變頻器補充知識一

1、-一、頻率給定線1、頻率給定線的定義由模擬量進(jìn)展外接頻率給定時，變頻器的給定頻率f*與給定信號*之間的關(guān)系曲線f* = f(*)，稱為頻率給定線。這里的給定信號*既可以是電壓信號UG，也可以是電流信號IG。2、根本頻率給定線在給定信號*從0增大至最大值*ma*的過程中，給定頻率f*線性地從0增大到fma*的頻率給定線稱為根本頻率給定線。其起點為* = 0， f* = 0；終點為* = *ma*,如圖1所示。例1 假設(shè)給定信號為4-20mA ,要求對應(yīng)的輸出頻率為050HZ。分析：IG = 4 mA與*=0相對應(yīng)，IG = 20mA 與*=*ma*相對應(yīng)，作出的頻率給定線如圖2所示。3、頻率給定

2、線的預(yù)置頻率給定線的起點和終點坐標(biāo)可根據(jù)拖動系統(tǒng)的需要任意預(yù)置。3.1 起點坐標(biāo)* = 0， f* = fBI這里，fBI 為給定信號* = 0時所對應(yīng)的給定頻率，稱為偏置頻率。3.2 終點坐標(biāo)* = *ma*， f* = f*M 這里，f*M為給定信號* = *ma*時所對應(yīng)的給定頻率，稱為最大給定頻率。預(yù)置時，偏置頻率fBI是直接設(shè)定的頻率值；而最大給定頻率f*M常常是通過預(yù)置“頻率增益G%來設(shè)定的。G% 的定義是：最大給定頻率f*M與最大頻率fma*之比的百分?jǐn)?shù)，即: G% = (f*M / fma*)×100%如G% 100% ，則f*Mfma* ，這時的f*M為理想值，其中

3、輸出頻率大于fma*的局部，變頻器的實際輸出頻率為fma*。4、最大頻率、最大給定頻率與上限頻率的區(qū)別最大頻率fma*和最大給定頻率f*M都與最大給定信號*ma*相對應(yīng)，但最大頻率fma*通常是由基準(zhǔn)情況決定的；而最大給定頻率f*M常常是根據(jù)實際情況進(jìn)展修正的結(jié)果。當(dāng)f*Mfma*時，變頻器能夠輸出的最大頻率由f*M決定，f*M與*ma*對應(yīng)。當(dāng)f*Mfma*時，變頻器能夠輸出的最大頻率由fma*決定。上限頻率fH是根據(jù)生產(chǎn)需要預(yù)置的最大運行頻率，它并不和*個確定的給定信號*相對應(yīng)。當(dāng)fHfma*時，變頻器能夠輸出的最大頻率fH由決定，fH并不與*ma*對應(yīng)。當(dāng)fHfma*時，變頻器能夠輸出的

4、最大頻率由fma*決定。 例2 假設(shè)給定信號為0-10V的電壓信號，最大頻率為fma* = 50HZ,最大給定頻率為f*M = 52HZ，上限頻率為fH = 40HZ，請按要求正確繪制頻率給定線。 分析：1頻率給定線的起點為0，0，終點為10，52；2在頻率較小40HZ的情況下，頻率f*與給定信號*之間的對應(yīng)關(guān)系由頻率給定線決定。如*=5V，則f*=26HZ；3變頻器實際輸出的最大頻率為40 HZ。注意：在頻率給定線中，與上限頻率fH對應(yīng)的給定信號*H為多大并不重要。變頻器實際工作的頻率給定線見圖4紅線。二、變頻器控制方式常用變頻器的控制方式有：U/f控制、矢量控制等。1、變頻與變壓電動機調(diào)速

5、時，僅僅改變變頻器的輸出頻率，并不能正常調(diào)速，還必須同步改變變頻器的交流輸出電壓，即變頻也要變壓，其目的是確保電動機中每極磁通量保持不變，即“恒磁通控制方式。1.1 調(diào)頻比與調(diào)壓比調(diào)頻時，通常都是相對于額定頻率fN來進(jìn)展調(diào)節(jié)的。則調(diào)節(jié)頻率f*就可以用下式表示：f* = kffN式中，kf為頻率調(diào)節(jié)比也叫調(diào)頻比。kf的值可能大于1、等于1或小于1。根據(jù)變頻也要變壓的原則，在變壓時也存在調(diào)壓比，調(diào)整電壓U*可用下式表示： U*= ku UN式中，ku調(diào)壓比，UN為電動機的額定電壓。1.2 額定頻率以下、以上的變頻如前所述，調(diào)節(jié)頻率的同時要能夠維持磁通量M不變，必須 U/f =常數(shù)。1額定頻率以下調(diào)

