通用变频器的选择

通用变频器的选择（精选8篇）

通用变频器的选择 篇1

0 引言

在电力拖动系统中, 三相异步电动机因结构简单、价格便宜、坚固耐用、维护方便等诸多优点被广泛应用在工业领域;但其数学模型复杂, 是一个高阶、强耦合、非线性的多变量系统, 对其电磁转矩的控制, 不能像直流电动机那样通过励磁电流和电枢电流来灵活地进行控制[1], 所以异步电动机在较长一段时间内主要应用在无调速要求的传动系统中。

20世纪60年代以来, 随着电力电子技术、计算机技术和自动化技术的发展, 变频调速技术逐步发展并得到了广泛的应用。目前, 在交流调速系统中, 变频调速是效率最高、性能最好的调速手段, 可以使系统达到和直流调速相媲美的性能。通用变频器按控制方式分为三种类型:U/f控制方式, 转差频率控制方式、矢量控制和直接转矩控制方式, 本文详细分析了四种方式的控制原理、优缺点及其应用场合, 为工程技术人员选择变频器时提供参考。

1 U/f控制变频器

1.1 控制原理

三相异步电动机定子每相电动势的有效值是:

如果定子每相电动势的有效值E1保持不变, 改变定子频率时就会出现两种情况:

这就是U/f控制方式。随着频率的降低, U1和E1也较小, 定子阻抗上的压降所占分量比较显著, 不能忽略, 导致电动机的最大转矩减小。为此, 在低频时, 应适当提高U1, 来补偿定子阻抗上的压降, 这种方法称为转矩补偿。

1.2 优缺点

优点:结构简单, 工作可靠, 控制运算速度要求不高;

缺点:调速精度和动态性能较差;只控制了气隙磁通, 不能调节转矩, 性能不高;由于不含有电流控制, 起动时必须具有给定积分环节, 以抑制电流冲击;低频时转矩不足, 需转矩补偿, 以改变低频时转矩特性。

1.3 应用

U/f控制方式在应用中有普通型和恒定电磁转矩功能型两种。普通型U/f控制变频器是转速开环控制, 无需速度传感器, 控制电路比较简单, 性价比较高, 是目前通用型变频器产品中使用较多的一种控制方式。风机、泵类负载, 负载转矩与转速的平方成正比, 低速时负载转矩较小, 通常选择普通功能性U/f控制变频器。

恒定电磁转矩功能型是为了使转子磁通恒定不随负载的变化而变化, 采用磁通回馈控制使异步电动机所输入的三相正弦电流在空间产生圆形旋转磁场, 从而产生恒定的电磁转矩。由于磁链的轨迹是靠电压空间向量相加得到的, 所以这种控制方法也称为“电压空间向量控制”, 这种功能的实现仍是通过控制定子电压和频率之间的关系来实现的, 属于U/f控制方式。搅拌机、挤压机、传送带、厂内运输电车、起重机的提升机构和提升机等恒转矩类负载, 采用此类变频器是比较理想的[2]。

2 转差频率控制 (SFC) 变频器

2.1 控制原理

从异步电动机的等效电路图得出, 异步电动机稳态运行时所产生的电磁转矩为

式中, 转差频率fs=sf1, 是施加于电动机的交流电压频率f1 (变频器的输出频率) 与以电动机实际速度nn作为同步转速所对应的电源频率fn的差频率, 即f1=fs+fn。电动机稳态运行时, 转差频率较小, 如果E1/f1=常数, 则电动机的转矩基本上与转差频率成正比。在进行变频调速时, 在电动机转子上安装测速发电机等速度检出器得出fn, 并根据希望得到的转矩调节变频器的输出频率f1, 这样就可以使电动机得到设定的转差频率fs0, 即使电动机具有所需的输出转矩。这就是转差频率的控制原理, 是一种直接控制转矩的方法。

2.2 优缺点

优点:基本上控制了电机转矩, 提高了转速调节的动态性能和稳态精度, 同时还可以控制电动机的转子电流, 起到保护电动机的作用。

缺点:不能真正控制动态过程的转矩, 动态性能不理想。

2.3 应用

应用于对系统静态、动态性能指标要求不太高的生产系统中。

3 矢量控制 (VC) 变频器

3.1 控制原理

矢量控制是一种高性能异步电动机的控制方式, 它仿照直流电动机的调速特点, 以电流产生的旋转磁动势相同为准则, 将异步电动机的定子电流, 即变频器的输出电流iA、iB、iC通过3s/2s变换, 由 (4) 式实现, 等效为两相静止坐标系下的两相交流电流iα、iβ, 再利用2s/2r坐标变换, 由 (5) 式实现, 等效为两相旋转坐标系下的两相直流电流id、iq, id是产生磁场的电流分量 (励磁电流) , iq是产生转矩的电流分量 (转矩电流) 。

(5) 式中, θ为两相静止坐标系α、β中的α轴与两相旋转坐标系d、q中的d轴之间的夹角, 这样异步电动机经坐标变换就可以等效为直流电动机, 模拟直流电动机的控制方法, 求得直流电动机的控制量, 经过相应的坐标反变换, 就能够控制异步电动机, 通常保持励磁电流不变, 改变转矩电流来控制电机转矩, 进而控制电动机的转速, 控制原理如图1。

3.2 优缺点

优点:将定子电流解耦为励磁电流和转矩电流, 分别控制, 提高了控制性能。

缺点:采用转子磁场定向, 对电机参数的依赖性大, 而电机参数存在时变性, 难以达到理想的控制效果[3]。

3.3 应用

矢量控制分为带速度反馈的矢量控制和无速度反馈的矢量控制。带速度反馈的控制方式不但可以使电动机得到很硬的机械特性, 还具有很好的动态响应性能, 轧钢、造纸、塑料薄膜加工线这一类对动态性能要求较高的机械, 原来多采用直流传动方式, 目前可采用有速度传感器的向量控制变频器进行控制;无速度反馈的向量控制应用在一些对动态响应要求不高的场合。

4 直接转矩控制 (DTC) 变频器

4.1 控制原理

直接转矩控制摒弃了向量控制中解耦的思想, 在定子坐标系 (α—β) 下分析交流电动机的数学模型, 通过电动机定子电压和电流, 借助瞬时空间向量理论计算电动机的磁链和转矩, 并根据与给定值比较所得差值, 采用两点式 (Bang-Bang) 控制, 对PWM开关模式进行选择, 实现对磁链和转矩的直接控制。控制原理如图2所示。

4.2 优缺点

优点:采用定子磁场定向, 对电机参数的依赖性减小;通过转矩偏差和定子磁链偏差来确定电压向量, 不必进行复杂的坐标变换, 计算大大简化。

缺点:会出现转矩脉动, 且相对于向量控制来说, 调速范围不够宽。

4.3 应用

直接转矩控制技术由于控制系统结构简单, 动静态性能优良已获得广泛的实际应用, 特备适用于需要快速转矩响应的大惯量运动控制系统中, 如电力机车。

5 结语

变频器的每种控制方式都有缺点, 为了获得更好的控制性能, 可将一种控制方法和其他控制方法结合起来使用, 如转差频率矢量控制变频调速系统。除上述四种控制方式外, 还有一些控制方式在变频器的控制中得以实现, 如最优控制、自适应控制、差频控制、环流控制等。控制方式是决定变频器性能的关键所在, 选用变频器时并不是档次越高越好, 而要按实际的负载特性, 以满足使用要求为准, 做到量才使用、经济实惠。

摘要：在三相异步电动机的调速系统中, 变频调速因其调速方便、节能、运行可靠等优点, 已逐步取代了传统的变极调速、电磁调速和调压调速等调速方式。阐述了变频器中常用的四种控制方式, 分析了它们的工作原理、优缺点及应用场合, 为变频器的选用提供一个参考。

关键词：三相异步电动机,变频器,控制方式

参考文献

[1]张贞艳, 左瑞.三相异步电动机矢量控制系统的研究[J].煤矿机械, 2014, 35 (1) :57-59.

[2]宋峰青, 陈立香.变频技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2008.

[3]程启明, 程尹曼, 等.交流电机控制策略的发展综述[J].电力系统保护与控制, 2011, 39 (9) :145-154.

