现在,变频器现已很多运用在需求调整工况和节能的出产环节中,为便利地调整电机工况和节省电能,变频器起了很大的作用。在动力日益紧缺,不得不提出树立节能型社会的今天和明日,变频器将会得到愈加广泛的运用。
假如用户在对变频器的运用时需求比较快速、比较频频地调整频率,传统的变频器就很难满意其需求,特别是在惯性大的负载上运用变频器时,有必要将升、降频(特别是降频)速度设置的比较慢,以习惯因为惯性构成的电机转速的滞后。因为电机及其负载因为惯性的原因,其转速与变频器输出的频率的同步需求一段时刻,特别是用于惯性大的负载时,这个时刻就比较长。假如频率调整的速度远远快于电机转速,电机将处于四象限运转的发电状况,业界同仁都知道,这个发电状况关于变频器是很风险的。传统变频器关于这个问题的处理办法是设置泄放维护电路,但即便是在变频器上设置了泄放维护电路,也仅仅是维护了变频器不会因此而发生毛病,并没有真实处理电机及其负载的惯性问题,这是因为传统的变频器仅仅输出电能的频率和电压的调整设备,关于电机的惯性并没有约束。正是因为传统的变频器没有设置对电机惯性的约束功用,就使其在某些有特殊需求的场合不能便利、安全和牢靠的运用,事实上也约束了变频器的运用规模。
用机械的办法明显不能对被控电机施行有效地同步制动;而选用传统的电制动手法尽管能够在操作上与变频器的调频一起进行,可是因为传统的电制动大都是以刹车为意图的,要想将被控电机的转速与调频进程同步也是十分困难的。这便是运用变频器调整被控异步电机转速,不如直流电机的调速作用那么好的主要原因。
本文作者以共同的思想办法找到了一种能够较好地操控被控电机的转速,使其能够与变频器输出电能的频率赶快同步的电制动办法,用这个制动办法帮忙变频器调整被控电机转速,能够最大极限的习惯电机及其负载的惯性,使电机的转速在尽量短的时刻内与变频器输出电能的频率同步,不仅对变频器起到了维护的作用,还使变频器能够习惯必较快速、比较频频地调整频率和惯性大的负载的运用,进一步拓宽了高、低压变频器的运用规模。假如将这个制动办法中的电机转速制动设备独自运用,还能够作为电机的软起动器和在需求频频调整频率、需求准确制动甚至有反向运转要求的范畴作为电机的调速设备。用这个电机转速制动设备作为电机的调速设备运用时,其调速作用能够与直流电机的调速作用相媲美。
1、进步变频器调频速度动态呼应的原理
本项意图研讨是为了战胜上述传统变频器现在存在的缺点,在传统变频器上添加比较简单并业已老练的换相技能,为变频器的制作供给了一种新的附加技能。
本项研讨依据的是三相交流电能够组成多种相序,而且其相位互有距离的原理。三相交流电能够组成多种相序,其相位互有距离的原理为:三相交流电分别为A相、B相、C相。三相交流电按不同次序摆放,发生三种正序摆放:A、B、C;C、A、B;B、C、A和三种逆序摆放:A、C、B;B、A、C;C、B、A。其间正序的三种摆放电机的旋转方向相同,在相位上互有距离,关于对称的三相交流电来说,这三种正序的摆放在相位上互差120°;逆序的三种摆放同正序的三种摆放相同,电机的旋转方向相同(仅仅与正序的三种摆放时电机的旋转方向相反罢了),在相位上互差120°。
假如把被控三相异步电机定子的三根进线的次序固定,并使它们按必定的规则和周期次序的在三种正序摆放办法(或在正序与逆序的摆放)中切换,因为三种正序摆放在相位上互差120°,每次切换后就使定子旋转磁场滞后120°(在正序与逆序的摆放中切换,则是反向)),此刻就会构成转子磁场拉定子磁场的发电制动状况,即回馈制动状况,假如使它们按必定的频率进行这种切换,电机将作业在电动与回馈制动替换的状况:在电动状况时,转差率S>0,在回馈制动状况时,转差率 S<0。回馈制动状况实际上便是“刹车”,这样一来就构成了转子在滚动的进程中经常被“刹车”,转速天然也就随之慢下来了,切换相序的频率越高,在单位时刻内定子旋转磁场滞后(“刹车”)的次数就越多,所以转子的转速就越低;反之,切换相序的频率越低,在单位时刻内定子旋转磁场滞后(“刹车”)的次数就越少,所以转子的转速就越高,当切换相序的频率为“0”,即不进行切换时,转子的转速最高,为该电机的额外转速。当然假如把三相异步电机定子的三根进线的次序固定,并使它们按必定的规则和周期次序的在三种逆序摆放办法中切换,也相同能够使定子旋转磁场发生的滞后,从而使转子的转速发生改变,仅仅转子旋转的方向相反罢了。
