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变频电机调速控制系统简介
发布时间:2015/8/12      浏览:1892

  西安巨能机电转载文章:
  随着电力电子、计算机和自动控制技术的迅速发展,交流传动与控制技术逐渐成为工业控制的重要内容。目前,电气传动技术正面临着一场革命,即交流调速取代直流调速,以计算机为基础的数字技术取代模拟技术。交流变频驱动控制技术以其节能降耗、可靠性高、设计简单、便于应用等优点成为目前电机驱动控制的主要发展趋势。
  变频技术实现了交流电机的无级调速,克服了传统直流调速技术体积大、故障率高的缺陷,成为目前发展最为迅速的技术之一。交流变频驱动技术主要是针对三相电路的一种电机控制技术,钟玉林为了降低逆变器的共模电压和共模干扰,采用特定谐波消除脉宽调制技术,从源头上消除了变频器输出共模电压中的低频分量。变频器根据其变换的环节可以分为:交—直—交变频器和交-交变频器。
  变频器调速系统的整个电路包括整流电路、滤波电路、制动电路和逆变电路等几个部分组成,其输出电压的波形为脉冲方波,含有的大量的高次谐波成分多。电压和频率必须按照一定的比例同时变化,无法实现分别调整,因此不能作为供电电源使用。采用变频调速系统驱动电机时可以实现无级调速,其结构图如图1所示。
  1 整流电路:整流电路一般采用三相不可控桥式整流电路实现,VD1-VD6 组成三相不可控整流桥。将三相交流电转化成直流电形式。
  2 滤波电路:整流后的电压含有大量的高次谐波,需要采用滤波电路进行处理。滤波电容除了滤除高次谐波外,还起到消除整流电路与逆变电路之间的耦合,消除干扰,提高功率因数的作用。在接入电源时,由于电容两端的电压为零,因而上电瞬间滤波器电容充电电流很大,容易损坏整流桥的二极管。因此,需要在上电的瞬间将电阻 Rs 串联接入直流母线中以限制充电电流,当充电到一定程度时闭合开关将电阻Rs短路。
  3 制动电路:电机在减速时,转子的转速将可能超过此时的同步转速而处于再生制动(发电)状态,拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线滤波电容两端产生泵升电压,使变频器产生过压,甚至可能损坏变频器。制动电路就是用来消除这部分反馈能量,防止泵升电压的模块。
  4 逆变电路:逆变管组成三相桥式整流电路将直流电逆变成频率和幅值都可调的交流电。逆变模块的IGBT 开关控制信号常采用脉宽调制技术实现。
  逆变调速系统具有两种控制方式:开环控制和闭环反馈控制。开环控制方式主要用于对转速偏差要求不高的场合,即转速的精确度不是调节的重要变量。开环控制就是给定变频器一个频率信号,变频器根据这个频率信号对电动机输出相应的功率,实现电机的控制。变频电机的转速由给定功率决定,其转速与给定转度具有一定的误差,开环控制方式无法对这个偏差进行调整,因此在对转速精度要求较高的场所,开环控制方式并不适用。闭环反馈控制方式是在开环控制的基础上加入了反馈环节,根据实际控制误差调节控制量,达到系统输出精确跟踪期望值的目的。闭环反馈控制系统一般会再电动机上安装转速传感器,并将测得的转速信号反馈给输入端,与参考值做差计算控制误差。变频器依据实际的转速偏差进行调整,直到电机转速与给定转速偏差降低到允许范围内。

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