通用变频器的选择 篇2

在日常的学习、工作、生活中，大家对作文都再熟悉不过了吧，作文是通过文字来表达一个主题意义的记叙方法。如何写一篇有思想、有文采的作文呢？下面是小编为大家收集的人生的选择作文，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

人生的选择作文1

上帝又犯了愁了。

现在世界上的人都在抱怨了，上帝怎么了？怎样把人都变得这么坏，好人跑哪去了？以前英雄多，模范多，现在小偷多，坏人多，怎么搞的嘛？

上帝听了，心里也不舒服。唉呀，不好办啊。我如果把好人送向世间，那天上不就坏人多了吗？这天堂不就成了地狱；可我把好人带回天空，世上坏人自然也就多了，人们又要骂我……唉，不好选择啊，这上帝也难当啊！

面临选择，上帝也手脚无所措。

最后

其实每个人都会遇到很多必须作出选择的事情，可是有些真的难以选，就像上面三个例子吧，不过逃避不是办法，应该勇敢面对，就算是“让选择的暴风雨来得更猛烈些吧”。就好像我现在就面临选择作文题目，想了半天，我写下了这篇文章。

在面临选择时，我选择了面临选择。

人生的选择作文2

九年的等待，终于还剩下了不到300天了，在这260多天里我又应该怎么办呢?怎么进行好我人生中第一次选择，选择莫过于是一件最痛苦的事了。

鱼和熊掌不可兼得，要有所选择，有所放弃，你说我是选择痛痛快快的玩，还是选择烦恼苦闷的学习，这两个思想，使我的大脑有了分歧，一种是由欲望组成的玩，一种是由理智组成的学，这两种东西是两个极其鲜明的对比，一时竟是哪一方都压制不了对方，我呢?徘徊在两岸之间。

而在这几天老师的天天说教与同学们那紧张的气氛下，终于使我偏向了理智，最终理智战胜了欲望，光明战胜了黑暗，我呢!也选择了学习，我相信我并不会改，当然也改不了，不过我想既然选择，那就无悔，无论成与败、对与错，我都要坚持并且一条路走到黑，我相信我的拼搏、我的努力、我的坚持不会错，因为我的选择我无悔！

人生第一次选择很重要，即使认为自己选错也不要放弃，因为选择本来就没有错与对，错既是对，对既是错，你的选择不要放弃，不管脚下是独木桥也好、阳关道也好，经过那艰辛的历程，过桥后你迎来的终将会是那平坦的阳光大道！

人生的选择作文3

生活究竟是什么？她可以是一本百读不厌的书，让你细细品味探人生的真理；她可以是一张白纸，让你谱写生命的点点滴滴；她还可以是一道选择题，面对着种种选项，考验人心

时间如流水一般飞逝，两天过去了，期中考试的结果仍然是毫无音讯，我的心里不禁越发紧张，生怕一迈进教室大门，映入眼帘的便是白花花的试卷。就这样忐忑不安地又过了一个上午，下午第一节课伴着我们紧张又好奇的目光，老师风风火火地抱着一叠试卷跨向讲台。当老师开始发试卷时，我心里是十五个吊桶打水——七上八下。这时一张试卷发到我的课桌上，啊！我居然考了99分，回家妈妈肯定会给我奖励啦！

老师开始评讲试卷了，大家开始边听边订正错题。忽然我发现老师把我的一条错题改成了对的了。我心想：不报告老师，我便获得了金钱，失去了诚实；要是报告老师，就获得了诚实，失去金钱。念头在大脑中一闪而过，我决定选择后者，随即果断把试卷交给了老师。可是老师居然没有减我的分数，反而给我加了一分。老师笑对我说：这是给你的诚实分”。

生活里处处都有选择题，今天我作出了正确的选择！

人生的选择作文4

黄色的树林里分出两条路，可惜我不能同时去涉足，我在那路口久久伫立，我向着一条路极目望去。——题记

人有迷茫，面临诸多的选择的同时，就如同站在十字路口，不知道该走那条路，选择了其中一条路，就难以回头，“也许也许多少年后在某个地方，我将轻声叹息将往事回顾：”可以这么说，人无时无刻在面临着选择，例如当你闲来无事的时候，你是想去study还是play.选择study对以后有帮助，选择play可以是自己放松，选择亦有利或弊，凡是都是有两面性的，但是当你选着了那条路的时候就要义无反顾的走下去，就算全世界都背叛你，至少你的影子永远跟在你的身后。越王勾践当初若不是选择卧薪尝胆，从一个一国之君，变为奴隶，又坚持下来，不让怎样能三千越甲吞吴。人生的选择在两种或是两者以上之中只可以选一个就像孟子说的“鱼，我所欲也，熊掌，亦我所欲也……生，亦我所欲也，义，亦我所欲也”于是孟子，舍鱼而取熊掌，舍生而取义。

于是我走向那条路，虽然在这条小路上，很少留下旅人的足迹。

人生的选择作文5

人类总是从自己选择的人生，看向自己没有选择的另一种人生，感到羡慕，感到后悔。

——题记

在成长的过程中，你终究要选择自己的人生，可是，有许多不同的人生，你终究要从中选择一个，这是很难选择的，因为，你无论怎么选择，到头来你终究会后悔，后悔为何当初没有选择另一种人生。

如果你还未选择人生时，那时的你已经知道无论如何选择，都将会后悔，那么，那时的你又会如何选择呢？

或许结果会是一样的，人生不会十全十美，你永远都做不到你想要的那种人生。

只有精益求精，没有做到最好。

可是你可能会这么想，如果最终结果都会后悔，那么是不是就不用认真选择了，随意选一个不就行了吗？

不，不是这个意思，虽然结果你都会后悔，但是过程不一样，你终究会遇到困难，遇到挫折，但是你只要克服了困难，你虽后悔当初的选择，但是你如果想到无论选什么样的人生，都是有意义的，不值得后悔，不值得羡慕，你要记得。你很幸福。

人生的选择作文6

权利,在每个人的心中都很重要,有了权利就能选择自己喜欢的事物。要知道世上不可能事事都让你选择,你选择了其中的一种,就要放弃另外一种。所以说选择其实也是一种痛苦。

童年的我拥有选择的权利,选择的事无非就是开心与烦恼的,而我跟去其他人一样选择了开心,把烦恼抛在了最后。人的一生不可能只有开心的事,也会有烦恼的。如果你想逃避它,你永远也逃不过它,因为烦恼就在你的身边。唯一的办法就是选择烦恼,然后用你的智慧去解决烦恼,解决烦恼后的第一秒就是通往开心道路的启程。

现在的我同样是选择的追随者,只不过选择的事以不是童年的那么简单了。要想学会选择就应该先学会放弃。如果我不小心选错了,伤害的不是自己,还有我身边的朋友。所以说,我不喜欢长大后的选择权,如果说必须选择,那我宁愿让选择选择我,然后用我的意愿与选择搏击。

选择与被选择你选哪个

人生的选择作文7

最近几天，我从电视上看到两则关于我们青少年的新闻，第一则是一个小姑娘，她7岁时失去了双亲，生活十分艰苦，但她没有选择自暴自弃，而是选择奋发图强，在老师，邻居和亲友的帮助下自学，终于考上了一所重点高中。另一则是讲一个小伙子，虽然不愁吃穿，却选择了逃学，整天沉溺于网络，最后走上了抢劫杀人的犯罪道路。

看着这两则新闻，我心里想，每一个人都会有困难，但最重要的是我们的选择。我们可以选择放弃，我们也可以选择进取。我们都应该向小姐姐学习，而不能和小哥哥一样。我们现在是学生，最重要的是学习。要好好学习，长大才能更好地工作，才能更快乐。

我从这些事中，感觉到我也有很多不应该，父母为我打造了一个很好的学习环境，我却常常不听话，爱玩，不肯把心放在学习上。现在我还小，靠父母养着，可父母只能把我送到人生的转折点，那时我们面对的就不是父母已造好的大路了，摆在面前的是一条弯曲不平，处处危险的小路，我们要用知识这把宝剑，拨开一条大路，直到幸福的终点。

人生的选择作文8

选择比努力更重要，人生就是选择，或彼或此，我们无时不在选择。正是因为有不同的选择，所以才会有千差万别的选择，才会有千姿百态的人生。人总是在选择中前进的。

人生道路千万条，但我不能完全去涉足，我只能选择一条人生之路，而这条道路将会注定我一生的命运。当我站在人生道路的岔口时，我不知道我选择哪一条路。当我极目望去的时：有的是住着高楼，坐着奔腾汽车，可以去世界名胜古迹游玩;有的是住着简陋的小屋，每天去田地里做农活。这两条道路，每个人都会选择第一条。但是，要想获得如此的成功，不是一件简单的事情，我们要克服许多的艰难困苦，做出自己慎重的选择。

