變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)建

1、關(guān)于變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建第一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) PWM逆變器的基本工作原理及其發(fā)展趨向5.1 變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的組成主要任務(wù)-根據(jù)控制對(duì)象(負(fù)載)特性來(lái)選擇：選擇電動(dòng)機(jī)的類型、功率、轉(zhuǎn)速等；選擇變頻器的類型、容量、型號(hào)等；決定電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間的傳動(dòng)比；選定變頻器外圍所需要的配件。第二張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2 構(gòu)建變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求基本要求： 負(fù)載的機(jī)械特性。確定異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)施了變頻調(diào)速后，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)者能否帶動(dòng)負(fù)載，能否長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行。 電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速后的有效轉(zhuǎn)矩線。第三張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.2.1

2、在機(jī)械特性方面的要求1對(duì)調(diào)速范圍的要求 任何調(diào)速裝置的首要任務(wù)，就是必須滿足負(fù)載對(duì)調(diào)速范圍的要求。2對(duì)機(jī)械特性“硬度”的要求第四張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3對(duì)升、降速過程及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求(1)升速-負(fù)載對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求(2)降速-負(fù)載對(duì)制動(dòng)過程的要求-是否需要制動(dòng)電阻，以及需要多大的制動(dòng)電阻-經(jīng)常處于再生制動(dòng)經(jīng)常狀態(tài)的負(fù)載(如起重機(jī))是否采用電能反饋（向電網(wǎng)反饋能量）第五張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 4負(fù)載對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求-是否需要高性能的變頻器 無(wú)傳感器（無(wú)轉(zhuǎn)速反饋）的矢量控制方式 具有轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)的矢量控制方式 直接轉(zhuǎn)矩控制5.2.2 在運(yùn)行可靠性方面的要求

3、 1過載能力-過載倍數(shù)及持續(xù)時(shí)間-電機(jī)的過載能力-變頻器的過載能力 2機(jī)械振動(dòng)和壽命避免機(jī)械諧振的問題；高速(超過額定轉(zhuǎn)速)時(shí)，機(jī)械的振動(dòng)以及各部分軸承的磨損問題等。第六張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3 變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線5.3.1有效轉(zhuǎn)矩線的概念有效轉(zhuǎn)矩-電動(dòng)機(jī)在某一頻率下允許連續(xù)運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩。有效轉(zhuǎn)矩線-電動(dòng)機(jī)允許工作范圍的曲線 第七張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.3.2 fx fN時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線第八張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.3.3 fx fN時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線1異步電動(dòng)機(jī)在 fx fN時(shí)的特點(diǎn)當(dāng)在 fx fN時(shí)，Ux=UN，因

4、此，隨著f的上升，主磁通將減小。 電動(dòng)機(jī)的額定電流是由電動(dòng)機(jī)的允許溫升決定的，所以，不管在多大的頻率下工作，電動(dòng)機(jī)的允許工作電流是不變的。第九張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2當(dāng)fx fN時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線 功率不變的有效轉(zhuǎn)矩線。第十張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 過載能力不變的有效轉(zhuǎn)矩線。全頻率范圍內(nèi)的有效轉(zhuǎn)矩線。第十一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.4 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)建考慮：頻率范圍、調(diào)速范圍和負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求 ，從而確定電動(dòng)機(jī)和變頻器。5.4.1 工作頻率范圍的選擇1最低工作頻率表51各種控制模式的最低工作頻率 允許負(fù)載率() 控制模式最低工作頻

5、率Hz 無(wú)外部通風(fēng) 有外部通風(fēng) 有反饋矢量控制 0.1 75 100 無(wú)反饋矢量控制1 80 100 Vf控制 5 50 55第十二張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2最高工作頻率-取決于允許的負(fù)載率負(fù)載重時(shí)最高頻率受限。第十三張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.4.2 調(diào)速范圍與傳動(dòng)比1調(diào)速范圍和負(fù)載率的關(guān)系第十四張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2負(fù)載率與傳動(dòng)比的關(guān)系 -負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的值是和傳動(dòng)比有關(guān)的。傳動(dòng)比越大，則負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值越小，電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載率也就越小。3調(diào)速范圍與傳動(dòng)比的關(guān)系 由表5-2可知-當(dāng)調(diào)速范圍不能滿足負(fù)載要求時(shí)，可以考慮

