變頻技術(shù)

1、變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案的選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案的選擇劉亮喜（上海金山石化公司）徐潮昆（浙江中源電氣有限公司）摘要：要：本文討論了三相異步電動機開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)；無傳感器矢量變頻器異步調(diào)速系統(tǒng)；矢量變頻器閉環(huán)異步變頻調(diào)速系統(tǒng)；永磁同步電動機開環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)四種控制方案。文中還就這四種方案的優(yōu)缺點進行分析比較，指出它們各自的適用范圍。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：三相異步電動機、三相稀土永磁同步電動機、通用變頻器、矢量控制變頻器、轉(zhuǎn)速編碼器、開環(huán)和閉

2、環(huán)控制一、一、交流電動機變頻調(diào)速交流電動機變頻調(diào)速交流電動機不論三相異步電動機還是三相同步電動機，它們的轉(zhuǎn)速N公式為：N0=60FP（同步電動機）N=N0(1S)=60FP(1S)（異步電動機）式中：F頻率；P極對數(shù)；S轉(zhuǎn)差率（0～3%或0～6%）。由轉(zhuǎn)速公式可見，只要設(shè)法改變?nèi)嘟涣麟妱訖C的供電率F，就十分方便地改變了電動機的轉(zhuǎn)速N。比改變極對數(shù)P和轉(zhuǎn)差率S兩個參數(shù)簡單得多，特別是近二十多年來，靜態(tài)電力變頻調(diào)速器突飛猛進的發(fā)展，使得三

3、相交流電動機變頻調(diào)速成為當(dāng)前電氣調(diào)速的主流。實際上僅僅改變電動機的頻率并不能獲得良好的變頻特性。例如：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的三相異步電動機，380V，50Hz。如果電壓不變，只改變頻率，會產(chǎn)生什么問題？380V不變，頻率下調(diào)(50Hz)，則使磁通減弱。所以，真正應(yīng)用變頻調(diào)速時，一般需要同時改變電壓和頻率，以保持磁通基本恒定。因此，變頻調(diào)速器又稱為VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)裝置。二、二、交流電動機變頻

4、調(diào)速四種控制方案的分析交流電動機變頻調(diào)速四種控制方案的分析根據(jù)生產(chǎn)的要求，變頻器的型式和電動機的種類，會出現(xiàn)多種多樣的變頻調(diào)速控制方案。這里只討論交直交(AcDcAc)變頻器。至于交交循環(huán)變頻器（AcAc相控變頻）以及自同步控制逆變器（不論AcAc方式還是AcDcAc方式），即俗稱無換向器電動機，均不展開討論。1、開環(huán)控制的通用變頻器三相異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。圖1開環(huán)異步機變頻調(diào)速VVVF通用變頻器IM異步電動機然而

5、，帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步機閉環(huán)變頻調(diào)速技術(shù)性能雖好，但是畢竟它需要在異步電動機軸上安裝速度傳感器，嚴(yán)格地講，已經(jīng)降低了異步電動機結(jié)構(gòu)堅固、可靠性高的特點。況且，在某些情況下，由于電動機本身或環(huán)境的因素?zé)o法安裝速度傳感器。再則，多了反饋電路和環(huán)節(jié)，也增加了出故障的機率。因此，如若非采用不可的情況下，對于調(diào)速范圍、轉(zhuǎn)速精度和動態(tài)品質(zhì)要求不是特別高的條件場合，往往采用無速度傳感器矢量變頻器開環(huán)控制異步機變頻調(diào)速系統(tǒng)。4、永磁同步電動

6、機開環(huán)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖4所示。圖4永磁同步電動機開環(huán)控頻調(diào)速SM同步電動機（PM.SM）制變永磁式假如將圖1中異步電動機(IM)換成永磁同步電動機(PM.SM)，就是第四種變頻調(diào)速控制方案。又具有控制電路簡單，可靠性高的特點。至于調(diào)速性能如何呢？由于是同步電動機，它轉(zhuǎn)速始終等于同步轉(zhuǎn)速N0=60FP，只取決于電動機供電頻率F，而與負載大小無關(guān)（除非負載力矩大于或等于失步轉(zhuǎn)矩，同步電動機會失步，轉(zhuǎn)速迅速停止），其機械特性曲線

7、為一根平行橫軸直線，絕對硬特性。如果采用高精度的變頻器（數(shù)字設(shè)定頻率精度可達0.01%），在開環(huán)控制情形下，同步電動機的轉(zhuǎn)速精度亦為0.01%。因為同步電動機轉(zhuǎn)速精度與變頻器頻率精度相一致（在開環(huán)控制方式時），所以特別適合多電機同步傳動，靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求甚高(0.5～0.01%)的化纖紡絲機，是最理想最簡單的首選方案。至于同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)問題，若采用通用變頻器VF控制，響應(yīng)速度較慢；若采用夭量控制就頻器，響應(yīng)速度很快。三