人生道路没有一帆风顺的，总会遇到一些坎坎坷坷，而这些让我有了坚强不屈的意志，只要克服了这些困难，就会让我有一个全新的面貌。我知道在山的那一边是个全新的世界。

人生总是面临这样那样的选择，犹豫不决，就必定会错失良机，后悔莫及。

人生之路是不可逆，也就是不可能重新选择。即使不满意，也无可奈何。

选择当及时，千鸟在林，不如一鸟在手。

人生的选择作文9

如果让我一个人环游世界，我只能带一样东西来娱乐。我会选择什么？手机，相机，娃娃，或者口琴…

我会选择手机。

为什么选择手机？因为手机小，便于携带。手机有很多功能。当你去看风景的时候，手机可以充当相机。打开手机内部的拍照功能就可以拍照了。到家后可以把照片给家人看，家人不用花一分钱就能看到到处的美景；你可以把照片给你的朋友看，他们似乎在那里，不用花钱就可以参观著名的景点。当你自己回家的时候，你也可以每天看一张照片。好像你每天都去不同的地方。有些手机还可以上网。如果你去了一个地方，想住酒店，用手机上网查一下酒店哪里价格实惠。如果想去一个地方，不知道坐火车好还是坐飞机好，可以上网查一下交通路线图。手机还可以播放音乐，听很多著名歌手的歌，让你在国外旅行的时候不会感到孤独。

手机也可以打电话。如果他们在任何地方受了重伤，他们可以打电话给急救中心，让他们派救护车把自己送到医院。如果遇到抢劫，可以拨打110。在旅途中，你可以给家人打电话，告诉他们你很安全，这样他们就不会再害怕你了。

手机旅行是最好的选择。

人生的选择作文10

我阿姨是个追求完美的人，什么事都想要最好的。可有时候选来选去，最好的没选着，连最差的也没有了。

阿姨去广州出差，临走前决定到店里买一双漂亮的皮鞋。来到装修豪华的鞋店，阿姨一眼就看上了一双很漂亮的女式鞋，可是好东西价格也不菲--一双鞋一千多块。阿姨坚定的信念又动摇了：买吧，太贵了，附近的鞋店里再好的鞋也不过几百块；不买吧，心里又舍不得，穿在脚上真好看。就这样反复斗争了很久，阿姨恋恋不舍地走出了门。

回到公司，看到朋友也有一双自己喜爱的鞋，而且在本地要卖二千块，阿姨后悔极了：要是那天买了多好，我穿着比她好看，而且还要便宜些。

于是她决定就在本地买一双便宜好看的鞋。可是阿姨回家后，一脸不高兴，原来前几天看上的鞋也被别人买走了，至今，阿姨没有买到如意的鞋。

面临着选择，她错过了好的时机。

人生的选择作文11

选择？什么是选择，选择有许多种解释。

人生是一个漫长的旅行，期间会有许许多多的坎坷，曲折，磨难。但选择二字是人生中不可避免的。

选择可以让你走向成功，也会让你走向失败。生活中有许许多多形形色色的人，我们要选择好友，不与那些低三下四的人交往。

人生由自己把握，想出名自己得创作；想做生意，得靠自己的聪明才干；想做发明家，得靠自己的头脑；说白了，其实人生是由自己决定的，有时一个决定会毁掉你的一生；有时一个决定会让你名气旺盛几千年。

人生的选择是艰难地，但我们可以根据自己的优点，来选择自己的人生道路。

选择要慎重些，考虑后果，一般的来说，理应当把后果作为最坏的打算。

选择，选择，选择！让许多人陷入深渊，让许多人掉进虎口，让许多人成为成功该人士。我们一定要记住，选择是每个人都不可避免的，我们要正视它，不退缩，勇往直前，创造一个属于自己的辉煌人生。

人生的选择作文12

人生中，难免会遇到许多“十字路口”，但，往往人们都会因利益而抉择一步登天……

如果遇到利益和伤害，你会抉择谁？有得必有失，如果利益必须付出代价，你还会选择利益吗？人人常因利益而忽视了代价，假如在路上捡到了钱，你会放在口袋还是送还失主？当数目多时，会造成压迫感而归还别人，但当数目小时，就没什么压迫感，不由自主就放入口袋中，一次二次，渐渐失去理智，小贪会成为大贪，小错成大错，悔恨就来不及了。

假如路上有人花一大笔钱请你作不道德的.事你会怎么做？会接受那笔钱任由他操控，还是诚心拒绝马上检举？钱能使鬼推磨，大部分人应该会马上检举，但少数人会因种种因素而接受，但接受的人最后常面临难以收拾的惨局。

人生的十字路口往往横阻在人生的道路中，唯有选对路，人生才能平稳。

人生的选择作文13

人生的选择好比两条路一样，第一条是大多数人走的路，虽然人多但它的路是非常艰难的，另一条路是少数人选择的路，虽然人很少，只有孤独几个人，但它充满阳光。

人生的选择好比两条路一样，第一条是大多数人走的路，虽然人多但它的路是非常艰难的，另一条路是少数人选择的路，虽然人很少，只有孤独几个人，但它充满阳光。为什么充满阳光的路没有人走而选择了走艰难的路呢？也许这就是人生中的另一个选择。想走充满阳光的路就必须要选择付出，只有付出才有收获，才有资格选择，选择一条他们认为自己应该继续向后走的路。而大多数的人选择了第一条路，因为他们不愿意选择努力，选择付出，只知道收获，只懂得得到，所以他们只愿意或许只能选择第一条路，如果你选择了付出，选择了第二条路，你就会得到回报，那么你的人生从此与众不同！！

人生的选择作文14

生活像一面镜子，你冲着它笑，它便冲着你笑，你冲它哭，它便冲着你哭。这恰如：悲观的人，把挫折视为烂泥潭，一点点陷入人生的困境；乐观的人，将失败当做垫脚石，一步步登临理想的高峰。上了中学真好。能量加毅力能征服一切。因为我知道生浮沉难定，祸福难料，要珍惜每一天。人生需要拼搏，拼搏的过程才是最大的享受。无论背负多重的责任。都不能轻言放弃。的确人生应该多一些拼搏。每当我做事不顺心的师候，我总会想起我的梦想，每当想起梦想的时候我总会很开心。因为我知道拼搏与成功同在。天道酬勤，也许你付出不一定得到回报，付出不一定得到回报。

人生除了坚持与拼搏以外，还有最好的禀赋就是善于选择。人生之事大多有赖于选择能力。仅仅有才智和努力是远远不够的，还需要良好的品位与正确的判断能力。没有明察和恰恰的选择，其中涉及两种才干：能选择才干和能做出最好选择的才干。许多人才智丰足精微，判断缜密勤奋而且见多识广，但一旦面临选择就常常落败。他们总是做出最坏的选择，仿佛想要显露他们做错误的本领似的。善于选择，是上天赐予人的最伟大的禀赋之一。

人生的选择作文15

人生犹如一条漫长的道路，它曲折、坎坷，也有着过多的分歧点。面对这些岔路，我们难免会犹豫不决，担心“一失足成千古恨”，可是无论你多么无奈，都必须进行选择。

我不禁想起了考试时做的选择题，有一道令你绞尽脑汁、冥思苦想也无法下定论的题目。人的思想是瞬息万变的，一开始你觉得应该是这个答案正确，而就在你准备提笔时，却又发现另一个答案更顺眼些，甚至还有其它答案你都想选……此时此刻，你能填进括号中的，却只有一个。你唯有忍痛割爱，作出惨酷的决定。

通用变频器的应用技术简述 篇3

本文介绍了当今变频器控制技术在社会工业各个环节的应用和发展情况, 全面分析了目前变频器的技术发展方向, 并且从变频器的高性能化、环保化、网络化等方面进行了详细的分析。

一、发展过程

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置, 实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流、过压、过载保护等功能。变频器是一种强电和弱电综合的控制装置, 其共性的关键技术包括、变流技术与控制技术两方面。前者主要涉及电力电子器件的应用、电路拓扑结构与PWM控制等问题;后者研究电动机控制理论与控制技术实用化等问题。