6、頻即f*fN 為保證M不變，頻率f*下調(diào)同時變頻器輸出電壓U*也要下調(diào)。2額定頻率以上調(diào)頻即f*fN 當(dāng)電動機工作在額定頻率fN時，定子繞組的工作電壓也是額定電壓UN電動機長期正常工作時的最高電壓值。因此，在額定頻率fN以上調(diào)頻時，電壓U*就不能跟著上調(diào)了，電源電壓U*無法調(diào)節(jié)。所以在fN以上調(diào)速時，只能向上調(diào)頻率，而不能向上調(diào)電壓，電壓必須保持 U* =UN不變。2、U/f控制原理U/f控制是使變頻器的輸出在改變頻率的同時也改變電壓，通常使U/f為常數(shù)，這樣可使電動機磁通保持一定，在較寬的調(diào)速圍，電動機的轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)不下降。2.1 三相異步電動機的機械特性機械特性是指電動機在運行時，

7、其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即 nf (T )。 三相異步電動機的機械特性曲線如圖5所示。 圖5 三相異步電動機的機械特性曲線1起動轉(zhuǎn)矩Tst在n = 0 (s=1)，T = Tst點，這點的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩Tst，也稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于Tst時，電動機將不能起動。2額定轉(zhuǎn)矩TN在n= nN (s= sN)，T = TN點，該點轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩TN。當(dāng)電動機工作在額定轉(zhuǎn)矩TN時，sN通常在0.020.06之間，轉(zhuǎn)速在很小的圍變化時，轉(zhuǎn)矩即可在很大的圍變化，即工作于額定轉(zhuǎn)矩TN時，電動機具有很硬的機械特性。注：電動機銘牌標(biāo)注的額定功率P N、額定轉(zhuǎn)速n N和額定轉(zhuǎn)矩T N的計算關(guān)

8、系是：T N = 9550P N /n N (N.m)3最大轉(zhuǎn)矩TM在n= nL (s= sL)，T = T M點，這點的轉(zhuǎn)矩稱為最大轉(zhuǎn)矩T M。T M的大小象征著電動機的過載能力，用過載倍數(shù)表示，即：T MT N。在任何情況下，電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不能大于T M，否則電動機轉(zhuǎn)速將急劇下降，致使電動機堵轉(zhuǎn)停頓，因此，這一點稱為臨界轉(zhuǎn)速點。臨界轉(zhuǎn)速n L的大小決定了L點的上下位置，從而反映了機械特性的硬度。 2.2 變頻后電動機的機械特性找出機械特性上的幾個特殊點理想空載點、臨界轉(zhuǎn)矩點，通過一組實驗數(shù)據(jù)觀察臨界點隨頻率變化的規(guī)律，從而得出機械特性的大致輪廓。表1是*4極電動機在kf=ku1時的實驗

9、結(jié)果。表1 kf=ku1時臨界點坐標(biāo)Kf1.00.90.80.70.60.50.40.30.2n0*1500135012001050900750600450300TK*/ TKN1.00.970.940.90.850.790.70.60.45nK*285285285285279270255255186機械特性曲線的特征如下： 從f N向下調(diào)頻時，n 0*下移， T K*逐漸減小。f*在f N附近下調(diào)時：Kf = ku1，T K*減小很少，可近似認(rèn)為T K*T KN ， f*調(diào)的很低時：k f = k u0，T K*減小很快。f*不同時，臨界轉(zhuǎn)差n K*變化不是很大，所以穩(wěn)定工作區(qū)的機械特性根本是平行的，且機械特性較硬。圖6 變頻調(diào)速后的機械特性曲線2.3對額定頻率fN以下變頻調(diào)速特性的修正1T K*減小的原因分析 其中，U*: 電動機定子繞組的阻抗壓降； E*: 定子繞組反電動勢2解決方法：適當(dāng)提高調(diào)壓比k u，使k uk f，即提高U *的值，使得E *的值增加。從而保證E */f *常數(shù) 。這樣就能保證主磁通M根本不變。最終使電動機的臨界轉(zhuǎn)矩得到補償。f*fN時，電動機近似具有恒功率的調(diào)速特性 。 采用電壓補償后