直線電機生産廠家博智達主營直線電機环形直線電機大理石龍門模組等産品。

「万事博娱乐」变频器是怎样控制电机转速的?

万事博娱乐:2019-09-02 14:03:54 閱讀次數:105 文章來源:博智達原創
導讀: 變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变? *1: r/min 电机旋
變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
 
1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变?
 
*1: r/min
 
電機旋轉速度單位:每分鍾旋轉次數,也可表示爲rpm.
 
例如:2极电机 50Hz 3000 [r/min]
 
4极电机 50Hz 1500 [r/min]
 
結論:電機的旋轉速度同頻率成比例
 
本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频 率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来 调整电机的速度。

万事博娱乐
 
另外,頻率能夠在電機的外面調節後再供給電機,這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。
 
因此,以控制頻率爲目的的變頻器,是做爲電機調速設備的優選設備。
 
n = 60f/p
 
n: 同步速度
 
f: 电源频率
 
p: 电机极对数
 
結論:改變頻率和電壓是最優的電機控制方法
 
如果僅改變頻率而不改變電壓,頻率降低時會使電機出于過電壓(過勵磁),導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時,電壓卻不可以繼續增加,最高只能是等于電機的額定電壓。
 
例如:爲了使電機的旋轉速度減半,把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz,這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V
 
2. 当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?
 
*1: 工频电源
 
由電網提供的動力電源(商用電源)
 
*2: 起动电流
 
當電機開始運轉時,變頻器的輸出電流
 
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動
 
電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大,而當使用變頻器供電時,這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會産生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時,變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的,所以電機起動電流和沖擊要小些。
 
通常,電機産生的轉矩要隨頻率的減小(速度降低)而減小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。
 
通過使用磁通矢量控制的變頻器,將改善電機低速時轉矩的不足,甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
 
3. 当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低
 
通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe)
 
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時,電機産生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。
 
當電機以大于50Hz頻率速度運行時,電機負載的大小必須要給予考慮,以防止電機輸出轉矩的不足。
 
舉例,電機在100Hz時産生的轉矩大約要降低到50Hz時産生轉矩的1/2。
 
因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)
 
4. 变频器50Hz以上的应用情况
 
大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的。
 
如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。
 
当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速。
 
這時的轉矩情況怎樣呢?
 
因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小。
 
我們還可以再換一個角度來看:
 
电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)
 
可以看出, U,I不变时, E也不变.
 
而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小
 
对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。
 
同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)
 
结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小.
 
5. 其他和输出转矩有关的因素
 
發熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力,從而影響變頻器的輸出轉矩能力。
 
载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。
 
環境溫度:就象不會因爲檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值。
 
海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了。
 
6. 矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的?
 
*1: 转矩提升
 
此功能增加變頻器的輸出電壓(主要是低頻時),以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩損失,從而改善電機的輸出轉矩。
 
$ 改善电机低速输出转矩不足的技术
 
使用"矢量控制",可以使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz(對4極電機,其轉速大約爲30r/min)時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩(最大約爲額定轉矩的150%)。
 
對于常規的V/F控制,電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加,這就導致由于勵磁不足,而使電機不能獲得足夠的旋轉力。爲了補償這個不足,變頻器中需要通過提高電壓,來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做"轉矩提升"(*1)。
 
转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。
 
"矢量控制"把電機的電流值進行分配,從而確定産生轉矩的電機電流分量和其它電流分量(如勵磁分量)的數值。
 
"矢量控制"可以通過對電機端的電壓降的響應,進行優化補償,在不增加電流的情況下,允許電機産出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。
 
變頻器制動的情況
 
1: 制动的概念
 
指電能從電機側流到變頻器側(或供電電源側),這時電機的轉速高于同步轉速。
 
负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小)随着物体的运动而累积。当动能减为零时,该事物就处在停止状态。
 
機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉換爲摩擦和能消耗掉。
 
对于变频器,如果输出频率降低,电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。
 
在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动。
 
這種操作方法被稱作“再生制動”,而該方法可應用于變頻器制動。
 
在減速期間,産生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉,而是把能量返回送到變頻器電源側的方法叫做“功率返回再生方法”。在實際中,這種應用需要“能量回饋單元”選件。
 
2:怎樣提高制動能力?
 
爲了用散熱來消耗再生功率,需要在變頻器側安裝制動電阻。
 
爲了改善制動能力,不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。請選用“制動電阻”、“制動單元”或“功率再生變換器”等選件來改善變頻器的制動容量。
 
3. 当电机的旋转速度改变时,其输出转矩会怎样?
 
