變頻調(diào)速技術(shù)論文

　　在石油、石化、煤液(氣)化等裝置中部分機(jī)組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)需要通過(guò)變頻器調(diào)速控制,這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的變頻調(diào)速技術(shù)論文，僅供參考!

　　變頻調(diào)速技術(shù)論文篇一

　　淺談電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)

　　【摘要】為了降低礦井的生產(chǎn)成本，提高電機(jī)系統(tǒng)效率，目前越來(lái)越多的煤礦在進(jìn)行中、高壓電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的技術(shù)改造。采用這種先進(jìn)的電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，改善風(fēng)機(jī)、泵類系統(tǒng)電機(jī)的調(diào)節(jié)方式，逐步淘汰閘板、閥門(mén)等機(jī)械節(jié)流調(diào)節(jié)方式，重點(diǎn)對(duì)大中型變工礦電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速改造，合理匹配電機(jī)系統(tǒng)，減少資源浪費(fèi)。

　　【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速 交流電動(dòng)機(jī)

　　一、緒論

　　(一)變頻調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)介。

　　變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率來(lái)達(dá)到交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速目的的技術(shù)。電機(jī)有直流電機(jī)和交流電機(jī)。直流機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)，性能好，因此過(guò)去生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速多用直流電動(dòng)機(jī)。但直流電機(jī)由于采用直流電源，它的滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換，故費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，給人們帶來(lái)太大的麻煩。因此人們希望讓簡(jiǎn)單可靠廉的交流電機(jī)也像直流電動(dòng)機(jī)那樣調(diào)速。這樣就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速等交流調(diào)速方式。

　　(二)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。

　　我國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)大國(guó)，但我國(guó)同時(shí)也是一個(gè)能源匱乏國(guó)，隨著能源危機(jī)的加重，各行各業(yè)都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。工礦企業(yè)作為能耗企業(yè)，如果實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排則顯得尤為重要。異步電動(dòng)機(jī)作為這些企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，所以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能就是實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能。變頻器作為一種新型節(jié)能減排技術(shù)則得到了廣泛的應(yīng)用。

　　二、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速

　　(一)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。

　　交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)是一項(xiàng)以大功率電力電子器件為基礎(chǔ)的新型技術(shù)學(xué)科在過(guò)去的十幾年間由于大功率電力電子器件的不斷出現(xiàn)，使交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得了很大的發(fā)展。

　　1.交流電機(jī)

　　交流電機(jī)是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒(méi)有換向器，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬(wàn)千瓦、甚至上百萬(wàn)千瓦。

　　2.直流電機(jī)

　　直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

　　(二)交流調(diào)速的方式。

　　異步電機(jī)得調(diào)速方法可以有改變轉(zhuǎn)差率，改變磁極對(duì)數(shù)及變頻三種。其中改變轉(zhuǎn)差率的方法又可以通過(guò)調(diào)定子電壓，轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)差電壓以及定、轉(zhuǎn)子供電頻率等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　1.串極調(diào)速

　　它是將繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋到電網(wǎng)的一種比較經(jīng)濟(jì)的調(diào)速方法，可以又低同步及高同步兩種串調(diào)方式。

　　2.矢量變換控制調(diào)速

　　它是模擬直流電及得控制特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行交流機(jī)的控制。

　　3.變頻調(diào)速

　　它是一種最有發(fā)展前途得一種調(diào)速方式，其調(diào)速花樣繁多。

　　三、變頻調(diào)速原理

　　(一)異步電機(jī)變頻調(diào)速原理。

　　交流調(diào)速是通過(guò)改變電定子繞組的供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的的，但定子繞組上接入三相交流電時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)。電機(jī)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用n0表示：

　　式中：f為三相交流電源頻率，一般是50Hz;

　　為磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)p=1時(shí)，n0=3000r/min;p=2時(shí)，n0=1500r/min。

　　由上式可知磁極對(duì)數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n0就越慢，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n0要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電動(dòng)機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率表示：

　　在加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n=0，這時(shí)s=1;啟動(dòng)后的極端情況n=n0，則s=0，即在0～1之間變化，一般異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的 s=1%～6%。綜合(3-1)和(3-2)式可以得出：

　　由式(3-3)可以看出，對(duì)于成品電機(jī)，其極對(duì)數(shù)已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率的變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。

　　(二)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方案的。

　　從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，煤礦的大容量風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載采用高壓變頻調(diào)速合理性很強(qiáng)，可以在節(jié)能過(guò)程中逐漸收回成本。大功率的異步電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)有的變頻器系統(tǒng)有兩種調(diào)速方式：“高――高”，“高――低――高”。

