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變頻器論文范文第1篇

多年來，電氣傳動專家一直都在討論關(guān)于“矩陣變換”技術(shù)的變頻器將會是下一代變頻器。幾個主要的傳動供應(yīng)商包括羅克韋爾、西門子等都在研究該項技術(shù)。輿論一直認為：盡管矩陣變頻器具有非常誘人的前景，但是由于成本太高而無法在目前進行商業(yè)化應(yīng)用。

從原理上講，矩陣變頻器使用了一組電力半導體開關(guān)，按照預定的數(shù)學算法控制開關(guān)順序，并直接連接到三相電機上。在安川矩陣變頻器中有9個開關(guān)，每一個都有2個IGBT組成雙向開關(guān)，能允許正向電壓和負向電壓通到電機上。IGBT數(shù)量的增加是導致矩陣變頻器造價昂貴的其中一個因素。

矩陣變頻器使用了三相電壓輸入來控制輸出電壓，這就不僅能吸收任何電流雜波，也能提供一個清潔的輸出電壓，也就是說“可以有效地進行輸入電源電流控制與輸出電壓控制”。這也是矩陣變頻器吸引人們的一個重要點：能大大降低輸入電流諧波的產(chǎn)生，只有大約傳統(tǒng)交-直-交變頻器的20%以下。而且矩陣變頻器的電流幾乎是正弦波，即使在帶載情況下，也是如此。當有再生發(fā)電時，電流能以180°轉(zhuǎn)換并反饋到電網(wǎng)中，而且也是以正弦波方式。在再生制動方式的工作中，矩陣變頻器不需要制動電阻或特殊的變換器。反饋回的電亦無需額外的設(shè)備(如變壓器等)進行處理。總之，傳動能在四象限高效率地運行。

另外，一個吸引點就是矩陣變頻器去掉了直流電容，作為有一定壽命地鋁電解電容，交—直—交變頻器就必須在一定年限更換電容，如5~8年，矩陣變頻器就能長時間可靠工作。

在安川的計劃中，矩陣變頻器將逐步覆蓋400V的5.5~22kW，直至75kW，當然也有200V級的5.5~45kW變頻器。至于價格策略目前尚未公布，但基本上為目前通功率段傳統(tǒng)變頻器的2倍左右。

二、以網(wǎng)絡(luò)配置為主的系統(tǒng)化

變頻器的網(wǎng)絡(luò)化配置主要基于三個層面：設(shè)備層、控制層和信息層。其中變頻器做為執(zhí)行器，可以配接最基本的RS232/RS485串行通訊協(xié)議、Profibus等的現(xiàn)場總線協(xié)議以及Internet局域網(wǎng)協(xié)議。針對不同的控制系統(tǒng)和不同的用戶要求，配置和選用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)化配置的變頻器具有以下顯著的特點：

(1)高精度的頻率設(shè)定；

(2)遠程控制與工廠信息化的基本要素；

(3)遠程診斷系統(tǒng)。

通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)定頻率是一種高精度的頻率設(shè)定，其具有通訊速率高，穩(wěn)定可靠，接線簡單等優(yōu)點，而且在模擬量控制時，輸出端經(jīng)過一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過導線，進入輸入端(變頻器)又經(jīng)過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器才能參與控制。兩個轉(zhuǎn)換器位數(shù)不同和導線損耗都可能造成一定誤差，而通訊傳遞直接是數(shù)字量，不需要轉(zhuǎn)換，沒有誤差，在傳輸過程中不會造成損耗，而且響應(yīng)速度率也會很高。

變頻器經(jīng)常被用于系統(tǒng)復雜、工作環(huán)境惡劣、高負荷、長時間運行的工況中，如無人值守泵站、油田磕頭機等。變頻器故障率在這種環(huán)境中自然，比較高，一般都采取事后維修的方式進行，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的維修方式將變?yōu)楣收项A報和整機在線維修。有必要對其實現(xiàn)在線工作狀態(tài)的監(jiān)測以及常規(guī)故障機理的綜合分析研究，以便對其故障的事先診斷分析。目前大功率變頻器的故障診斷、遠程監(jiān)控系統(tǒng)及智能控制方面取得了較大進展，并已經(jīng)投入實際運行。請登陸：輸配電設(shè)備網(wǎng)瀏覽更多信息

在網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，與普通的點對點硬線連接方式而言，通過高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可以最大程度上降低系統(tǒng)維護時間、提高生產(chǎn)效率、減少運行成本。目前安裝的現(xiàn)場總線模塊有ProfibusDP、Interbus、DeviceNet、CANOpen和ModbusPlus等。用戶可以有更大的自由根據(jù)生產(chǎn)過程來選擇PLC型號和品牌，并非常簡單地集成到現(xiàn)有地網(wǎng)絡(luò)中去。而且通過現(xiàn)場總線模塊，可以不考慮變頻器的型號，而以同一種語言來與不同功率段、不同型號地變頻器進行組構(gòu)，如功率、速度、轉(zhuǎn)矩、電流、設(shè)定值等。

