变频器的控制方式及应用

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1、变频器的控制方式及应用摘要:结合国内变频技术的推广应用,阐述了变频器的几种控制方式的技术特性,针对变频器控制方式的合理选用,重点论述了转距控制型变频器的选型和应用中的相关问题。　　关键词:控制方式应用选型注意事项　　:U284.6:A:1007-9416(2011)01-0041-01　　　　1、引言　　变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后,电力电子器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(P－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的P模

2、式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波P模式效果最佳。　　　　2、变频器控制方式　　2.1U/f=C的正弦脉宽调制(SP)控制方式　　其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。　　2.2电压空间矢量(SVP)控制方式　　它是以三相波形整体生成效果为前提,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

3、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。　　2.3矢量控制(VC)方式　　矢量控制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－二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,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),然后模仿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,实

4、现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。　　2.4直接转矩控制(DTC)方式　　1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电

5、动机的磁链和转矩。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数学模型。　　　　3、变频器控制方式的合理选用　　控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多,包括欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器时不要认为档次越高越好,而要按负载的特性,以满足使用要求为准,以便做到量才使用、经济实惠。　　　　4、变频器的外部配置及应注意的问题　　(1)选择合适的外部熔断器,以避免因内部短路对整流器件的损坏变频器的型号确定后,若变

6、频器内部整流电路前没有保护硅器件的快速熔断器,变频器与电源之间应配置符合要求的熔断器和隔离开关,不能用空气断路器代替熔断器和隔离开关。(2)变频器的接地;变频器正确接地是提高系统稳定性,抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好,接地导线的截面不小于4mm,长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开,不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端,另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。(3)电磁干扰问题:变频器在工作中由于整流和变频,周围产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰,而且会产

7、生高次谐波,这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电X络,从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上,需要考虑控制电源的抗干扰措施。　　　　5、常见故障分析　　(1)过流故障。过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均,输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障,说明变频器逆变电路已环,需要更换变频器。(2)过载故障。过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间

8、太短,电X电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电X电压等。(3)欠压。说明变频器电源输入部分有问题,需检查后才可以运行。