　　1.高――低――高變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　采用兩級(jí)變壓的方式。先降壓，經(jīng)過(guò)降壓變頻器，再升壓，該模式對(duì)電力電子器件的要求降低。

　　2.高――高變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　采用多個(gè)功率單元模塊串聯(lián)，直接高壓變頻轉(zhuǎn)換。這種方式節(jié)省了升壓、降壓變的投資及帶來(lái)的損耗，提高了效率。采用高壓變頻器的大容量電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一般都采用高――高模式。該調(diào)速系統(tǒng)由于采用了橋式整流電路，在整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中功率因數(shù)較高，不需要裝設(shè)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，又因?yàn)楦擗D―高變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多重化脈沖控制，通過(guò)模塊輸出串聯(lián)疊加消除高次諧波的影響。

　　高――高變頻調(diào)速系統(tǒng)改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，變頻器中逆變器的輸出頻率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)，因此調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過(guò)程中頻率和電壓配合好，動(dòng)態(tài)性能好。此外，高-高變頻調(diào)速系統(tǒng)有很好的對(duì)負(fù)載供電波形。變頻器的逆變器輸出電壓和電流波形接近正弦波，從而降低了由于矩形波供電引起的轉(zhuǎn)矩降低問(wèn)題，從而改善了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。

　　綜上所述，高――高調(diào)速系統(tǒng)比高――低――高調(diào)速有著明顯的優(yōu)勢(shì)，由于高――高調(diào)速系統(tǒng)是針對(duì)高――低――高調(diào)速系統(tǒng)缺陷研制的新一代調(diào)速系統(tǒng)，所以該調(diào)速系統(tǒng)是以后的發(fā)展趨勢(shì)。

　　變頻調(diào)速技術(shù)論文篇二

　　變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

　　摘要： 本文簡(jiǎn)要介紹了變頻器的種類、特點(diǎn)、選擇和注意事項(xiàng)。

　　Abstract： The paper deseribes the classifications， performance， choices for product， and peripheral devices design need to be notices of inverter.

　　關(guān)鍵詞： 變頻器;種類;特點(diǎn);選擇

　　Key words： inverter;classifications;feature;choices

　　中圖分類號(hào)：TM3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2012)29-0040-03

　　0 引言

　　變頻調(diào)速技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，由于變頻調(diào)速技術(shù)在調(diào)速范圍、調(diào)速平滑性、靜差度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、功率因數(shù)、智能控制、節(jié)約電能等方面具有的優(yōu)異性能，是目前交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速所采用的主要方式。它以體積小、重量輕、可靠性高、通用性強(qiáng)、適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、保護(hù)功能完善等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、冶金、電力、石化、食品、醫(yī)藥、造紙、機(jī)械等領(lǐng)域。

　　1 變頻器的應(yīng)用分類

　　變頻器應(yīng)用非常廣泛，根據(jù)具體應(yīng)用情況可分為以下幾種類型：

　　①節(jié)能、改善環(huán)境。風(fēng)機(jī)、泵類、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)、精紡機(jī)、注塑機(jī)、中央空調(diào)系統(tǒng)、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)等系統(tǒng)的調(diào)速;

　?、谔岣咴O(shè)備效率。機(jī)械加工設(shè)備中高速電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)行控制;

　?、圩詣?dòng)化控制、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。搬運(yùn)機(jī)械、加工設(shè)備、生產(chǎn)流水線、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)等系統(tǒng)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制、多段速度調(diào)節(jié);

　?、芴岣弋a(chǎn)量、提高控制精度。機(jī)床、搬動(dòng)機(jī)械、塑料機(jī)械、球磨機(jī)、研磨機(jī)、印刷機(jī)械等系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速控制;

　　⑤減少設(shè)備維修、延長(zhǎng)設(shè)備壽命。機(jī)床設(shè)備的主軸、紡紗機(jī)等系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速;

　?、尢岣哔|(zhì)量。切紙機(jī)、造紙機(jī)、拉絲機(jī)、纖維機(jī)械等輕工設(shè)備進(jìn)行最佳速度控制、恒張力矢量控制;

　　⑦特殊要求的場(chǎng)合。恒壓供水、供氣、音樂(lè)噴泉等系統(tǒng)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩、多段速自動(dòng)控制。

