變頻技術

1、變頻調速系統(tǒng)控制方案的選擇變頻調速系統(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)變頻調速系統(tǒng)；無傳感器矢量變頻器異步調速系統(tǒng)；矢量變頻器閉環(huán)異步變頻調速系統(tǒng)；永磁同步電動機開環(huán)控制變頻調速系統(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。關鍵詞：關鍵詞：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、轉速編碼器、開環(huán)和閉

2、環(huán)控制一、一、交流電動機變頻調速交流電動機變頻調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；S轉差率（0～3%或0～6%）。由轉速公式可見，只要設法改變三相交流電動機的供電率F，就十分方便地改變了電動機的轉速N。比改變極對數P和轉差率S兩個參數簡單得多，特別是近二十多年來，靜態(tài)電力變頻調速器突飛猛進的發(fā)展，使得三

3、相交流電動機變頻調速成為當前電氣調速的主流。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：標準設計的三相異步電動機，380V，50Hz。如果電壓不變，只改變頻率，會產生什么問題？380V不變，頻率下調(50Hz)，則使磁通減弱。所以，真正應用變頻調速時，一般需要同時改變電壓和頻率，以保持磁通基本恒定。因此，變頻調速器又稱為VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)裝置。二、二、交流電動機變頻

4、調速四種控制方案的分析交流電動機變頻調速四種控制方案的分析根據生產的要求，變頻器的型式和電動機的種類，會出現多種多樣的變頻調速控制方案。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速系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。圖1開環(huán)異步機變頻調速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)變頻調速技術性能雖好，但是畢竟它需要在異步電動機軸上安裝速度傳感器，嚴格地講，已經降低了異步電動機結構堅固、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)境的因素無法安裝速度傳感器。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，對于調速范圍、轉速精度和動態(tài)品質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)控制異步機變頻調速系統(tǒng)。4、永磁同步電動

6、機開環(huán)控制的變頻調速系統(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)，就是第四種變頻調速控制方案。又具有控制電路簡單，可靠性高的特點。至于調速性能如何呢？由于是同步電動機，它轉速始終等于同步轉速N0=60FP，只取決于電動機供電頻率F，而與負載大小無關（除非負載力矩大于或等于失步轉矩，同步電動機會失步，轉速迅速停止），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（數字設定頻率精度可達0.01%），在開環(huán)控制情形下，同步電動機的轉速精度亦為0.01%。因為同步電動機轉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速系統(tǒng)的動態(tài)品質問題，若采用通用變頻器VF控制，響應速度較慢；若采用夭量控制就頻器，響應速度很快。三