变频器的控制方式主要有:正弦脉宽调制 (SPWM) 控制方式、电压空间矢量 (SVPWM) 控制方式、矢量控制 (VC) 方式、直接转矩控制 (DTC) 方式、矩阵式交-交控制方式。今天变频器的控制方式主要有矢量控制与直接转矩控制, 而控制技术上则从模拟量控制发展到了全数字控制与网络控制, 变频器的速度控制性能大幅度提高, 转矩控制与位置控制功能正逐步完善。

二、技术特点

变频器作为一种面向交流感应电动机的通用控制装置, 与其他控制装置比较, 具有以下明显的技术特点: (1) 多种控制方式兼容。矢量控制、v/f控制与直接转矩控制各有各的特点与适用范围, 目前还没有适应所有控制方式的共同优点的技术。因此, 现代变频器一般可兼容多种控制方式, 使用时可通过参数的设定选择所需要的控制方式。 (2) 开环/闭环通用。所谓闭环控制技术就是通过反馈回路消除稳态误差, 提高精度, 但同时带来了系统稳定性问题。为适应不同的控制要求, 现代变频器一般采用开环/闭环通用的结构形式, 开环变频器只要简单地增加闭环接口便可实现闭环控制。

三、发展方向

以前变频器的研究主要集中于电力电子器件的应用、电路拓扑结构及控制理论与方法上, 并使动态性能与控制精度得到了大幅度提高。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用及控制技术的发展, 变频器的性能价格比越来越高, 体积越来越小, 高性能化、环保化、网络化已成为现代变频器发展的必然趋势。

(一) 高性能化

变频器的控制方式正由标量控制 (Ulf控制和转差频率控制) 向高动态性能的矢量控制和直接转矩控制发展。微处理器技术的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。变频控制理论与技术发展经历了v/f控制、矢量控制与直接转矩控制三个阶段。

V/f=C的正弦脉宽调制控制方式是一种经典控制理论。其特点是控制电路简单, 成本较低, 机械特性硬度较好, 能够满足一般传动的平滑调速要求, 在产业的各个领域得到广泛应用。但是, 这种控制方式在低频时由于输出电压过低, 转矩受定子电阻压降的影响比较显著, 使输出最大转矩减少。

电压空间矢量控制理论的基本出发点是将感应电动机等效为直流电动机, 该理论通过坐标变换将定子电流分解为转矩电流Iq′和励磁电流Id (两个独立分量, 实现了磁通与转矩的解耦) 。矢量控制需要进行坐标变换, 解耦得到的励磁电流Id对应转子磁链, 故又称“坐标变换矢量控制”或“转子磁场定向控制”。但是这种控制方式环节较多, 且没有引入转矩的调节, 所以系统性能没有得到根本改变。

直接转矩控制理论是基于定子电压的转矩控制方案。理论证明了在忽略定子电阻影响时, 定子磁链矢量的运动方向与定子电压方向一致, 且旋转速度决定于定子电压幅值, 因此, 可利用空间矢量分析法在定子坐标系下计算出感应电动机的转矩。目前该技术已经成功应用在电力机车牵引的大功率交流传动上, 它不需要将交流电动机等效为直流电动机, 因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算, 它不需要模仿直流电动机的控制, 也不需要为解耦而简化交流电动机的教学模型。

(二) 通用变频器的环保化

变频器在运行过程中, 由于内部采用相控整流和可控硅二极管整流, 故使输入电流波形发生严重畸变, 不但大大降低了系统的功率因数, 还会引起严重的高次谐波污染。另外, 在使用过程中, 由于电流和电压的急剧变化, 会给周围的其他电子设备造成严重的电磁干扰。

变频器的环保化主要包括减小电网网侧各种谐波、提高功率因数、节能降噪、缩小体积等方面的内容。以上问题主要与电路回路有关, 需要通过应用新型电力电子器件与电路拓扑结构解决。

1. 电力电子器件的应用

电力电子器件是变流技术的基础元件, 变频整流与逆变主回路都要采用电力电子器件。理想力电子器件应具有载流密度大、通压降小;耐压控制容易;工作频率高、开关速度快的特点。

随着电子技术的不断发展, 使用SCR、GT0和IGBT等的静止无功补偿装置得到了长足的发展。其中, 以静止无功发生器最为优越。它具有调节速度快、运行范围宽的优点, 而且在采用多重化、多电平或PWM技术等措施后, 可大大地减少补偿电流中的谐波含量。更重要的是:静止无功发生器使用的电抗器和电容元件小, 大大缩小了装置的体积和成本。它代表着动态无功补偿装置的发展方向。

2. 拓扑结构的改进

变频器主电路的拓扑结构为:变频器的网侧变流器对于低压、小容量的常采用6脉冲变流器;对中压、大容量的常采用多重化12脉冲以上的变流器;负载侧变流器对低压、小容量的常采用两电平的桥式逆变器;对中压、大容量的采用多电平逆变器。降低变频器的噪声是环保化的重要内容之一。变频器噪声包括电磁干扰与音频干扰 (噪声) 两大方面降低电磁干扰方法主要有:在进线与电枢线上安装电抗器、采用屏蔽电缆、安装EMC滤波器、零相电抗器等;变频器的音频干扰通常需要调整PWM载波频率实现。现代变频器采用了柔性PWM控制技术 (Soft-PWM) , 通过PWM载波频率的自动调整来回避敏感区。柔性PWM控制技术不仅可以降低噪声、限制射频干扰, 而且具有减小开关损耗、保护功率器件的作用。当变频器在低频满负载工作时, 过高的PWM频率将导致逆变功率器件的损耗大幅度增加, 而采用柔性PWM控制技术的变频器可在重载 (大于85%Me) 与低频 (小于6Hz) 时, 自动降低PWM载波频率以保护器件。

(三) 通用变频器的网络化

随着电子信息技术的发展, 网络控制已经成为所有自动化控制装置的必备功能之一。通过网络总线连接, 变频器可以作为网络从站纳入现场总线网, 由主站进行集中、统一控制, 这样不仅有利于制造业的信息化与自动化, 而且可以节省现场配线、简化系统结构。变频器采用数字化控制后已具备了网络控制的前提条件, 它完全可以像其他自动化装置那样实现网络控制。现在的变频器网络功能只局限于“点到点”的数据通信和借助专用软件的监控、调试等简单功能, 网络链接则需要通过专门的选件模块实现。

四、结语

变频器自二十世纪六七十年代诞生以来, 经过30多年的发展其应用领域正在不断扩大, 发展前景广阔。变频技术作为高新技术、基础技术和节能技术, 已经渗透到经济领域的所有技术部门中。我国在变频技术方面应积极开展如下工作: (1) 应用变频技术来改造传统的产业, 节约能源及提高产品质量, 获得较好的经济效益和社会效益; (2) 大力发展变频技术, 必须把我国变频技术提高到一个新水平, 缩小与世界先进水平的差距, 提高自主开发能力, 满足国民经济重点工程建设和市场的需求。

参考文献

[1]李方圆.变频器原理与维修.机械工业出版社.

通用变频器的选择 篇4

1 通用变频器

通用变频器是由主电路和控制电路组成。控制电路主要由中央处理器 (CPU) 、数字信号处理器 (DSP) 、A/D和D/A转换电路、I/O接口电路、通信接口电路、输出信号检测电路、数字操作盘电路及控制电源等组成。在通用变频器的发展过程中, 上述电路技术也不断地更新。现阶段, 市面上出现新型电子器件以及高性能的微处理器, 并且现代控制技术在不断发展和技术更新, 使通用变频器技术不断地发生飞跃性的变化, 性能价格比越来越高, 体积越来越小。各生产厂商为了使自己的产品永远是最新产品而不断探索, 正努力实现产品的小型化、容量化、高性能化以及智能化和多功能化, 并且通用变频器技术将会随着与通用变频器相关技术的发展而进一步发展。通用变频器 (Toshiba通用型VFS15) 示例如图1所示。

2 关键性技术分析

2.1 死区补偿技术

现阶段, 通用变频器在死区补偿方面, 主要采用的是电压反馈型补偿方法。该方法的工作原理, 将指令输出的电压与电压脉宽调制变频器实际输出电压进行比较, 将比较得出的差值作为补偿值, 并且与指令输出电压值相加, 最终得到新的电压指令。从输出电压的角度分析, 准闭环控制是该控制方法的主要思想, 由于死区时间致使电压出现的偏差原则上可以得到消除, 并且能够保证在不受电流变化的影响下得到有效补偿。但是, 该方法的突出缺点是线路电压检测技术很复杂, 并且对线路电压检测精度要求很高, 要想得到良好的补偿效果, 需要确保时间不滞后。