　　2 變頻器的選型

　　變頻器的正確選用對(duì)于機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。選擇變頻器時(shí)，首先要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的類型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的特性、調(diào)速范圍、靜差度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使用環(huán)境及系統(tǒng)的特殊要求，然后決定選用哪種控制方式和防護(hù)結(jié)構(gòu)的變頻器。當(dāng)然所選用的變頻器一定要是最合適的。也就是說(shuō)所選用的變頻器一定要能能夠滿足生產(chǎn)機(jī)械的實(shí)際工藝要求，并且具有最高的性價(jià)比。

　　2.1 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載分類 由于生產(chǎn)機(jī)械的類型很多，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性將其分為以下種類型：

　　2.1.1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 在這類負(fù)載中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T■=C，與轉(zhuǎn)速n 無(wú)關(guān)。而負(fù)載功率隨著負(fù)載轉(zhuǎn)速的升高而增加。如機(jī)床設(shè)備中的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)等機(jī)構(gòu)和起重機(jī)、電梯、提升機(jī)等負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

　　在變頻器驅(qū)動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)的生產(chǎn)機(jī)械時(shí)，低速時(shí)要有足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩，并且要有足夠大的過(guò)載能力。如果電動(dòng)機(jī)在低速下長(zhǎng)期運(yùn)行，還必須要考慮電動(dòng)機(jī)的散熱問(wèn)題，以防電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)高。

　　2.1.2 恒功率負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)就是當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，負(fù)載從電動(dòng)機(jī)吸收的功率為恒定值。即：

　　P■=T■Ω=T■■=■T■n=C

　　就是說(shuō)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。如金屬切削機(jī)床中的主軸、造紙機(jī)、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等都屬于恒功率負(fù)載。

　　負(fù)載的恒功率性質(zhì)是在一定的速度范圍內(nèi)而言，如果速度非常慢，在機(jī)械強(qiáng)度的限制下，T■無(wú)法一直增大，在低速下負(fù)載性質(zhì)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩負(fù)載。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)在很大程度上影響著拖動(dòng)系統(tǒng)方案的確定。直流電動(dòng)機(jī)的弱磁調(diào)速就屬于恒功率調(diào)速。

　　2.1.3 通風(fēng)機(jī)類負(fù)載 這一類負(fù)載的特點(diǎn)是負(fù)載的轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即：T■=kn■

　　各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵都屬于通風(fēng)機(jī)類負(fù)載。

　　通風(fēng)機(jī)負(fù)載通過(guò)變頻器調(diào)速來(lái)調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、流量，從而可以大幅度的節(jié)能。由于通風(fēng)機(jī)類負(fù)載在高速時(shí)需要很大的功率，所以不應(yīng)使這類負(fù)載超工頻運(yùn)行。

　　2.2 根據(jù)負(fù)載特性選取適當(dāng)控制方式的變頻器 變頻器具有以下四種控制方式：

　　2.2.1 v/f控制方式 它的變頻器可以同時(shí)控制變頻器輸出的電壓和頻率。在當(dāng)v/f的值不變時(shí)，得到所需的轉(zhuǎn)矩特性。用這種方式的變頻器控制電路結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、成本也不高，多用于對(duì)精度要求較低的通用變頻器。

　　2.2.2 轉(zhuǎn)差率控制方式 這種控制方式要比v/f控制更先進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)更多，它需要通過(guò)一個(gè)電動(dòng)機(jī)上的速度傳感器測(cè)出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與所需轉(zhuǎn)差率之和決定了變頻器的輸出頻率。用這種控制方式對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行控制，與前一種控制方式相比，在加減速特性和限制過(guò)電流的能力等方面都有明顯的改善。

　　2.2.3 矢量控制方式 矢量控制是一種高性能的控制方式。其操作原理是，將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和與其垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)，并加以控制。它的名稱的由來(lái)是因?yàn)樗欢ㄒ瑫r(shí)控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流的幅值和相位，即定子電流的矢量，所以叫矢量控制方式。

　　2.2.4 直接轉(zhuǎn)矩控制方式 直接轉(zhuǎn)矩控制方式是交流拖動(dòng)系統(tǒng)中具有革命性的電動(dòng)機(jī)控制方式。不需要在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝脈沖編碼器來(lái)反饋轉(zhuǎn)子的位置，而具有轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。能在零速時(shí)產(chǎn)生滿載轉(zhuǎn)矩，電路中的PWM調(diào)制器不需要分開(kāi)電壓控制和頻率控制，具有這種功能的變頻器稱為直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。

　　根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性和控制系統(tǒng)對(duì)調(diào)速性能的基本要求選擇能夠滿足控制系統(tǒng)要求的控制方式是變頻選用過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一。