变频器在直流传动纸张卷绕机换代改造的实践与研究文献综述

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1、文献综述变频器在直流传动纸张卷绕机换代改造的实践与研究一、前言早期的造纸机等多数对速度调节控制要求较高的工业设备、传动系统都采用直流调节控制装置，驱动直流电动机进行速度调节控制。直流调节装置大都为模拟器件，调试难度大、稳定性差、故障率高。直流电动机电刷、换向器及测速机损耗大，均为硬接触性磨损；随着变频器技术的发展，特别是矢量技术的出现，极大改善了交流传动的性能与可靠性，本设计采用变频对直流传动的改造进行研究和实践。2主题部分1、卷绕机的发展历史卷绕机有半自动和全自动两个系列,有高速和低速、民用丝用和工业用丝用等不同规格。高速全自动卷绕头是

2、集机械、电气为一体的高科技产品。1988年,日本帝人制机公司在北京国际纺机展览会上,首次展出了6头同时卷绕6根丝的全自动卷绕头。从1989年我国引进全自动卷绕头到2000年底止,国内化纤行业全自动卷绕头市场基本上由德国的巴马格公司,日本的帝人制机、村田、东丽公司和瑞士的立达公司所垄断。1997年,中国纺织科学研究院启动了全自动高速卷绕头的研究工作,经过几年的努力,开发了不同规格的系列化产品,并迅速投放市场,打破了外国公司的垄断地位。2、卷绕机改进的核心卷绕头自控系统的研究是整个设备开发的重要环节。就电气技术本身来说,需要硬件与软件的有机结

3、合.。硬件如变频器等,根据各公司的一般惯例,均采用知名厂家的成熟产品)软件,需要根据生产工艺的求,独立自主地研究和开发。变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，变频调速系统得到了越来越广泛地应用，在变频调速控制系统中产生可调电压和可调频率的逆变电路控制技术是变频调速的核心技术，如何高速有效的对变频调速系统进行控制是本次研究的重点。因此，采用什么样的控制方式及如何对系统进行设计成为我们面临的最大的技术问题和难点。3、变频技术的发展变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限。20世纪60年

4、代以后，电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品。但其调速性能远远无法满足需要。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速的研究得到突破，20世纪80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器技术实用化，商品投入市场，得到了广泛应用。最早的变频器可能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生产和电子技术的优势，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，现已逐渐抢占高端市场。变频器通常分为4部分：整流单元、高容量

5、电容、逆变器和控制器。整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。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、幅度的方波。控制器按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。在交流变频器中使用的非智能控制方式有v／f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。(1)v／f正弦脉宽调制(SPWM)控制方式V／f控制是为了得到理想的转矩一速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都

6、采用这种控制方式。V／f控制变频嚣结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，丽且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。(2)转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在v／f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好

7、的响应特性。(3)电压空问矢量(S￥P硎)控制方式它是以三相波形整体生成效果为I；{『提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。(4)变频器的发展方向预测变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势：驱动

8、的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用