的实效。

3、带速度传感器矢量控制变频器的异步电机闭环变频调速系统

控制框图如图3所示。

图3 异步电机闭环控制变频调速

PG-速度脉冲发生器

矢量控制异步电机闭环空冷;650℃ 16h变频调速是一种理想的控制方式。

它有许多优点:

(1)可以从零转速起进行速度控制,即甚低速亦能运行,因此人身上难免有些静电调速范围很宽广,可达100:1或1000:1;

(2)可以对转矩实行精确控制;

(3)系统的动态响应速度甚快;

(4)电动机的加速度特性很好等优点。

然而,带速度传感器矢量控制变频器的异步机闭环变频调速技术性能虽好,但是毕竟它需要在异步电动机轴上安装速度传感器,严格地讲,已经降低了异步电动机结构坚固、可靠性高的特点。况且,在某些情况下,由于电动机本身或环境的因素无法安装速度传感器。再则,多了反馈电路和环节,也增加了出故障的机率。

因此,如若非采用不可的情况下,对于调速范围、转速精度和动态品质要求不是特别高的条件场合,往往采用无速度传感器矢量变频器开环控制异步机变频调速系统。

4、 永磁同步电动机开环控制的变频调速系统

控制框图如图4所示。

图4 永磁同步电动机开环控频调速

SM-同步电动机 (PM. SM)-制变永磁式

假如将图1中异步电动机(IM)换成永磁同步电动机(),就是第四种变频调速控制方案。又具有控制电路简单,可靠性高的特点。至于调速性能如何呢?

由于是同步电动机,它转速始终等于同步转速N0=60F/P,只取决于电动机供电频率F,而与负载大小无关(除非负载力矩大于或等于失步转矩,同步电动机会失步,转速迅速停止),其机械特性曲线为一根平行横轴直线,绝对硬特性。

如果采用高精度的变频器(数字设定频率精度可达0.01%),在开环控制情形下,同步电动机的转速精度亦为0.01%。因为同步电动机转速精度与变频器频率精度相一致(在开环控制方式时),所以特别适合多电机同步传动,静态转速精度要求甚高(0.5~0.01%)的化纤纺丝机,是最理想最简单的首选方案。

至于同步电动机变频调速系统的动态品质问题,若采用通用变频器V/F控制,响应速度较慢;若采用夭量控制就频器,响应速度很快。

三、 交流电动机变频调速控制方案的选择

在对四种常用控制方案分析的基础上,列表进行对比,可以根据实际需求作出正确选择。

(end)

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