由于采用了通訊方式，可以通過PC機來方便地進行組態(tài)和系統(tǒng)維護，包括上傳、下載、復制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等。

以SEWMOVIDRIVE變頻器為例，它可以如圖2組成WAGO-I/O系統(tǒng)，利用后者地現(xiàn)場總線技術(shù)進行通訊互聯(lián)。這種連接方式能通過WAGO的可編程總線控制器PFC實現(xiàn)變頻器到網(wǎng)絡(luò)控制主機之間的輸入數(shù)據(jù)過程、輸出數(shù)據(jù)過程的交換。而且，總線互聯(lián)方式可以通過WAGO公司專用的軟件功能塊(SEW.LIB)方便地進行變頻器參數(shù)的讀齲該方式能在最大程度上降低變頻器系統(tǒng)的構(gòu)建成本。

三、同步電機的配合應(yīng)用

交流同步電動機已成為交流可調(diào)速傳動中的一顆新星，特別是永磁同步電動機，電機是無刷結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)高、效率也高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴格與電源頻率保持同步。同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)有他控變頻和自控變頻兩大類，自控變頻同步電機在原理上和直流電機極為相似，用電力電子變流器取代了直流電機的機械換向器，如采用交-直-交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器，現(xiàn)正開發(fā)無轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)，且已經(jīng)取得重大進步和在市場的成功應(yīng)用。同步電機的他控變頻方式也可采用矢量控制，其按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單。

采用同步電機的最有效特點：

(1)大大降低電機尺寸；

(2)高效率的轉(zhuǎn)矩輸出；

(3)無編碼器運行。

目前大多數(shù)的紙機需要安裝速度編碼器來反饋電機轉(zhuǎn)速，而且編碼器也被證明是可靠的。但是安裝的編碼器由于是采用軸承需要常規(guī)定期性的維護保養(yǎng)和，在一個大型的紙機(如50個傳動)上每隔一定的周期還必須更換所有的編碼器以防止意外的由編碼器故障引起的紙機停機。從這個層面上來說，無編碼器的運行自然是同步電機直接傳動的一個優(yōu)點和著眼點。

電機的實際速度是需要同時反饋和監(jiān)測的，一個計算電機速度的新方法已經(jīng)在ACSDTC得到發(fā)展和應(yīng)用。為ABB造紙部門對直接傳動的37kW永磁電機進行測試得出的波形曲線。上面的2條曲線是表示經(jīng)速度編碼器測量的數(shù)據(jù)和通過變頻器計算出來的數(shù)據(jù)。從圖中可以看出兩條曲線幾乎是一致的，即使在動態(tài)擾動中也是少有偏差。第3條曲線是表示電機由于突加負載產(chǎn)生的電機轉(zhuǎn)矩，該負載的變化大概是正常負載的1/3，以表示在電機在正常運行下突然有一個大的變化。將ABB傳統(tǒng)的交流傳動紙機改造成一個直接傳動的紙機系統(tǒng)是非常簡單的，紙廠需要購買新的直接傳動部分的電機，同時將ABB的常規(guī)變頻器ACS600通過下載PM-DTC軟件來升級，而且新的直接傳動的系統(tǒng)可以與現(xiàn)

有的交流或直流傳動同時正常運行。總而言之，用戶將從直接傳動中獲益。

參考文獻：

[1]王廷才.變頻器原理及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，2005.

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[3]吳忠智，吳加林.變頻器應(yīng)用手冊[M]，機械工業(yè)出版社，2007.

變頻器論文范文第2篇

論文摘要：目前我們?nèi)粘Ｋ褂玫囊恍в谢蚴褂米冾l器驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)備都會產(chǎn)生大量的高次諧波，這種嚴重的電磁輻射是我們平時用肉眼看不到的隱形殺手，無論是對我們的身體健康，還是對精密儀器的使用，它都有嚴重的危害性，而且影響深遠。

變頻器是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前的運動控制系統(tǒng)包含多種學科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢是驅(qū)

動的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。

變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)及電機控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機控制方式以及自動化控制水平三個方面決定的。當前競爭的焦點在于高壓變頻器的研究開發(fā)生產(chǎn)方面。

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實現(xiàn)變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響；二要看對電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢：主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān)損耗進一步降低。

在變頻器主電路的拓撲結(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負載側(cè)變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的轉(zhuǎn)動，為實現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時出現(xiàn)了功率可雙向流動的雙PWM變頻器，對網(wǎng)側(cè)變流器加以適當控制可使輸入電流接近正弦波，減少對電網(wǎng)的公害。

脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。

交流電動機變頻調(diào)整控制方法的進展主要體現(xiàn)在由標量控制向高動態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。微處理器的進步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數(shù)據(jù)和快速實時處理大量信息。

近幾年來，國外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機控制所需的功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機控制器，價格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。

在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號處理只能依靠MPU（微處理器）來完成。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實時的要求。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上首枚DSP芯片誕生了。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問世標志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進了一大步。隨著CMOS技術(shù)的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運而生，其存儲容量和運算速度成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運算速度進一步提高，其應(yīng)用于范圍逐步擴大到通信、計算機領(lǐng)域。

變頻器論文范文第3篇

關(guān)鍵詞:低頻特性系統(tǒng)分析改善措施

Abstract:Inthispaperanalysevariablespeedsysteminlowfrequecyregional

characteristics,someproblemsinsystemlowfrequencyreionalisdescribed,corresponding

improvingmeasureswereoffered.

Keywords:lowfrequencycharacteristicssystemanalyscimprovemeasures

1概述

由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)普遍存在的問題是，系統(tǒng)運行在低頻區(qū)域時,其性能不夠理想,主要表現(xiàn)在低頻啟動時啟動轉(zhuǎn)矩小,造成系統(tǒng)啟動困難甚至無法啟動。由于變頻器的非線性產(chǎn)生的高次諧波，引起電動機的轉(zhuǎn)距脈動及電動機發(fā)熱，并且電動機運行噪聲也加大。低頻穩(wěn)態(tài)運行時，受電網(wǎng)電壓波動或系統(tǒng)負載的變化及變頻器輸出電壓波形的奇變，將造成電動機的抖動。當變頻器距電動機距離較大時及高次諧波對控制電路的干擾，極易引起電動機的爬行。由于上述各種現(xiàn)象，嚴重降低由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性和動態(tài)品質(zhì)指標，本文對系統(tǒng)的低頻機械特性和變頻器的低頻特性進行分析，提出采取相應(yīng)的措施，以使系統(tǒng)的低頻運行特性能得以改善。

2變頻器低頻機械特性

2.1低頻啟動特性

異步電動機改變定子頻率F1,即可平滑地調(diào)節(jié)電動機的同步轉(zhuǎn)速,但是隨著F1的變化,電動機的機械特性也將發(fā)生改變,尤其是在低頻區(qū)域,根據(jù)異步電動機的最大轉(zhuǎn)距公式:

Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1+/(R2/W1)2+(LL1+LL2)2}式中np—電動機極對數(shù);

R1—定子每相電阻;

R2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻;

LL1—定子每相漏感;

LL2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每漏感;

U1—電動機定子每相電壓;

W1—電源角頻率

可見Temax是隨著W1的降低而減小，在低頻時，R1已不可忽略。Temax將隨著W1的減小而減小，啟動轉(zhuǎn)距也將減小，甚至不能帶動負載。

2.2低頻穩(wěn)態(tài)特性

電動機穩(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)距公式如下:

TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1+R2)2+S2W2(LL1+LL2)2}

在角頻率W1為額定時,R1可以忽略。而在低頻時,R1已不能忽略,故在低頻區(qū)時由于R1上的壓降所占的比重增加,將無法維持M的恒定,特別是在電網(wǎng)電壓變化和負載變化時,系統(tǒng)將出現(xiàn)抖動和爬行。

3變頻器調(diào)速系統(tǒng)低頻特性

3.1諧波分析

由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng),由于變頻器的非線性,電動機定子中除了基波電流外,還有各次諧波電流,由于高次諧波的存在,使電動機損耗和感抗增大,減少了cosφ,從而影響輸出轉(zhuǎn)距,并將產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距。

以電流波形中的5次、7次諧波來分析，在三相電動機定子電流中的5次諧波頻率為F5=5F1(F1為基波電流頻率)，它在電動機氣隙中產(chǎn)生空間負序的磁勢和磁場，這個磁場的轉(zhuǎn)速n51為基波電流所產(chǎn)生磁場的轉(zhuǎn)速n11的5倍，并且沿著與基波磁場反的方向旋轉(zhuǎn)，由于電動機轉(zhuǎn)速一定，并假設(shè)接近n11，這樣由5次諧波磁勢在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)出6倍于基波頻率的轉(zhuǎn)子電流，此電流與氣隙基波磁勢的合成作用產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距。

7次諧波所產(chǎn)生的磁場與基波同相序，但它所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速7倍于基波旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，故相應(yīng)轉(zhuǎn)子電流諧波與氣隙主磁場的相對轉(zhuǎn)速也是6倍于基波頻率，也產(chǎn)生一個6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距。