2.2 滑差补偿技术

通用变频器异步电机的滑差值大小, 受到电压输入频率的影响, 频率大时滑差小, 频率小时滑差大, 这种关系在滑差频率补偿方面, 尤其是其在低频率运行时能够发挥重要作用。现阶段, 滑差补偿技术采用的最直接的方法是以转矩计算值作为基础, 减少电流或者是增加额定值, 最终目的是为了补偿速降, 但是对于具体的补偿值, 需要参考电机相关参数和电流值进行确定, 比如:电机的电感和电阻等。电机的这些参数会受到温度变化的影响, 温度的变化会使其范围增大, 其范围可达到100%。该种补偿方法的突出缺点是稳定性不高。目前比较先进的滑差补偿方法是基于转子磁场的定向控制补偿。

2.3 能量回馈技术

通用变频器两侧可以进行单元能量回馈, 电机处于电动运行状态时, 会自动封锁逆变器的开关管, 电机处于发电状态时, 电机直流侧的能量回馈会不断升高直流母线的电压, 并且当其的电压值超过电网线的电压峰值时, 整流桥在反电压的作用下关断, 如果直流母线电压持续升高, 逆变器就会在其电压值超过自身工作电压的情况下开始工作, 将直流母线直流侧的能量回馈到电网中, 最终达到能量回馈的目的。

2.4 脉冲优化管理的技术

通用变频器的信号脉冲与功率脉冲相互作用时, 就会自动分析驱动以及主电路中的脉冲序列和脉冲产生的瞬间现象, 并且会自动分析变频系统中的动态换流过程, 针对脉宽最小的单位进行单管, 按照最小脉宽等对交换电流的思想进行, 在此基础上, 自动确定脉冲管理方法, 常用的脉冲管理方法有预励磁技术、最小脉宽等。针对变频器存在的单独开关器件工作时间过短, 致使器件需要承受直流母线电压的现象, 采取的主要措施是要对参数控制脉冲和离散型同步之间产生矛盾进行有效解决。

3 总结

综上所述, 通用变频器变频系统的调速关键技术有很多种, 但是都存在的一定的不足之处, 还有很多需要改进的地方, 需要我们对这些技术的工作原理进行全面了解, 考虑变频器的实际工作状况和环境, 采用不同的变频调速技术进行变频器设计。当前人们对电网的安全稳定性能要求越来越高, 对供电可靠性要求也越来越高。因此, 需要加大对变频器调速技术的研究力度, 努力研究一些新型的变频调速技术, 对于提高电力系统运行的安全和稳定性, 提高供电质量有着极大的促进作用, 促进电力系统健康稳定发展。

摘要：随着科技的发展, 通用变频器在电网中应用广泛, 在电网安全稳定运行以及提高供电可靠性方面, 具有重要作用。要想提高通用变频器的性能, 需要在分析相关关键技术的基础上, 加大对其调速系统关键技术的研究力度。本文对通用变频器的调速系统关键技术进行分析, 目的在于使人们全面了解通用变频器调速系统关键技术, 促进通用变频器调速系统关键技术的发展。

关键词：变频器,调速系统,技术,分析

参考文献

[1]卢博.双馈电动机转子侧变频调速与节能控制技术研究[D].沈阳:沈阳工业大学, 2012.

[2]赵争鸣.高压大容量变频调速系统关键技术分析与研究[J].中国科学, 2009 (03) .

[3]景军锋, 康雪娟.基于单片机和SA4828通用变频器的设计[J].微计算机信息, 2009 (35) .

通用型变频器在起重设备中的应用 篇5

关键词：变频器,交流电动机,起重机,转矩特性,转速特性

变频器越来越多地被应用于中小型起重设备。对于现场设备中的中小型起重机来说, 它们的起重单重往往不大, 一般为15～20 t;运行距离也相对较短, 20～30 m。随着变频调速技术的发展, 原来使用直流电动机才能满足的调速要求现在也可以通过交流电动机来实现。因此, 利用通用型变频器来完成老起重设备的电控改造成为经济、可靠的选择。本文就对变频器在起重设备中的实际应用作出了探索性分析。

1 电气控制

起重机一般分为行走机构、起升机构这2部分, 个别起重机还存在主卷回转机构。这里就一般情况给予讨论。

1.1 行走控制

行走机构是指吊车在空载和重载情况下车体横向移动的机构, 这种机构要求电动机具有较高的加减速特性及速度稳定特性, 但在力矩方面一般要求不是太高, 仅限于一、三2个象限, 因此控制要求不太高, 在操作器上只做2个方向加减速控制就足够了。具体来讲, 要在主令控制器上设置正反向、档位输出等节点, 一般3档速度足够。需要引起重视的是, 在起重机横向移动时, 如果不能有效控制平衡, 会发生重物摇摆现象, 严重时甚至导致脱钩造成设备、人身伤害, 因此要把行走电机控制得尽量平滑, 减少横向摆动。对于变频器, 要把各个档位之间的速度变化尽量设置平滑, 而且加速时间尽量不要太短, 以免启动瞬间造成重物偏移现象;对于减速过程也要尽量使之平滑, 等速度接近0时才抱闸, 这样才能防止摆幅过大。

1.2 起升控制

起升机构的控制则要复杂一些, 因为电动机在下降时工作于再生制动状况下。而且无论起升下降, 其电动机都要在抱闸动作以前输出一定的力矩来抱住重物, 使其不会由于自身重力下落 (俗称“溜钩”) 。溜钩的发生是十分危险的, 不仅会损坏设备, 而且会造成人身伤害。当变频器输出足够力矩时, 才能通过控制命令让抱闸动作, 以防止溜钩。变频器的转矩预输出特性使得不再需要老操作把, 而可直接与行走机构的通用。因此, 两者在控制线路上是完全一样的, 所要完成的功能完全由内部参数实现。

2 参数化调试

参数化设计是现在变频器发展的主要方向之一, 许多变频器都针对不同的应用情况设计了不同的参数。参数又可以分为不同的编组, 例如电机型号参数组、通信参数组、数字输入输出等。一般而言, 变频器在起重机中应用时, 各个参数组都会有所涉及。

2.1 电机控制类型

这是用以选择电动机控制模型的参数, 一般包括: (1) 开环磁通矢量控制 (包括电压和电流) , 适用于多台电机并联; (2) 开环V/F控制; (3) 闭环V/F控制; (4) 闭环磁通矢量控制 (包括电压和电流) ; (5) 转矩控制。

通过不同的控制方式可以获得不同的转矩转速特性及控制效果, 例如大车最好采用 (2) 型控制, 而卷扬最好采用 (4) 型。具体细节我们将在后面的“转矩及转速”中作深入探讨。

2.2 制动

制动分为直流制动、交流制动及机械制动。

2.2.1 直流制动

当电动机速度反馈值达到一个数值以内时, 切入直流制动电流, 以实现保持电动机转矩或预热电机的功能。电流的大小一般以电动机额定电流的百分比来设置输入。为了防止变频器直流侧电压过高, 一般外部要设置制动电阻器, 但电阻器必须在配备了制动单元的变频器上才能使用。设P为电阻器额定功率, T为工作周期, R为电阻器电阻, 则电阻器的选择一般有如下经验公式: (1) 对于200～240 V的设备, P= (3902×T) / (R×120) ; (2) 对于380～480 V的设备, P= (7782×T) / (R×120) ; (3) 对于380～500 V的设备, P= (8102×T) / (R×120) ; (4) 对于575～600 V的设备, P= (9432×T) / (R×120) 。

2.2.2 交流制动

在不使用电阻器制动的场合下, 采用交流制动, 即给电动机加上交流制动转矩来保持电机的转矩性能。一般情况下, 这种制动方式只在个别变频器上能够施行, 大多数变频器不具备此项功能, 且其仅在磁通矢量控制模式下有效, 制动效果也不如直流制动明显。

2.2.3 机械制动 (外部抱闸制动)

最有效的制动方式是通过变频器的逻辑控制能力, 来完成变频器与抱闸之间的时序逻辑配合。一般情况下, 当变频器输出足够力矩时, 才使抱闸动作释放电动机, 即延时动作。这样可以解决电动机在启动瞬间反抗力矩太大的问题。如果变频器的输出力矩降低到一定程度, 可以立即使机械制动动作, 即提前动作, 以防重物下滑。这些都是可以通过变频器进行调整并优化的。同时, 如果变频器进入故障状态, 要立即使机械制动动作, 在安全停止期间也应如此。

