交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案的選擇
一、 交流電動機變頻調(diào)速
交流電動機不論三相異步電動機還是三相同步電動機，它們的轉(zhuǎn)速N公式為：
N0=60F/P （同步電動機） N=N0(1-S)=60F/P(1-S) （異步電動機）
式中：F-頻率；P-極對數(shù)；S-轉(zhuǎn)差率（0～3%或0～6%）。
由轉(zhuǎn)速公式可見，只要設法改變?nèi)嘟涣麟妱訖C的供電率F，就十分方便地改變了電動機的轉(zhuǎn)速N。比改變極對數(shù)P和轉(zhuǎn)差率S兩個參數(shù)簡單得多，特別是近二十多年來，靜態(tài)電力變頻調(diào)速器突飛猛進的發(fā)展，使得三相交流電動機變頻調(diào)速成為當前電氣調(diào)速的主流。
實際上僅僅改變電動機的頻率并不能獲得良好的變頻特性。例如：標準設計的三相異步電動機，380V，50Hz。如果電壓不變，只改變頻率，會產(chǎn)生什么問題？380V不變，頻率下調(diào)(<50Hz)，會使電機氣隙磁通φ(約等于V/F)飽和；反之，380V不變，頻率向上調(diào)(>50Hz)，則使磁通減弱。所以，真正應用變頻調(diào)速時，一般需要同時改變電壓和頻率，以保持磁通基本恒定。因此，變頻調(diào)速器又稱為VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)裝置。
二、 交流電動機變頻調(diào)速四種控制方案的分析
根據(jù)生產(chǎn)的要求，變頻器的型式和電動機的種類，會出現(xiàn)多種多樣的變頻調(diào)速控制方案。這里只討論交-直-交(Ac-Dc-Ac)變頻器。至于交-交循環(huán)變頻器（Ac-Ac相控變頻）以及自同步控制逆變器（不論Ac-Ac方式還是Ac-Dc-Ac方式），即俗稱無換向器電動機，均不展開討論。
１、開環(huán)控制的通用變頻器三相異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)
控制框圖如圖1所示。
圖1 開環(huán)異步機變頻調(diào)速
VVVF-通用變頻器 IM-異步電動機
該控制方案結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。但是，由于是開環(huán)控制方式，其調(diào)速精度和動態(tài)響應特性并不是十分理想。尤其是在低速區(qū)域電壓調(diào)整比較困難，不可能得到較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度。異步電動機存在轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)速隨負荷力矩變化而變動，即使目前有些變頻器具有轉(zhuǎn)差補償功能及轉(zhuǎn)矩提升功能，也難以達到0.5%的精度，所以采用這種V/F控制的通用變頻器異步機開環(huán)變頻調(diào)速適用于一般要求不高的場合，例如風機、水泵等機械。
2、無速度傳感器的矢量控制變頻器異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)
控制框圖如圖2所示。
圖2 矢量控制變頻器的異步電機變頻變頻調(diào)速
VVVF -矢量變頻器
對比圖1和圖2控制框圖，兩者的差別僅在使用的變頻器不同。由于使用無速度傳感器矢量控制的變頻器，可以分別對異步電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進行檢測、控制，自動改變電壓和頻率，使指令值和檢測實際值達到一致，從而實現(xiàn)了矢量控制。雖說它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì)。轉(zhuǎn)速精度約等于0.5%，轉(zhuǎn)速響應也較快。
如果生產(chǎn)要求不是十分高的情形下，采用矢量變頻器無傳感器開環(huán)異步電機變頻調(diào)速是非常合適的，可以達到控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的實效。
3、帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步電機閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)
控制框圖如圖3所示。
圖３ 異步電機閉環(huán)控制變頻調(diào)速
PG-速度脈沖發(fā)生器
矢量控制異步電機閉環(huán)變頻調(diào)速是一種理想的控制方式。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|