以上兩個6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距一齊使電動機的電磁轉(zhuǎn)距發(fā)生脈動，雖然其平均值為零，但脈動轉(zhuǎn)距使電動機轉(zhuǎn)速不均勻，在低頻運行時影響最大。

3.2準方波方式下脈動轉(zhuǎn)距的產(chǎn)生

分別設(shè)ψ1、ψ2為定子磁鏈及轉(zhuǎn)子磁鏈的空間矢量，在穩(wěn)態(tài)準方波(QSW)運行方式時(橋中晶閘管用1800電角脈沖觸發(fā))ψ1在輸出周期內(nèi)沿著正六邊形的周邊運動。ψ2沿著與六邊形同心的圓周運動，在準方波運行方式下ψ1和ψ2運動是連續(xù)的，但它們且有重大的區(qū)別，當矢量ψ2以恒定定子電壓角速度W1旋轉(zhuǎn)時，矢量ψ1以恒定的線速度沿正六邊形周邊運行，矢量ψ1線速度恒定導致其角速度的變化，進而引起ψ1和ψ2的夾角δ變化，除此，當ψ1沿著六角形軌跡移動時其幅值在一定程度上也有變化。當電動機空載時，由于處于穩(wěn)態(tài)ψ1與ψ2的夾角與轉(zhuǎn)距T在W1t=0、π/6、π/3時為零，而當W1T≠0、π/6、π/3時，δ不為零，它與上面提到的ψ1幅值變化一起引起低頻轉(zhuǎn)距脈動，其頻率為定子電壓基波的6倍，當電動機帶負載時對應(yīng)于一個恒定的δ均值，低頻轉(zhuǎn)距脈動將疊加于恒定轉(zhuǎn)距均值之上。

4系統(tǒng)低頻特性改善措施

4.1啟動轉(zhuǎn)距的提升

由于系統(tǒng)在低頻時R1上的壓降影響,使系統(tǒng)的啟動轉(zhuǎn)距隨W1下降而減小,為此變頻器設(shè)有轉(zhuǎn)距提升功能,該功能可以調(diào)整低頻區(qū)域電動機的力矩,使之與負荷配合,增大啟動轉(zhuǎn)距。可選擇自動轉(zhuǎn)距提升和手動轉(zhuǎn)距提升模式，其原理是提升定子電壓也就相應(yīng)提高了啟動轉(zhuǎn)距，但提升電壓設(shè)置過高，將導致電流過大引起電動機飽和、過熱或過電流跳閘。如1336PLUS系列變頻器的轉(zhuǎn)距提升功能，可自動調(diào)整提升電壓，以產(chǎn)生所需的電壓，可根據(jù)預定轉(zhuǎn)距所需的電流來選擇提升電壓，轉(zhuǎn)距提升在控制電流的同時使電動機處于最佳運行狀態(tài)，在選擇手動轉(zhuǎn)距提升時，要結(jié)合實際情況來設(shè)定轉(zhuǎn)距提升值。

4.2改善低頻轉(zhuǎn)距脈動

變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)距脈動直接影響系統(tǒng)動態(tài)特性,不論是變頻器的生產(chǎn)廠和系統(tǒng)集成的工程技術(shù)人員,都在盡力于改善低頻區(qū)脈動這一技術(shù)問題.如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式，它不是按照調(diào)制正弦波和載波的交點來控制GTR的導通和關(guān)斷，而是始終使異步電動機的磁通接近正弦波，旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡是圓形來決定GTR的導通規(guī)律。在很低的頻率下，保證異步電動機在低速時旋轉(zhuǎn)均勻，從而擴大了變頻調(diào)速范圍，抑制異步電動機的振動和噪聲。其圓形旋轉(zhuǎn)磁場的實現(xiàn)，是通過檢測磁通使控制環(huán)節(jié)隨時判斷實際磁通超過誤差范圍與否，來改變GTR的工作模式，從而保證旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡呈圓形，以減少轉(zhuǎn)距脈動。

4.3圓周PWM方法降低轉(zhuǎn)距脈動

“圓周”的含義是指定子磁鏈ψ1空間矢量在高斯平面中沿著一個非常接近于圓周的多邊形，其以降低電動機脈動轉(zhuǎn)距為目的來確定電壓脈沖的寬度和位置。三相逆變器為全波橋式結(jié)構(gòu)，如其運行在這樣一種方式下，當交流輸出端(a、b、c)之一在任何時候接通直流母線(應(yīng)同時接到另一個直流母線上),這一原理從圖1(a)中可以明顯表示清楚。顯然交流輸出端接到直流母線方式有六種，這就導致定子電壓U1的空間矢量有六個位置，這六個位置如圖1(b)所示，圖1(b)中六種開/關(guān)狀態(tài)對應(yīng)著U1的六種位置，圖中粗線位置表示開關(guān)1、3、6處于開的位置，投影所產(chǎn)生的瞬時相電壓如下：