2.3 运行指令

一般变频器都支持多种运行指令输入方法, 常见的有数字式操作器、控制回路端子、通信卡等。一般都选择控制回路端子来进行控制。

2.4 停止方式

被指令停止时, 变频器一般有4种停止方法: (1) 减速停止; (2) 自由滑行停止; (3) 全领域直流制动停止; (4) 带时间限制的自由滑行停止。减速停止时, 变频器按照设定的减速曲线减速停止, 当输出频率低于直流制动门限值时, 切入直流制动电流。自由滑行停止时, 一旦运行指令消失, 变频器将输出电流立即停止。直流注入制动停止时, 变频器在运行指令撤消后经过一段很短时间 (基极封锁) 切入直流制动电流直至电机停止。带时间限制的自由滑行停止时, 变频器在下一个运行指令来之前, 有一个时间限制 (停止时间) , 在此期间运行指令不再有效。综合以上几种方式, 起重机最好选择直流制动停止方式, 其他几种方式都不适合于重物起吊的频繁操作。

2.5 加减速特性

加减速特性也即加减速时间及防止失速的功能, 加减速时间是指输出从0变为100%时所需的时间, 一般对应变频器的加减速时间参数。在起吊重物时, 如果负载太大, 会使加减速中的电机由于滑差率增大而造成失速现象。为了一定程度上防止失速现象的发生, 在变频器加减速阶段可以使变频器在输出到一定频率时不按照加减速曲线运行, 而是按照设定值保持当前输出一定时间后, 继续按照曲线加减速。

3 转矩及转速

转矩及转速特性也就是电动机的机械特性, 其意义为电动机转矩在不同转速下的表现。

3.1 机械特性构造

在电动机固有机械特性曲线里, 只有在第一、二象限中转差很小的一部分区域里, 电动机才是工作在自稳定状态的, 也就是说, 在此稳定工作区域内改变电动机参数会使电动机自发地过渡到一个新的稳定状态点。但如果只在原有机械特性上做文章, 显然转速变化范围太小了, 不能满足我们的调速要求。因此, 要在更宽范围内实现调速, 就有必要在理想空载转速点上做文章。

已知电动机理想空载转速为定子磁场旋转速度, 也即N=60f/p, 可见空载转速与频率有关, 只要改变了频率, 就能获得新的稳定运行曲线, 而不断改变理想空载转速点, 就能获得非常平滑的调速曲线。从几何角度看, 构建出一系列纵向平移型机械特性就是我们变频调速的目的。当然, 只改变频率确实能使理想空载点发生移动, 但是电磁转矩和转速差也是我们需要考虑的地方。

3.2 矢量控制和转矩控制

矢量控制方式的基本控制思路是, 将定子电流含有的励磁和转矩2个矢量分离并进行调节控制, 然后合并转换, 最终变为对变频器的控制信号。实际控制过程中, 它分为转子磁场定向型矢量控制、转差频率控制型矢量控制, 但基本上都是闭环控制。比起基于电动机稳态模型的电压频率控制, 它能够大大改善动态运行性能。

直接转矩控制模式中, 利用空间电压矢量在磁通圆内侧或外侧作用来改变磁通, 利用有效电压空间矢量的加速作用和零矢量的减速作用来增加或降低电磁转矩, 这就是该模式的控制手段。利用磁链的电压或电流模型, 通过比较发出增加或减小磁链的命令;利用电磁转矩模型, 通过比较发出增加或减小转矩的命令, 2种指令的组合产生开关组合状态切换, 就实现了转矩控制。

控制模式中, 电压频率控制最为简单, 矢量控制模式的稳态性能最好, 但动态性能却是直接转矩控制模式最优。对于一般应用, 电压频率能够满足大多数要求, 稳态性能要求较高的场合适用矢量控制, 动态响应要求高的则比较适合使用直接转矩控制。

4 结语

通用型变频器具有非常丰富的参数调整选项, 可以按照控制要求进行复杂的控制设计。同时也可以按照不同的调速要求, 来调整变频器的控制特性, 使交流电动机始终工作在需要的状态下。比起老的控制方式, 它有非常大的优越性, 完全能够满足许多起重设备的调速需要。由于不需要老式调速装置的大量节点, 它也使设备使用寿命大大增加, 而且方便维护和管理, 因此, 通用型变频器取代老式起重设备控制手段, 成为了流行的控制方式。

参考文献

[1]王树.变频调速系统设计与应用.北京:机械工业出版社, 2006

论通用变频器常见问题及处理措施 篇6

尤其是在我国经济发展日渐迅速的情况下, 变频技术得到了更加广泛和深入的应用, 变频器在带给我们极大便利的同时也面临着较大的使用难题, 主要是指变频器因为长期的使用和运行或者是操作不当在成变频器使用寿命下降, 严重的可能产生经济损失。

因此分析通用变频器的常见问题, 对于更好地提出修复措施具有重要意义。

1 变频器的常见问题

1.1 过载故障

所谓过载故障是指由于变频器的使用过度, 在使用过程中因为电流和电压等造成加速时间不够, 负载过重。变频器长时间的使用会造成电器内部的压力过大, 运转速率过高, 形成机器负担。

针对这类故障, 主要是采用将变频器的制动时间和加速时间延长, 对电网中的电压予以及时的检查和修复, 一旦发现过度使用的情况, 就要转换大功率的电动机, 并且对变频器的机械零件进行及时处理。

1.2 温度过高的问题

温度过高时变频器面临的主要问题之一, 其产生的原因主要是由于变频器内部的的大功率的电力半导体原件的发热和在高温环境下的过度运行。

温度过高的变频器容易造成机械的内部温度过高, 造成整体运行的不通畅和不安全。针对变频器温度过高的问题, 常常需要采用通风散热的措施来缓解。

1.3 参数设置类的问题

参数类问题主要就是指变频器在使用中每个参数会设定一个默认值, 参数的设定是要根据客观环境和具体情况来的, 如果设定不当则可能直接导致变频器的使用过程中出现故障。

1.4 过电流问题

过电流问题也称为过电流故障, 包括了加速、减速以及恒速等过电流问题, 导致过电流故障的原因主要是来自在变频器使用过程中的负载分配的不协调以及流速问题。

针对这类问题需要及时检查线路是否安全, 并且根据具体情况查看过电流的具体情况。

1.5 电压类故障

电压类故障在变频器使用过程中发生的频率较高, 主要是变频器电动机的实际转速与同步转速相比明显较高。具体来说其故障产生主要分为两种情况:

一种是指当变频器处于无制动斩波单元或者是能量回馈单元的情况下, 如果在变频器中的直流回路电压和正常范围的值相比明显偏高, 则就会产生故障, 造成变频器的使用难题;

一种是在多台电动机在使用过程中没有进行负载分配, 从而造成过电压故障。

2 通针对通用变频器常见问题的应对措施

2.1 做好检修和维修工作

变频器的使用是具有周期性的, 为了保证变频器使用的安全性能以及其运行过程的稳定性, 就需要通过对变频器进行适当的定期的维护和检修, 一方面可以延长变频器的使用寿命, 一方面也可以避免故障的产生, 具体来说需要做好以下几点:

首先, 需要及时检测变频器的通风道口是否顺畅, 要及时清理其中的异物, 要防止异物堵塞, 总的来说就是要保证整个变频器通风口的通畅, 对变频器中的灰层杂物做好及时的清扫工作。

其次, 变频器要经常周期性的让其保持空载运行, 尤其是针对长时间闲置的变频器, 为了延长机器寿命和提高变频器的工作性能, 可以适当保持变频器的空转, 从而避免变频器因为长时间不用而损坏。

最后是要做好变频器绝缘部分的检修, 尤其是在防水以及防湿方面要做好及时的维护, 一旦发现腐蚀和变形等问题及时予以修补。

2.2 加强管理

强化日常的管理对于延长变频器的使用寿命具有非常重要的意义, 加强日常管理就是指在使用的过程中以及使用后对变频器进行管理, 检查是否存在问题和故障, 并且针对这些故障提出正确的应对方法, 尤其是在现代变频器技术发展迅速地背景下, 各种变频器纷纷涌现出来, 对变频器的管理也需要放入日常工作中去, 周期性和长期性的保持对变频器的维护。具体来说, 要加强变频器的日常管理需要做到以下几点。