6、通過適當(dāng)增大傳動(dòng)比，來(lái)減小電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載率，增大調(diào)速范圍。第十五張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 4傳動(dòng)比的選擇舉例第十六張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 第十七張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.4.3 電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇1電動(dòng)機(jī)的選擇(1)可供選擇的方法如對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速不做任何限制，則有以下幾種方法： 原有電動(dòng)機(jī)不變，增大傳動(dòng)比。 原有電動(dòng)機(jī)不變，增加外部通風(fēng)，并采用帶轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式（可加時(shí)）。 選擇同容量的變頻調(diào)速專用電動(dòng)機(jī)，并采用帶轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式。 采用普通電動(dòng)機(jī)，不增加外部通風(fēng)和傳動(dòng)比，也不采用帶轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式，而是增

7、大電動(dòng)機(jī)容量。第十八張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (2)選擇原則如果屬于舊設(shè)備改造，則應(yīng)盡量不改變?cè)须妱?dòng)機(jī)。 如果是設(shè)計(jì)新設(shè)備，則應(yīng)盡量考慮選用變頻調(diào)速專用電動(dòng)機(jī)，以增加運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。 如果在增大傳動(dòng)比以后，電動(dòng)機(jī)的工作頻率過高，則可考慮采取增大電動(dòng)機(jī)容量以降低工作頻率的方法。第十九張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (3)電動(dòng)機(jī)最高工作頻率的確定磁極對(duì)數(shù)P2的普通電動(dòng)機(jī)： 當(dāng)在 fx 2fN ，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩與頻率成反比，將減小很多，其值為 ，一般難以滿足負(fù)載要求。一般來(lái)說，在拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，實(shí)際工作頻率的范圍取 P=1的普通電動(dòng)機(jī)： 在額定頻率以上運(yùn)行時(shí)

8、，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過3 000 rmin。這時(shí)，需要考慮軸承和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損及振動(dòng)等問題第二十張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2變頻器的選擇(1)容量的選擇(2)變頻器的類型及控制方式的選擇需要考慮的因素有：調(diào)速范圍負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)范圍負(fù)載對(duì)機(jī)械特性的要求第二十一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.5 恒功率負(fù)載變頻系統(tǒng)的構(gòu)建5.5.1 恒功率負(fù)載系統(tǒng)構(gòu)建的主要問題主要問題-如何減小拖動(dòng)系統(tǒng)的容量目標(biāo)：電動(dòng)機(jī)的容量和通用變頻器的容量均最小-電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致 如在基頻以下恒功率，即fx fN 考慮到傳動(dòng)過程中最大轉(zhuǎn)速的需要而恒功率負(fù)

9、載實(shí)際所需功率為第二十二張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1實(shí) 例最高轉(zhuǎn)速時(shí)的負(fù)載功率：第二十三張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 最低轉(zhuǎn)速時(shí)的負(fù)載功率：如果把頻率范圍限制在fx fN所需電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速又必須滿足負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)滿足第二十四張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2減小容量的對(duì)策第二十五張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3 時(shí)兩擋傳動(dòng)比時(shí)的系統(tǒng)容量第二十六張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.5.2電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇1電動(dòng)機(jī)容量和類別的選擇 在最高工作頻率不超過兩倍額定頻率的前提下，通過適當(dāng)調(diào)整傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的

10、傳動(dòng)比，盡量減小電動(dòng)機(jī)的容量。2變頻器的容量和類別的選擇第二十七張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月56 平方律負(fù)載變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)建平方律負(fù)載的特點(diǎn)： 負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比， 負(fù)載的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。5.6.1 平方律負(fù)載系統(tǒng)構(gòu)建的主要問題主要問題-如何得到最佳節(jié)能效果。第二十八張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 節(jié)能效果與Vf線的關(guān)系第二十九張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.6.2平方律負(fù)載系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)與變頻器的選擇1電動(dòng)機(jī)的選擇 通常出廠時(shí)配套供貨。2變頻器的選擇宜選用風(fēng)機(jī)、水泵專用變頻器。過載倍數(shù)低。特別注意：當(dāng)工作頻率高于額定頻率時(shí)，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩有可能大大超過額定轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)過載。配置了進(jìn)行多臺(tái)控制的切換功能。配置了一些其他專用于能耗控制的功能。第三十張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.7 直線律負(fù)載變頻系統(tǒng)的構(gòu)建5.7.1直線律負(fù)載及其特性1轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)-負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比2功率特點(diǎn)-負(fù)載的功率與轉(zhuǎn)速的二次方成正比5.7.2直線律負(fù)載系統(tǒng)變頻器的選擇基本要點(diǎn)與二次方律負(fù)載類同第三十一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.8 對(duì)混