Va=Vb=1/3VdcVc=-2/3Vdc

其余類推，符號Va、Vb、Vc代表三相輸出電壓的瞬時相電壓值，假如Ia+Ib+Ic=0由空間矢量在A、B、C軸上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六種開/關(guān)狀態(tài)外，還有使開關(guān)1、3、5或2、4、6同時關(guān)斷兩種狀態(tài)，在這種情況下，交流輸出端a、b、c接到同一電位上，U1及Ua、Ub、Uc順次變?yōu)榱悖瑢⑦@種運行方式應(yīng)用到一個三電平PWM逆變器上可獲得與兩電平PWM相比而言較低的諧波成分。

PWM形式是一種斬波準方波調(diào)制，負載上的相電壓由矩形段和零電壓段(U1=0時)組成，在每個電壓脈沖時刻，矢量ψ1以恒定線速度移動，而在零電壓段保持靜止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1轉(zhuǎn)動，ψ1和ψ2間的夾角δ就出現(xiàn)了，因此電壓斬波是引起高頻轉(zhuǎn)距脈動的主要原因，頻率與輸出電壓矩脈沖頻率相同。這是由于PWM自身固有的，實際上高頻轉(zhuǎn)矩脈動是很難消除的，并疊加于低頻轉(zhuǎn)矩脈動之上。為消除系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動可從以下兩種方式開展工作。

(1)在電壓脈沖中間點的時刻,矢量ψ1、ψ2間的夾角δ在穩(wěn)態(tài)運行時對于所有脈沖應(yīng)保持恒定，消除由δ變化而產(chǎn)生的對低頻轉(zhuǎn)矩(頻率為6F1)的影響，在空載情況下δ=0盡管ψ1的幅值變化，低頻轉(zhuǎn)矩脈動仍然將被完全消除。

變頻器論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：變頻器容量選擇校驗

引言：

隨著電力電子學、微電子學、計算機技術(shù)和控制理論的迅速發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)，在寬調(diào)速范圍高穩(wěn)速精度、快速響應(yīng)和四象限運行等性能方面也達到了與直流調(diào)速媲美的效果。尤其是讓變頻器為核心的變頻調(diào)速因其優(yōu)異的調(diào)速性能而被公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前，變頻器已邁進了高性能、多功能、小型化和廉價化階段。為便于變頻器的合理使用，本文將對變頻器容量選擇過程作簡略探討。

1、變頻器容量的選擇

變頻器容量的選擇是一個重要且復雜的問題，要考慮變頻器容量與電動機容量的匹配，容易偏小會影響電動機有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會增大，也增加了設(shè)備投資。

1.1變頻器容量選擇的步驟：

變頻器容量選擇可分三步：

（1）了解負載性質(zhì)和變化規(guī)律，計算出負載電流的大小或作出負載電流圖I=f(t)。

（2）預選變頻器容量及其他

（3）校驗預選變頻器。必要時進行過載能力和起動能力的校驗。若都通過，則預選的變頻器容量便選定了；否則從（2）開始重新進行，直到通過為止。

在滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟。

1.2基于不用電動機負載電流下變頻器容量的選擇

一般地說，變頻器的容量有三種表示方法：①額定電流；②適配電動機的額定功率。③額定視在功率。不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對變頻器額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實際情況根據(jù)電動機有可能向變頻器吸收的電流來決定。通常變頻器的過載能力有兩種：①1.2倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；②1.5倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；而且變頻器的允許電流與過程時間呈反時限的關(guān)系。如1.2(1.5)倍的額定電流可持續(xù)1min；而1.8(2.0)倍的額定電流，可持續(xù)0.5min。這就意味著：①不論任何時候向電動機提供在1min（或0.5min）以上的電流都必須在某些范圍內(nèi)。②過載能力這個指標，對電動機來說，只有在起動（加速）過程中才有意義，在運行過程中，實際上等同于不允許過載。

下面討論如何根據(jù)電動機負載電流的情況來選擇變頻器的容量。

1.2.1一臺變頻器只供一臺電動使用，即一拖一。

在計算出負載電流后，還應(yīng)考慮三個方面的因素：①用變頻器供電時，電動機電流的脈動相對工頻供電時要大些；②電動機的起動要求。即是由低頻低壓起動，還是額定電壓、額定頻率直接起動。③變頻器使用說明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)是用該公司的標準電機測試出來的。要注意按常規(guī)設(shè)計生產(chǎn)的電機在性能上可能有一定差異，故計算變頻器的容量時要留適當余量。