1) 要从外观上对变频器进行检测和观察, 主要包括了外观指示灯和显示灯以及工作运行中的指示灯情况以及操作面板的任务控制情况, 对于使用过程中的变频器外观做好观察和记录工作。

2) 要检查变频器中的电流、电压等是否处于正常值范围内, 尤其是在防止变频器的过载故障中, 对电压和电流的维护显得尤为重要。对电流电压回路做好跟踪监测, 一旦发现异常就要及时采取措施, 防止故障扩散, 引起整个变频器的故障和问题。

3) 要对变频器的基本线路和电源设备等做好跟踪检查工作, 一方面可以确保线路的正常运行, 一方面对于防止变频器故障具有重要意义, 通过线路监测能够及时把握线路的运行情况。

4) 要确保冷却风机是否能够正常正常使用, 冷却风机由于其构造和本身的结构, 非常容易受到周围环境的影响, 例如油脂和灰尘等, 对冷却风机的危害性是极大的, 灰尘和油污过多都会造成冷却风机的堵塞, 影响变频器散热, 从而导致变频器使用过程中因为温度过高引起的故障。因此, 要通过定期的检查和清理, 岁冷却风机中的灰尘和油污及时清理, 保证通风和排风的顺畅。

5) 要对变频器使用过程中的散热和导热功能进行检测, 在设备运行状态下, 观察散热器是否存在问题, 从而能够进行及时散热, 防止温度过高。散热器的维护和日常管理主要在于清理灰尘和检查散热功能是否完好。

6) 安装环境和使用环境也会对变频器的使用情况和效用产生较大的影响, 在安装环境的选择上尽可能使其符合变频器的基本安装质量和规范, 通过科学合理的安装环境, 优化变频器功能的发挥, 在环境选择上尽量避免潮湿和灰尘较多的环境。

3 结语

综上所述, 随着现代电子和技术的飞速发展, 以及现代化的电子科技技术的不断革新, 变频器的使用范围更加广泛, 并且深入, 发现各种新型变频器的问题和故障是目前解决变频器问题的关键。要提高变频器维护技术, 首先就是要保障相关工作人员应该具有整体上的变频器工作原理意识, 在以预防和防御故障的思想为基础的理念下, 加强对变频器的日常管理和维护, 延长变频器的工作和使用寿命, (下转第86页) (上接第84页) 提高经济效益。

参考文献

[1]孙兴德.探讨通用变频器的故障原因及维护方法[J].科技创新与应用, 2012.

[2]李永明.变频器的常见故障现象和处理方法[J].啤酒科技, 2012.

[3]陶国祥.变频器故障与变频器工作原理[J].冶金设备管理与维修, 2012.

[4]薛香莲.变频器的主要故障及处理方法[J].中国盐业, 2011.

[5]孙国彬.浅议国产变频器的选用与操作注意要点[J].变频器世界, 2011.

通用变频器的选择 篇7

广东三向教学仪器制造有限公司生产的SX-608D是为维修电工技师、高级技师的职业培训与技能鉴定而设计的, 集PLC、变频器、触摸屏、工业网络、传感器、计算机及多媒体于一体的新技术、新工艺的标准化实训设备[1]。该设备是笔者学校开展维修电工高级工、技师、高级技师培训的主要设备之一。

众所周知, 通用变频器的运行方式有面板控制、外部控制、通讯控制等方式, 同时频率给定也有面板给定、模拟量给定、通讯给定等方式。笔者在使用SX-608D实训平台 (变频器选用的是日本三菱公司生产的FR-A700系列通用高性能变频器) 开展“变频技术”实训教学时, 有学生提出能否用所学的单片机来对变频器进行控制的问题。普通单片机相对于PLC及其DA模块, 在价格上具有十分明显的优势, 为帮助、引导学生实现单片机对变频器的控制, 激发其学习兴趣, 笔者设计了一块简单的STC单片机实验板, 并以此为基础, 并设计了“基于单片机实现对变频器的自动控制”课题, 作为高技层次学生的实训课题。

1 控制原理

单片机选用STC生产的STC15F2K60S2[2]。该单片机是STC生产的单时钟/机器周期 (1T) 的单片机, 内部集成高精度R/C时钟 (±0.3%) , ISP编程时5 MHz~35 MHz宽范围可设置, 可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路 (内部已集成高可靠复位电路, ISP编程时8级门槛电压可选) , 具备3路CCP/PWM/PCA。本文就是利用单片机内部的PWM模块, 通过外接RC滤波电路, 实现廉价而适用的DA功能, 用以对变频器的频率给定。相应的控制原理如图1所示。

图1中, 使用普通I/O输出正转信号、反转信号的控制信号。特别说明:正转信号与反转信号是互逆的, 一般先关后开, 避免同时打开。由于STC单片机本身并无DAC模块, 但具备了3路的CCP/PWM/PCA, 通过查阅数据手册及其他文献可知, PWM可转换为DAC, 实现模拟电压输出功能[2,3]。PWM的占空比0-100%通过程序连续可调, 经过“PWM整形—RC滤波—功率放大”后, 即可实现输出0~5 V模拟电压, 作为变频器的电压给定信号, 从而实现自动调速功能。

2 控制实现

(1) 变频器设置

要实现对变频器的控制, 必须合理设置变频器相关参数[4]。同时为避免其他操作导致参数异常, 建议在实训前, 执行“ALLC=1”操作, 将所有参数恢复为出厂值, 断电, 重新上电后设置其他相关参数设置如表1所示。设置完毕后, 变频器处于“EXT”运行模式, 面板上的“EXT”指示灯常亮, 此时可通过外部控制端子实现对变频器的控制。

(2) 单片机程序

STC单片机的硬件PWM分辨率较低, 只有8位, 将0~100%的占空比分为256级, 对应数值0~255。为实现更高分辨率的PWM可采用软件方式来实现9~16位软件PWM[2]。本设计直接使用硬件PWM方式, 用户只有需要变更占空比时才需要对PWM模块进行操作, 其他时候无需做任何干预, 使用起来十分方便。通过对PWM信号的整形、滤波以及功率放大等操作, 即将0~100%占空比化为0~5V输出。这里只介绍几个主要函数并给出注释。

1) PWM模块初始化

使用模块0, 设置为8位PWM模式, 禁止中断。详细初始化代码和注释如图2所示。

2) PWM占空比更新

当需要调速时, 只要简单地修改CCAP0H寄存器, 当一个PWM周期结束, 可自动将CCAP0H赋值给CCAP0L, 实现占空比的无扰更新。详细代码及注释如图3所示。

3) 变频器启停控制

假定使用P1.0作为STF控制信号, P1.1作为STR控制信号, 并且都以低电平为输出有效。变频器启停控制代码如图4所示。

(3) 联机调试

以正转为例, 分别测试占空比为10%、25%、50%、75%、100%等情形, 变频器均能很好地给予响应, 对应关系如表2所示。

3 结束语

本文给出利用STC单片机实现对变频器的运行控制、频率调节, 通过在SX-608D实训平台上验证, 取得了较好的控制效果。但需要特别指出的是, 本设计若要改进为实际工业控制器, 必须考虑抗干扰、强弱电隔离保护等现实问题。

参考文献

[1]广东三向教学仪器制造有限公司.SX-608D使用说明书[Z].2007.

[2]宏晶科技.STC15系列单片机数据手册[Z].2014.

[3]秦健.一种基于PWM的电压输出DAC电路设计[J].现代电子技术, 2004 (14) :81-83.