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動时的起动转矩和最大转矩。
 
我们经常听到下面的说法:“电机在工频电源供电时,电机的起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些”。如果用大的电压和频率起动电 机,例如使用工频电网直接供电,就会产生一个大的起动冲击(大的起动电流 )。
 
而當使用變頻器時,變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的,所以電機産生的轉矩要小于工頻電網供電的轉矩值。所以變頻器驅動的電機起動電流要小些。
 
通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减些 减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
 
通過使用磁通矢量控制的變頻器,將改善電機低速時轉矩的不足,甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
 
當變頻器調速到大于額定頻率20%時,電機的輸出轉矩將降低
 
通常的电机是按照额定频率电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe) 变频器输出频率大于额定频率时(如我国的电机大于50Hz),电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。
 
當電機以大于額定頻率20%速度運行時,電機負載的大小必須要給予考慮,以防止電機輸出轉矩的不足。
 
举例,额定频率为50Hz的电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)
 
摘要:
 
本文介紹了變頻器的工作原理和控制方式,文中遵循理論和實際相結合的原則,對變頻器的工作原理和控制方式作了詳細的對比和分析。
 
關鍵詞:
 
變頻器、控制方式、工作原理
 
近年来,随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展,生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低,变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好 的变频其应用到工业控制中,是我们专业技术人员共同追求的目标。下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式:
 
1 变频器的工作原理
 
我們知道,交流電動機的同步轉速表達式位:
 
n=60 f(1-s)/p (1)
 
式中 n———异步电动机的转速;
 
f———異步電動機的頻率;
 
s———電動機轉差率;
 
p———電動機極對數。
 
由式(1)可知,轉速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動機的轉速,當頻率f在0~50Hz的範圍內變化時,電動機轉速調節範圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的,是一種理想的高效率、高性能的調速手段。
 
2變頻器控制方式
 
低壓通用變頻輸出電壓爲380~650V,輸出功率爲0.75~400kW,工作頻率爲0~400Hz,它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經曆了以下四代。
 
2.1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
 
其 特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频 时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还 不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定 性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
 
2.2電壓空間矢量(SVPWM)控制方式
 
它是以三相波形整体生成效 果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频 率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较 多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。
 
2.3矢量控制(VC)方式
 
矢量控制变频调速的做法是将 异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变 换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的 控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进 行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而 在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难 以达到理想分析的结果。
 
2.4直接轉矩控制(DTC)方式
 
1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次 提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。 目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
 
直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效爲直流電動機,因而省去了矢量旋轉變換中的許多複雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要爲解耦而簡化交流電動機的數學模型。
 
2.5矩陣式交—交控制方式
 
VVVF 变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能 反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它 能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。
 
该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电 流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是:
 
——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現無速度傳感器方式;
 
——自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型,對電機參數自動識別;
 
——算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制;
 
——實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制産生PWM信號,對逆變器開關狀態進行控制。
 
矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms),很高的速度精度(±2%,無PG反饋),高轉矩精度(<+3%);同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度,尤其在低速時(包括0速度時),可輸出150%~200%轉矩
 
無刷電機
 
1、無刷電機是如何分类的?
 
答:从相角上可分为两个大类,即分为60°和120°相位角的無刷電機;按速度分,可分为高速無刷電機和低速無刷電機;按电机是否具有位置传感器来分,又分为有位置传感器無刷電機和无位置传感器無刷電機。
 
2、什么是无位置传感器無刷電機?
 
答:对于无位置传感器無刷電機必须要先经将车用脚蹬起来,使电机具有一定的旋转速度以后,控制器才能识别到無刷電機的相位,之后控制器才能对电机供电。因其不能实现零速启动,所以用的很少。但其因为没有传感器,所有少了一个故障点,而且其成本更低。
 
3、無刷電機霍耳的耗电量大致范围是多少?
 
答:無刷電機霍耳的耗电量大致范围是6mA-20mA不等。
 
4、無刷電機霍耳的电压范围是多少?
 
答:無刷電機霍耳的电压范围一般是在3-24V。
 
5、一般電機在多高的溫度下能夠正常工作?電機最多能夠承受多高的溫度?
 