用电机转速制动设备可快速调整变频器对电机转速的操控的具体作业原理是:在传统的变频器上设备切换同步电路(包含方针频率检索电路和指令挑选电路)、切换操控器(包含指令存储器和指令宣布电路)、切换操控电路和切换开关。当变频器不进行频率调整或调频完毕(即运转当时频率现已到达方针频率)时,指令挑选电路得不到方针频率检索电路的指令(或得到不进行相序切换的指令),指令宣布电路不宣布切换指令,经过切换操控电路输出的驱动信号使电动机依据此刻变频器输出的电能的频率正常匀速运转。当变频器宣布频率调整指令(即方针频率与当时运转频率不同)时,方针频率检索电路检索到新的方针频率指令(如装备了当时运转频率与方针频率的距离的检索功用,还将检索到当时频率与新的方针频率的距离),当即向指令挑选电路宣布相应的挑选指令,指令挑选电路在指令存储器中选出相应的切换指令,并经过指令宣布电路向切换操控电路宣布相应的相序切换频率的指令,在整个频率调整进程中(即当时运转频率没有到达方针频率之前),相序切换一向按必定的频率进行,直到频率调整进程完毕(即当时运转频率与方针频率共同)时,相序切换中止。这样,在相序切换功用的帮忙下,经过定子旋转磁场相位改变对电机转子施行制动,使电机的转速能够较快的与变频器输出的电能的频率相吻合,完成了快速调整电机转速的意图。在这里有必要指出的是:本文所举的比如是把变频器在频率调整进程中的当时运转频率和方针频率当作信息源的,在制作和现场调试时,还最好配以在频率调整进程中电机转速的检测,以便尽量准确确实定相序切换频率与频率调整进程的对应联系;当然,假如设计时添加对电机的转速进行矢量检测,并以此作为辅佐信息源参加相序切换频率与频率调整,作用会更好,仅仅会添加必定的制构本钱。
假如将所述的电机转速制动设备独自运用,行将其间的指令挑选电路、切换操控器(包含指令存储器和指令宣布电路)、切换操控电路、切换开关等装备上操作器及界面制构成独立的操控设备,并在指令存储器中预存相应的指令,就能够作为电机的软起动器,还能够作为在调整频率频频、需求准确制动和有反向运转要求的场合运用的电机调速设备。
可是因为现在还没有能够接受高电压(6kV、10kV)能够直接独自在高压环境运用的半导体开关器材,所以在用相序切换的功用帮忙高压电机调速时,有必要选用如下的办法:
(1) 将多个半导体开关器材,在并联同步维护电路的帮忙下串联运用,使其到达能够接受高电压的才能,完成相序切换;
(2) 在高压变频器的频率程序中增设相序切换功用,在波形发生环节完成相序切换,这样只需在本来的操控程序的基础上,添加相应的相序切换程序即可完成,无需硬件的添加和改造,这是比较安全牢靠的办法;
(3) 一旦有了能够接受高电压(6kV、10kV)能够直接独自在高压环境运用的半导体开关器材,就直接选用半导体开关器材完成相序切换。
因为电机在制动时可能会发生能量,所以还应该设置能量吸收泄放电路,以对变频器在频率调整程序中施行维护。当然,假如设置了能量回馈电路将电机在制动时所发生的能量回馈到前级电路再加以使用就更好了,这样又进一步进步了节能的作用。
2 完毕语
本文介绍的这项技能现已申请了专利,它只在传统变频器上添加比较简单并业已老练的换相技能,就可战胜传统变频器存在的缺点,为变频器的制作供给了一种新的附加技能,一起也可扩展变频器的运用规模。