变频器的正确选择与故障分析 篇8

(1) 驱动控制方式:恒压或恒流斩波驱动控制。

(2) 变频器带负载类型:注意负载的特性曲线, 特性曲线决定了应用的方式。

(3) 变频器与负载匹配。1) 电流匹配:通常变频器、负载额定电流与电机额定电流相匹配。如:深水泵等特殊的负载则需要参考电机参数, 以最大电流确定变频器过载能力和电流;2) 电压匹配:变频器额定电压与负载额定电压相匹配;3) 变频器的转矩匹配:在有减速装置或恒转矩负载的情况下可能发生。

(4) 变频器驱动高速电机:高速电机电抗小, 高次谐波增加, 输出电流增大。用于高速电机的变频器容量, 其应大于普通电机容量。

(5) 变频器远距离电缆运行:此时需要抑制长电缆对地耦合电容的影响。通常变频器容量要留有一定的余量或输出端带电抗器, 以避免变频器出力不足。由于增加变频器到电动机的导线距离, 输出电抗器可以有效抑制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压, 减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。

(6) 变频器的特殊应用场合:极端气候如高海拔、高温会引起变频器的降容, 变频器容量选型应提高一个规格。1) 变频器通常选择:以电机最大输出电流值作为变频器选择的依据, 电机的额定功率可作为初选参数。2) 当一台变频器拖多台电机:控制方式必须为v/f, 不能用矢量控制;变频器容量应大于等于电机容量, 具体放量视负载特性而定。3) 变频器驱动齿轮减速电动机:使用范围受齿轮转动部分的润滑方式制约。润滑油方式时, 在不超过额定转速范围内没有限制, 否则有可能发生润滑油耗尽的情况。因此, 应严格控制电动机高转运速。

(7) 变频器与电机的距离匹配:1) 变频器与电机的距离应尽可能短, 以减小电缆的对地电容, 减少干扰源。2) 控制电缆选用屏蔽电缆, 动力电缆应采用穿管屏蔽。主电缆应独立敷设, 与其它电缆分开, 其敷设的距离应大于0.5 m。尽可能避免电机电缆与其他控制电缆平行敷设, 从而减少变频器输出的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉, 应尽可能按上下90°交叉敷设。

2 变频器控制原理图设计

2.1 变频器工作温度

由于变频器内部采用了大量大功率的电子元件, 极易受到工作环境温度的影响, 环境温度一般要求在0～55℃较为合适, 但为了保证运行安全、可靠, 所以应考虑留有余量, 能控制在40℃以下最好。柜内可控元件反向电压应大于姨2倍额定电压。在控制柜中, 变频器一般选择安装在柜体上部, 并满足厂家安装说明书中的要求, 同时变频器的底部不允许安装发热元件或易发热的元件, 并预留有一定空间以利于散热。

2.2 环境温度

高温、潮湿、温差大的环境, 变频器内部易出现结露, 降低其绝缘性, 甚至可能引发短路事故。因此, 在柜中增加电加热器, 以消除潮湿、结露给设备和导线带来绝缘性降低的影响很有必要。在地下室或水处理间, 湿度较大。所以在选用时应特别注意。

2.3 在腐蚀性气体的环境下使用

如果气体浓度较大, 不仅会加速塑料器件的老化, 降低其绝缘性, 而且还能腐蚀元器件的引线甚至印刷电路板等。

2.4 控制柜防潮、防滴水

控制柜通常设置在地下室和有通风的窗台下, 一是防潮加热;二是要防止在窗台飘雨, 上部楼板滴水。常常时有发生因窗台飘雨和楼板滴水, 造成控制柜电子元件受潮而不能运行, 防止发生短路等严重事故。

2.5 电磁波干扰

变频器在运行中由于整流的逆变的过程, 周边产生了很多的高次谐波, 形成干扰电磁波, 这些电磁波对附近的仪表、仪器等均有影响。因此, 柜内仪表和电子元件, 应该选用金属外壳屏蔽, 避免变频器的干扰, 且所有元器件均可靠接地。此外, 各电气元件、仪器及仪表之间的连线采用屏蔽控制电缆或双绞电缆, 同时屏蔽层可靠接地。

2.6 冲击和振动

变频器控制柜受到冲击和机械振动时, 会引起电气接触不良。火电厂时有这样的问题出现。解决方法, 除了让控制柜远离振动源和冲击源, 提高其机械强度外, 还要增加抗振橡皮垫固定控制柜内外产生振动的电磁开关等元器件。而且每运行一段时间, 应对设备元件进行常规性检查和维护, 发现问题及时处理。

3 电抗器、滤波器、断路器和控制回路

(1) 电抗器的作用:变频器工作时产生的高次谐波可通过电源的输入回路, 返送回交流电网从而影响变频设备。为防止这一现象, 应根据变频器的容量决定电抗器的选择。

(2) 滤波器的作用:减小变频器输出的高次谐波, 安装在变频器的输出端。当变频器与电机远距离连接时, 应安装滤波器。

(3) 断路器的作用:断路器在主回路中常用于过载、缺相保护, 断路器根据变频器的容量选型。一般来说, 除热继电器可用变频器本身的过载保护外, 对断路器还应进行速断和最大过电流来整定, 并配合延时保护。

(4) 控制回路:应有工频-变频手自切换功能, 以便在变频器故障时可根据需要手动切换至工频方式运行。而且输出端不能承受高电压, 工频、变频应具备互锁功能。

4 变频器的接地

变频器正确接地是提高系统安全运行的重要保证, 是抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地电阻越小越好, 接地导线的截面不小于4 mm, 长度不超过5 m。变频器的接地应与动力设备的接地分开, 不能共用一个地体。模拟信号线的屏蔽层应接到变频器的接地端并可靠接地。

4.1 主要电器的选择

(1) 空气断路器和熔断器。断路器:IQN≥ (1.3～1.4) IN。熔断器:IFN≥ (1.5～1.6) IN。

(2) 接触器。KM1选择:IKM≥IN。KM2选择:IKM≥1.1IMN。

(3) 变频器与电动机的导线以及电压降选择。要求:ΔU≤ (2～3) %UN。

例:某电机的主要参数如下:PMN=37 k W, UMN=380 V, IMN=70.3 A。供电距离为:l=100 m, 导线型号截面为:YJV-0.6/1 k V-4×16 mm2。

1) 工频运行:查电工手册:选截面积为16 mm2的导线, 允许长时间运行的电流为83 A。工频运行时, 允许的电压降为:ΔU≤5%×380=19 V。

2) 变频运行允许的电压降为:ΔU≤3%×380=11.4 V。

3) 线路电压降的计算:

式中, R0为单位长度导线的电阻 (mΩ/m) 。查手册得:R0=1.15 mΩ/m。

结论:变频运行时, 导线应加大一个规格, 故选为25 mm2, 较为合适。

5 常见变频器起动故障解决方法

5.1 纠正通道选择

(1) 变频器的控制框图如图1所示。面板 (1) , 主要用于近距离、基本控制;外接控制端子 (2) 和 (3) , 主要用于远距离、多功能控制;通讯接口 (4) , 主要用于多电动机、系统控制。

5.2 加入转差补偿或加大传动比

在拖动系统中由于电动机转差较大, 因此需加入转差补偿或加大传动比。下面以加大传动比来说明。

如图3所示, 调整传动比在实际工作中的应用。

办法1:某电动机, 带重负荷圆周运动, 如图3所示。运行时当达到A点后电动机开始出现过载, 到B点时出现堵转。解决办法: (上限频率为45 Hz) 将传动比加大10%, 在电动机转矩相同的情况下, 负载能力也加大10%。这时的上限频率将加大为49.5 Hz。

办法2:提高下限频率。恒转矩负载运行, 当采用Y系列Y180M-4, 容量18.5 k W, 满载运行频率范围为4～40 Hz, 采用无反馈矢量控制变频调速, 当额定转速为1 470 r/min, 传动比λ=4时, 在最低工作频率 (4 Hz) 时运行不稳定。解决办法:提高下限频率。计算如表1所示。

6 结语

综上所述, 传统的晶体管变频器虽然有易跳闸、不容易再起动、过载能力低等缺点, 但由于第四代电力管IGBT及功率模块的迅速发展, 变频器内部进一步完善了自诊断、防热保护、变频器漏电断路器保护、自动转矩补偿功能、防范起动转矩不足等措施, 有效提高了变频器的安全、稳定、可靠性, 为变频器的普及提供了良好的基础。

此外, 由于变频器配套的软件开发逐步完善, 在变频器内部预先设置常见故障防范措施, 从而使故障解决后能继续保持运行。如:负载转矩过大时能自动调整运行曲线;电机自由停车过程中能再起动;对内部故障自动复位并继续运行, 避免跳闸;检测机械系统的异常转矩, 从而使变频器更广泛地运用在实践中。

本文通过对通用变频器的正确选择及其在运行过程中存在故障的分析, 提出了解决这些问题的实际对策, 供广大工程技术人员参考和借鉴。因本人水平有限, 不足之处敬请业内专家批评指正。

参考文献

[1]吴忠智, 吴加林编著.变频器应用手册.第2版.机械工业出版社, 2003

[2]张燕宾著.变频器调速应用实践.机械工业出版社, 2001