（1）恒定負載連續(xù)運行時變頻器容量的計算。

由低頻低壓起動或由軟起動器起動，而變頻器只用來完成變頻調(diào)速時，要求變頻器的額定電流稍大于電動機的額定電流即可：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—變頻器額定電流，IMN——電動機額定電流。

額定電壓、額定頻率直接起動時，對三相電動機而言，由電動機的額定數(shù)據(jù)可知，起動電流是額定電流的5—7倍。因而得用下式來計算變頻器的頻定電流。

IFN≥Imst/KFg

式中Imst—電動機在額定電壓，額定頻率時的起動電流。

KFg—變頻器的過載倍數(shù)

（2）周期性變化負載連續(xù)運行時變頻器容量的計算。

很多情況下電動機的負載具有周期性變化的特點。顯然，在此情況下，按最小負載選擇變頻器的容量，將出現(xiàn)過載，而按最大負載選擇，將是不經(jīng)濟的。由此推知，變頻器的容量可在最大負載與最小負載之間適當選擇，以便變頻器得到充分利用而又不到過載。

首先作出電動機負載電流圖n=Φt)及I=f(t),然后求出平均負載電流Iav再預選變頻器的容量，關(guān)于Iav的計算采用如下公式：

Iav=（I1t1+I2t2+…+Ijtj+…）÷（t1+t2+…+tj+…）

考慮到過渡過程中，電動機從變頻器吸收的電流要比穩(wěn)定運行時大，而上述Iav沒有反映過渡過程中的情況。因此，變頻器的容量按IFN≥（1.1—1.2）Iav修正后預選（式中，Ij為第j段運行狀態(tài)下的平均電流，tj為第j段運行狀態(tài)下對應(yīng)的時間，同時若過渡過程在整個工作過程中占較大比重，則系數(shù)(1.1—1.2)選偏大的值。

（3）非周期性變化負載連續(xù)運行時變頻器容量的計算。

這種情形一般難以作出負載電流圖，可按電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流計算變頻器的額定電流，可用該式IFN≥IM(max)/KFg（式中IM(max)）為電動機在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流，確定。

1.2.2一臺變頻器同時供多臺電動機使用，即一拖多

除了要考慮一拖一的幾種情形外，還可以根據(jù)以下三種情況區(qū)別對待。

（1）各臺電動機均由低頻低壓起動，在正常運行后不要求其中某臺因故障停機的電動機重新直接起動，這時變頻器容量按IFN≥IM(max)+ΣIMN，（式中ΣIMN，為其余各臺電動機的額定電流之和。IMst(max)為最大電動機的起動電流？

（2）一部分電動機直接起動，另一部分電動機由低頻低壓起動。

除了使電動機運行的總電流不超過變頻器的額定輸出電流之外，還要考慮所有直接起動電動機的起動電流，即IFN≥(ΣIMst’+ΣIMN’)/KFg，（式中，ΣMisty為所有直接起動電動機在額定電壓，額定頻率下的起動電流總和，ΣIMN為全部電動機額定電流的總和）。

上述是變頻器容量選擇的一般原則和步驟。生產(chǎn)實際中，還需要針對具體生產(chǎn)機制的特殊要求，靈活處理，很多情況下，也可根據(jù)經(jīng)驗或供應(yīng)商提供的建議，采用一些比較實用的方法。

2、變頻器起動加速為能力的校驗

在電動機起動（加速）的過程中電動機不僅要負擔穩(wěn)速運行的負載轉(zhuǎn)矩，還要負擔加速轉(zhuǎn)矩，如果生產(chǎn)機械對起動（加速）時間無特殊要求，可適當延長起動（加速為）時間來避讓峰值電流。若生產(chǎn)機械對起動（加速）時間有一定要求，就要慎重考慮。如前所述，變頻器的允許電流與過程時間呈反時限關(guān)系。如果電動機起動（加速）時，其電流小于變頻器的過載能力，則預選容量通過，如果電動機起動（加速）時，其電流已達到變頻器的過載能力，而要求的加速時間又與變頻器過載能力規(guī)定的時限發(fā)生沖突，這時，變頻器的容量應(yīng)在預選容量的基礎(chǔ)上增容。

變頻器論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：變頻器控制電路干擾

1、引言

隨著變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中日益廣泛的應(yīng)用，了解變頻器的結(jié)構(gòu)，主要器件的電氣特性和一些常用參數(shù)的作用及其常見故障對于實際工作越來越重要。

2、變頻器控制電路

給異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的網(wǎng)絡(luò)，稱為控制回路，控制電路由頻率，電壓的運算電路，主電路的電壓，電流檢測電路，電動機的速度檢測電路，將運算電路的控制信號進行放大的驅(qū)動電路，以及逆變器和電動機的保護電路等組成。無速度檢測電路為開環(huán)控；在控制電路增加了速度檢測電路，即增加速度指令，可以對異步電動機的速度進行更精確的閉環(huán)控制。