答: 如果测量电机盖的温度超过环境温度25度以上时,表明电机的温升已经超出了正常范围,一般电机的温升应该在20度以下。一般电机线圈是由漆包线绕制而成, 而漆包线在温度高于150度左右时其漆膜会因为温度过高而脱落,造成线圈短路。当线圈温度在150度以上时电机外壳所表现出的温度在100度左右,所以如 果以其外壳温度为依据则电机所承受的最高温度为100度左右。
 
6、電機的溫升應在20℃以下,即電機端蓋的溫度超過環境溫度應小于20℃,但電機發熱超過20℃的原因是什麽?
 
答:電機發熱的直接原因是由于電流大引起的。一般可能是線圈短路或開路、磁鋼退磁中電機效率低等造成,正常情況則是電機長時間大電流運轉。
 
7、怎样测量無刷電機的相角?
 
答:接通控制器电源,由控制器给霍耳元件供电,就可以检测到無刷電機的相角了。方法如下:用万用表的+20V直流电压档,并将红表笔接+5V线,黑表笔分别测量三个引线的高低电压(这里的红黑表笔的用法上有一个技巧),按60°及120°电机的换相表对照即可。
 
8、如果60°的无刷控制器用在120°無刷電機上会有什么状况?反之又如何?
 
答:都會導致缺相的現象,不能正常運轉;但天津松正研制的一種智能型無刷控制器能夠自動識別60°電機或120°電機,從而可以兼容適配二種電機,使得維修更換更加容易。
 
9、有刷高速電機和有刷低速電機有什麽直觀上的區別?
 
答:A.高速電機有超越離合器(象飛輪一樣的功能),往一個方向轉輕松,往另一方向轉費力;低速電機雙向轉都一樣輕松。
 
B.高速電機的車轉動時噪音較大,低速電機轉動噪音較小。有經驗的人很容易憑耳朵識別。
 
10、電機的起動電流是怎樣定義的?
 
答:一般要求電機的起動電流不能超過其額定電流的2~5倍,這也是爲什麽在對控制器上做限流保護的一個重要原因。
 
11、市場上銷售的電機轉速爲什麽越來越高及有何影響?
 
答:A.供應商方面提速可以降低成本,同樣是低速電機,速度高了線圈的匝數少了、也省了矽鋼片、磁鋼數目也少了,購買者認爲速度高就好。
 
B.額定速度工作時,其效率不變,但在低速區時效率明顯低了,也就是啓動無力。
 
C.效率低,需要用大電流啓動,騎行電流也大,對控制器的限流要求大,對電池也不好。

博智達直線電機
 
12、出現電機異常發熱怎麽維修?
 
答:維修處理的方法一般爲更換電機,或進行維護保養。
 
13、電機的空載電流大于參考表極限數據時表明電機出現了故障,産生的原因有哪些?怎麽維修?
 
答:電機內部機械摩擦大;線圈局部短路;磁鋼退磁;直流電機換相器積碳。維修處理的方法一般爲更換電機,或更換碳刷,清理積碳。
 
14.各種電機的無故障最大極限空載電流是多少?
 
电机形式 额定电压24V时 额定电压36V时
 
侧挂电机 2.2A 1.8A
 
高速有刷电机 1.7A 1.0A
 
低速有刷电机 1.0A 0.6A
 
高速無刷電機 1.7A 0.6A
 
低速無刷電機 1.0A 0.6A


㊣本文鏈接地址: /news/932.html如需轉載請注明出處!

本文關鍵詞「万事博娱乐」变频器是怎样控制电机转速的?
直線電機标签
聯系我們

深圳市博智達机器人有限公司

QQ:65454745

電話:0755-23301799

手機:189-3863-0845

郵箱:65454745@qq.com

地址:廣東省深圳市寶安區烏泥棚路16號二樓

热门关键词:

万事博娱乐开户| 万事博娱乐客户端| 万事博娱乐平台| 万事博娱乐平台登陆| 万事博娱乐下载app| 万事博娱乐官方网址| 万事博娱乐网站| 万事博娱乐app| 万事博娱乐游戏| 万事博娱乐官方网站| 万事博娱乐网址| 万事博娱乐登录| 万事博娱乐老虎机| 万事博娱乐在线| 万事博娱乐网投| 万事博娱乐平台注册| 万事博娱乐电子游戏| 万事博娱乐娱乐城| 万事博娱乐娱乐场| 万事博娱乐官网网站| 万事博娱乐注册| 万事博娱乐官网| 万事博娱乐网页版|