變頻器輸出切換的理論分析與實現(xiàn)方法研究.pdf

1、用單臺變頻器拖動多臺電機(jī)變頻運行，進(jìn)行恒壓供水自動控制，是諸多供水企業(yè)所面臨的技術(shù)難題。變頻器的輸出切換問題，目前尚未得到足夠的重視，若直接采用硬切換方式，不僅達(dá)不到變頻軟起動的目的，而且會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。特別是大功率電機(jī)，直接切換會產(chǎn)生極大的危險性，對電機(jī)、電控設(shè)備和電網(wǎng)都會產(chǎn)生很大的沖擊和破壞。本論文針對大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻存在的問題，對變頻器輸出切換問題進(jìn)行理論分析和實現(xiàn)方法研究，具體研究如下:
　　1、根據(jù)感應(yīng)電動機(jī)的定子

2、電壓方程和相量圖，對大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻進(jìn)行了靜態(tài)分析，探討了工頻電源和變頻器輸出電源相位不一致對切換過程的影響。分析結(jié)果表明大功率電機(jī)在切換時，輸入輸出電壓的初始相位相差越小，電流沖擊越小。
　　2、對大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻進(jìn)行了動態(tài)分析，建立變頻器輸出切換的數(shù)學(xué)模型，探討了數(shù)學(xué)模型的求解方法，并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。根據(jù)交流電機(jī)的電感矩陣具有時變性的特點，定子采用αβ坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)子采用變換到定子邊的dq坐標(biāo)系，建立數(shù)學(xué)模型，這樣電動機(jī)的

3、電感矩陣和旋轉(zhuǎn)電感矩陣均為常數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)“解耦”并且“元素常數(shù)化”。再將四階龍格-庫塔方程進(jìn)行改編，采用變頻器輸出電壓和工頻電壓不同的初始相位之差，對切換過程進(jìn)行系統(tǒng)仿真。
　　3、基于變頻器輸出切換的理論分析，探索大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的實現(xiàn)方法。設(shè)計和制作了鑒頻鑒相器，其中利用單片機(jī)檢測和跟蹤變頻器輸入輸出電壓的相序、相位和頻率的差異，當(dāng)兩者的相序、頻率和相位完全一致時，利用PLC進(jìn)行電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的切換。對鎖相環(huán)原理進(jìn)行了理論

4、分析，并利用鎖相環(huán)對鎖相過程進(jìn)行了仿真。
　　4、變頻器輸出切換的試驗研究。首先在實驗室利用鑒頻鑒相器、PLC模塊和小功率電機(jī)進(jìn)行切換實驗，然后在工業(yè)現(xiàn)場對大功率電機(jī)進(jìn)行了電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的切換試驗。試驗結(jié)果表明:當(dāng)變頻器輸出電壓和工頻電壓相位盡量接近一致時進(jìn)行切換，能夠有效地減少沖擊電流，此時切換電流約為額定電流的1.5倍。
　　因此，在頻率和相位一致的瞬間進(jìn)行變頻器的輸出切換，能夠有效地減少或者消除大功率電機(jī)啟動時的電壓電