变频调速系统的设计

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1、变频调速系统的设计刘美俊变频调速控制系统的应用范围很广，如轧钢机、卷扬机、造纸机等，不同的控制对象有其具体的控制要求；对于动态、静态指标要求比较高的控制系统，在变频调速设计时要求经常利用速度反馈、电流反馈、电压反馈、张力反馈、位置反馈等，通过利用反馈组成一个控制策略优良的自调系统来改善系统的性能。对于动态、静态指标要求不高的生产工艺系统，在变频调速控制系统中也有电流反馈、位置反馈等。但是这些反馈一般都是开关量的，因此这些开关量通常用于变频调速控制系统的保护。在变频调速控制系统中，如果外环是转速环，目前已经具有较为成熟的控制方案

2、。例如变频器采用矢量控制，其转速环的结构和直流调速系统是一样的，可以建立与直流调速系统一样的数学模型，而且控制系统并不复杂，采用PID控制就能够取得较满意的效果。但是如果外环不是转速环，例如外环是位置环或张力环等，尤其是变频器网络系统，控制对象具有多变量、变参数、非线性、强耦合等特点，使得线性PID调节器常常不能胜任，不能使系统在各种工况下都保持设计时的性能指标，也就是说系统的稳定鲁棒性（系统在某种扰动下保持稳定的能力）和品质鲁棒性（系统保持某一品质指标的能力）不是很理想。为了解决常规PID调节器的不足，人们开始把智能控制引入

3、到变频调速控制系统中。智能控制可以不需要精确的数学模型，仿照人的智能，根据系统误差及其变化率来决定控制器的输出，并自动调整控制器。在电气传动系统中引入智能控制方法，可以克服电气传动对象的多变量、变参数、非线性等不利因素，以提高系统的鲁棒性。影响变频调速控制系统性能的因素变频调速控制系统性能是否优良，一般与下述因素有关：（1）同样是一个开环调速系统，所选择的通用变频器型号不同，变频调速控制系统的性能优良程度也不一定相同。即使选择相同的变频器型号，变频器的参数设置不同，其性能优良程度也不会相同。（2）同样是一个闭环变频调速控制系统

4、，所放置的反馈元件位置不同，系统的性能优良程度相差十分明显。即使反馈元件的放置位置相同，反馈元件的型号、质量不同，由抑制定理可知，其性能优良程度也不会相同。所以，反馈信号的真实程度及质量决定着一个闭环变频调速系统的成败。（3）调节器的控制算法、参数设置不同，变频调速控制系统的性能优良程度相差比较大。如果调节器的控制算法选择不合适、参数设置不恰当，闭环变频调速系统有时还不如一个开环控制系统的性能好。因此，设计选择一套控制算法合理、简单、可靠、调试方便和控制精度高的调节器是用户必须特别注意的问题。（4）两个完全一样的变频调速控制系

5、统，如果安装环境不同，可能效果会完全不同。特别是输出电缆布置不合理，不但影响变频调速控制系统性能，还会损坏开关管和驱动电路。除变频器优良程度影响系统的性能外，电动机固有特性的硬度、安装质量也严重影响变频器调速控制系统的性能。异步电动机的选择方法电动机的选择包括电动机类型、型式、额定转速和额定功率的选择，其中主要的是电动机额定功率的选择。通常，选择电动机的步骤如图所示1．电动机类型的选择电动机类型选择的基本原则是：在满足工作机械对于拖动系统要求的前提下，所选电动机应尽可能结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉。因此，在选用电动机

6、种类时，若工作机械对拖动系统无过高要求，应优先考虑选用交流电动机。2．电压等级及转速的选择交流电动机电压等级的选择应考虑运行场所供电电网的电压等级。中等功率以下的交流电动机额定电压一般为380V，大功率交流电动机的额定电压多为3kV或6kV。电动机额定转速的选择是否恰当，关系到电动机的价格和运行效率，甚至关系到生产机械的生产率。对于经常工作于起动、制动状态下的电动机，应考虑额定转速对起动、制动时间和起动、制动过程中能量损耗的影响。可以证明，从缩短起动、制动时间和减小起动、制动过程中能量损耗的角度考虑，应选用GD2与额定转速nN

7、乘积最小的电动机。3．电动机类型的选择（1）开启式。开启式电动机的定子两侧和端盖上开有很大的通风口，具有良好的散热条件，但灰尘、水滴和铁屑容易侵入电动机内部，影响电动机的正常工作，它适用于干燥、清洁的工作环境。（2）防护式。防护式电动机的通风口在机壳下部，通风条件较好，且可以防止水滴、铁屑等杂物从垂直方向小于45°角落入电动机内部，但不能防止尘土和潮气侵入，仅适用于比较干燥、灰尘不多且无腐蚀性及爆炸性气体的场所。（3）封闭式。封闭式电动机采用全封闭结构，又分为自冷式、强迫通风式和密闭式三种，前两种类型的电动机适用于多尘土、潮湿

8、和有腐蚀性气体的场所，如纺织厂、碾米厂、水泥厂等。密闭式电动机则适用于在液体中工作的机械，如电动潜水泵、深井泵等。（4）防爆式。防爆式电动机是在封闭式电动机基础上制成的隔爆型，适用于有易燃、易爆气体的场所，如油库、煤气站及矿井等。4．电动机容量的选择选择电动机容量时应考虑如下