（1）運算電路將外部的速度，轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流，電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

（2）電壓、電流檢測電路為與主回路電位隔離檢測電壓，電流等。

（3）驅(qū)動電路為驅(qū)動主電路器件的電路，它與控制電路隔離，控制主電路器件的導通與關(guān)斷。

（4）I/O電路使變頻更好地人機交互，其具有多信號（比如運行多段速度運行等）的輸入，還有各種內(nèi)部參數(shù)（比如電流，頻率，保護動作驅(qū)動等）的輸入。

（5）速度檢測電路將裝在異步電動機軸上的速度檢測器（TG、PLG等）的信號設(shè)為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。

（6）保護電路檢測主電路的電壓、電流等。當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓，電流值。

逆變器控制電路中的保護電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下：

（1）逆變器保護

①瞬時過電流保護，用于逆變電流負載側(cè)短路等，流過逆變電器回件的電流達到異常值（超過容許值）時，瞬時停止逆變器運轉(zhuǎn)，切斷電流，變流器的輸出電流達到異常值，也得同樣停止逆變器運轉(zhuǎn)。

②過載保護，逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)流通超過規(guī)定時間，為防止逆變器器件、電線等損壞，要停止運轉(zhuǎn)，恰當?shù)谋Ｗo需要反時限特性，采用熱繼電器或電子熱保護，過載是由于負載的GD2（慣性）過大或因負載過大使電動機堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。

③再生過電壓保護，應(yīng)用逆變器使電動機快速減速時，由于再生功率使直流電路電壓升高，有時超過容許值，可以采取停止逆變器運轉(zhuǎn)或停止快速的方法，防止過電壓。

④瞬時停電保護，對于毫秒級內(nèi)的瞬時斷電，控制電路工作正常。但瞬時停電如果達數(shù)10ms以上時，通常不僅控制電路誤動作，主電路也不供電，所以檢測出后使逆變器停止運轉(zhuǎn)。

⑤接地過電流保護，逆變器負載接地時，為了保護逆變器，要有接地過電流保護功能。但為了保證人身安全，需要裝設(shè)漏電保護斷路器。

⑥冷卻風機異常，有冷卻風機的裝置，當風機異常時裝置內(nèi)溫度將上升，因此采用風機熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器，檢測出異常后停止逆變電器工作。

（2）異步電動機的保護

①過載保護，過載檢測裝置與逆變器保護共用，但考慮低速運轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護來檢出過熱。動作過頻時，應(yīng)考慮減輕電動機負荷，增加電動機及逆變器的容量等。

②超速保護，逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規(guī)定值時，停止逆變器運轉(zhuǎn)。

（3）其他保護

①防止失速過電流，加速時，如果異步電動機跟蹤遲緩，則過電流保護電路動作，運轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進行（失速）。所以，在負載電流減小之前要進行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。對于恒速運轉(zhuǎn)中的過電流，有時也進行同樣的控制。

②防止失速再生過電壓，減速時產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為防止再生過電壓電路保護動作，在直流電壓下降之前要進行控制，抑制頻率下降，防止不能運轉(zhuǎn)（失速）。

3、變頻器控制回路的抗干擾措施

由于主回路的非線性（進行開關(guān)動作），變頻器本身就是諧波干擾源，而其周邊控制回路卻是小能量，弱信號回路，極易遭受其他裝置產(chǎn)生的干擾，造成變頻器自身和周邊設(shè)備無法正常工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。

（1）變頻器的基本控制回路

一般而言，同外部進行信號交流的基本回籠路有模擬與數(shù)字兩種：

①4～20MA電流信號回路（模擬）；1～5V/0～5V電壓信號回路（模擬）。

②開關(guān)信號回路，變頻器的開停指令，正反轉(zhuǎn)指令等（數(shù)字）。

外部控制，指令信號通過上述基本回路導入變頻器，同時干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢，以控制電纜為媒介侵入變頻器。

（2）干擾的基本類型及抗干擾措施

①靜電耦合干擾，指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合在電纜中產(chǎn)生的電勢。當加大與干擾源電纜的距離，達到導體直徑40倍以上時，干擾程度就會不太明顯，也可在兩電纜間設(shè)置屏敝導體，再將屏蔽導體接地。

②靜電感應(yīng)干擾，指周圍電氣回路產(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應(yīng)出的電勢。其強度取決于干擾源電纜產(chǎn)生的磁通大小、控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾源電纜與控制電纜間的相對角度。可將控制電纜與主回路電纜或其他動力電纜分離鋪設(shè)。分離距離通常應(yīng)在30cm以上（最少不低于10cm）。分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設(shè)，也可將控制導體絞合，絞合間距越小，鋪設(shè)的路線越短，抗干擾效果越好。

