變頻器的原理及其應(yīng)用 (2)課件

變頻器的原理及其應(yīng)用1變頻器的調(diào)速原理

改變輸入頻率（無(wú)級(jí)調(diào)速）——變頻器N=60F/PP：極對(duì)數(shù)F：頻率N：轉(zhuǎn)速改變極對(duì)數(shù)（有級(jí)調(diào)速）調(diào)速原理：調(diào)速方法：2交-直-交變頻器的主要結(jié)構(gòu)框圖整流器逆變器中間電路電動(dòng)機(jī)控制電路～～～3RA變頻器制動(dòng)方式—能耗制動(dòng)1.能耗制動(dòng)M當(dāng)泵升電壓超過(guò)一定值時(shí)，Ｖ。導(dǎo)通，從而把負(fù)載反饋的能量消耗在R。上。R。Ｖ。Ｃ5RA變頻器制動(dòng)方式—能量回饋制動(dòng)2.能量回饋制動(dòng)MＣ當(dāng)負(fù)載回饋能量是,可控變流器工作于有源逆變狀態(tài),將能量回饋電網(wǎng)6變頻器的控制方法-電動(dòng)機(jī)調(diào)速基礎(chǔ)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)矩控制GD2375dndt=Td

TL

GD^2:電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的飛輪轉(zhuǎn)矩Td:電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TL:電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩n:轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速基礎(chǔ)由上式可知:要控制轉(zhuǎn)速只需控制Td7變頻器的控制方法—恒U/F控制1.恒U/F控制(屬于標(biāo)量控制)定子電動(dòng)勢(shì)有效值為:E=4.44ψFψ:電動(dòng)機(jī)氣隙磁鏈F:電動(dòng)機(jī)工作頻率為避免電動(dòng)機(jī)因頻率的變化而導(dǎo)致磁路飽和引起勵(lì)磁電流增大,功率因數(shù)和效率降低,需要維持氣隙磁通,所以在調(diào)節(jié)F時(shí),E也回相應(yīng)地變化,即:E/F=K(恒定值)9變頻器的控制方法—矢量控制矢量變換（數(shù)學(xué)運(yùn)算）兩相固定坐標(biāo)系三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變頻器轉(zhuǎn)矩電流iT勵(lì)磁電流iMφ10變頻器的控制方法—矢量控制2.矢量控制(基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向)控制思想:iTiM轉(zhuǎn)速環(huán)矢量變換M編碼器電流環(huán)旋轉(zhuǎn)變頻器nφn*11無(wú)速度傳感器矢量控制利用自適應(yīng)控制法通過(guò)電壓和電流模型運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解藕，并分別進(jìn)行控制。在許多場(chǎng)合，安裝編碼器不方便，同時(shí)也是為了降低成本，要求使用無(wú)編碼器系統(tǒng)。例如安裝空間較小，控制精度要求不高的場(chǎng)合。13變頻器在風(fēng)機(jī)負(fù)載和14直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)的比較—電機(jī)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜有電刷,維護(hù)困難轉(zhuǎn)子粗短，轉(zhuǎn)矩慣量大交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無(wú)電刷,維護(hù)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)子細(xì)長(zhǎng)，轉(zhuǎn)矩慣量小無(wú)電刷，適用環(huán)境較廣變流裝置較貴因?yàn)橛须娝?，所以在環(huán)境惡劣的不適用變流裝置較便宜功率注入轉(zhuǎn)子，散熱所需通風(fēng)機(jī)功率較大功率注入定子子，散熱所需通風(fēng)機(jī)功率較小效率０.７～０.７５效率０.８５～０.９15直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)的比較--應(yīng)用

3、牽引調(diào)速：運(yùn)輸機(jī)械的電驅(qū)動(dòng)，此類機(jī)械對(duì)設(shè)備的尺寸，重量和防護(hù)等級(jí)有有嚴(yán)格的要求，所以交流調(diào)速比較占優(yōu)勢(shì)。如火車，輪船等系統(tǒng)。

4、

特殊調(diào)速：對(duì)調(diào)速有特殊要求的調(diào)速系統(tǒng)，如調(diào)速范圍達(dá)到1：50000～1：100000的場(chǎng)合，只能由特殊的永磁交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。如高精度磨床，車床等

17風(fēng)機(jī)負(fù)載和泵類負(fù)載的負(fù)載特性由此可知二次方律負(fù)載遵循如下規(guī)律(n:轉(zhuǎn)速):流量Q∝

n

揚(yáng)程H∝

n2

功率P∝n3風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載屬于二次方律負(fù)載特性(除羅茨風(fēng)機(jī)):功率公式:PL=P0+KPnL3轉(zhuǎn)矩(揚(yáng)程)公式:TL=T0+KTnL2流量公式:QL=Q0+KQnL也可以轉(zhuǎn)化為:PL=KFP0+KF3PN空載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩系數(shù)工作與額定F的比值18

用三臺(tái)變頻器控制三臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中兩用一備，電機(jī)的功率P=55KW，設(shè)計(jì)風(fēng)量為Q。空載損耗為10%，轉(zhuǎn)速1250轉(zhuǎn)/分。若風(fēng)機(jī)正常在970轉(zhuǎn)/分以下連續(xù)可調(diào)，每天所需的供風(fēng)量為1.5Q。（1）一臺(tái)工頻運(yùn)行，一臺(tái)變頻運(yùn)行；則全速

P0=55*10%=5.5KW

P1=55KW

由PL=P0+KPnL3得:KP=55-5.5=49.5KWP2=5.5+49.5*（50%）3=11.7KW

總消耗的功率為55+11.7=67KW風(fēng)機(jī)的節(jié)電率統(tǒng)計(jì)舉例19

潛水泵起動(dòng)時(shí)的水錘現(xiàn)象往往容易造成管道松動(dòng)或破裂甚至損壞；電機(jī)起動(dòng)/停止時(shí)需開啟/關(guān)閉閥門來(lái)減小水錘的影響，如此操作一方面工作強(qiáng)度大，且難以滿足工藝的需要。在潛水泵安裝變頻調(diào)速器以后，可以根據(jù)工藝的需要，使電機(jī)軟啟/軟停，從而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。而且在流量不大的情況下，可以降低泵的轉(zhuǎn)速，一方面可以避免水泵長(zhǎng)期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，造成電機(jī)過(guò)早的老化，而且變頻的軟啟動(dòng)大大的減小水泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械的沖擊。并且具有明顯的節(jié)電效果。

變頻器在潛水泵上的應(yīng)用泵類負(fù)載和風(fēng)機(jī)負(fù)載都屬于二次方律，所以節(jié)能效果相同21系統(tǒng)應(yīng)用效果使用了變頻器以后，不但免去了許多繁瑣的人工操作，消除了許多不安全隱患因素，并使系統(tǒng)始終處于一種節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行，合理地輪換使用電機(jī)延長(zhǎng)了設(shè)備的