③電波干擾，指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產(chǎn)生電勢。抗干擾措施同①②，必要時將變頻器放入鐵箱內(nèi)進行電波屏蔽，屏蔽用的鐵箱務(wù)必接地。

④接觸不良干擾，指變頻器控制電纜的電接點及繼電器觸點接觸不良，電阻發(fā)生變化在電纜中產(chǎn)生的干擾，對此，采用并聯(lián)觸點或提高電器件等級來解決。對于電纜連接點應(yīng)定期做擰緊加固處理。

⑤接地干擾，指機體接地或信號接地，對于弱電壓，電流回路，任何不合理的接地均可誘發(fā)各種意想不到的干擾，比如設(shè)置兩個以上接地點，接地處會產(chǎn)生電位差，產(chǎn)生干擾。可將速度給定的控制電纜取一點接地，接地線不作為信號的通路使用，電纜的接地在變頻器側(cè)進行，使用專設(shè)的接地端子，不與其他接地端子共用。

（3）其他注意事項

①裝有變頻器的控制柜，應(yīng)盡量遠離大容量變壓器和電動機。其控制電纜線路也應(yīng)避開這些漏磁通大的設(shè)備。

②弱電壓電流控制電纜不要接近易產(chǎn)生電弧的電器件。

③控制電纜建議采用1.25mm2或2mm2屏蔽絞合絕緣電纜。

④屏蔽電纜的屏蔽要連接到電纜導體同樣長。電纜在端子箱中連接時，屏蔽端子要互相連接。

4、變頻器的常見故障分析

（1）變頻器充電起動電路故障，通用變頻器一般為用壓型變頻器，采用交—直—交工作方式。當變頻器剛上電時，由于直流側(cè)的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個起動電阻來限制充電電流，常見的兩種變頻起動電路如圖2所示。充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點或昌閘管將電阻短路。起動電路故障一般表現(xiàn)為起動電阻燒壞，變頻器報警顯示為直流線線電壓故障。一般，變頻器的設(shè)計時，為了減小變頻器的體積而選擇較小起動電阻，其值多為10—50Ω，功率為10—50W；當變頻器的交流輸入電源頻繁接通，或者旁路觸器的觸點接觸不良時，都會導致起動電阻燒壞。因此在替換電阻的同時，必須找出原因，如果故障是由輸入側(cè)電源頻率開始引起的，必須消除這種現(xiàn)象才能將變頻器投入使用，如果故障只由旁路觸元件引起，則必須更換這些器件。

（2）變頻器無故障顯示，卻不能高速運行，經(jīng)檢查變頻器參數(shù)設(shè)置正確，調(diào)速輸入信號正常，經(jīng)上電運行測試，變頻器直流母線電壓只有450V左右（正常應(yīng)在580V-600V），再測輸入側(cè)，發(fā)現(xiàn)缺了一相。故障原因是輸入側(cè)的一個空氣開關(guān)一相接觸不良造成的。造成變頻器輸入缺相不報警，仍能在低頻段工作，是因為多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400V，只有當母線電壓降至400V以下時，變頻器才報告故障。而`當兩相輸入時，直流母線電壓為380V×1.2=452V＞400V。當變頻器不運行時，由于平波電容的作用，直流電壓也可達到正常值，新型的變頻器都采用PWM控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相時仍可以正常工作，但因輸入電壓，輸出電壓低，造成異步電動機轉(zhuǎn)速低頻率上不去。

（3）變頻器顯示過流，出現(xiàn)這種顯示時，首先檢查加速時間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負載是否太重。如果沒有這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象。如果是，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因為IPM模塊內(nèi)含有過壓過流，欠壓，過載、過熱，缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到控制器的。微控制器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上。應(yīng)更換IPM模塊。

（4）變頻器顯示過壓故障，變頻器出現(xiàn)過壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作而跳閘，這種情形，通常只需斷開變頻器電源1分鐘左右再上電即可，另一種情況是變頻器驅(qū)動大慣性負載，而出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象。這種情況下，一是將減速時間參數(shù)加長或增大制動電阻（制動單元）；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車方式。

（5）電機發(fā)熱，變頻器顯示過載，對于已經(jīng)投入運行的變頻器，必須檢查負載狀況，對于新安裝的變頻器出現(xiàn)這種故障，很可能是V/F曲線設(shè)置不當或電機參數(shù)設(shè)置有問題，此時必須正確設(shè)置好各種參數(shù)，另外，電機在低頻的工作時散熱性能變差，也會出現(xiàn)這種情況，這時就需加裝散熱裝置。