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交流电动机变频调速的控制方案

时间:2015-08-25 16:49来源:未知 编辑:自动控制网
根据生产的要求、变频器的特点和电动机的种类,会出现多种多样的变频调速控制方案。这里只讨论交-直-交( - - )变频器。 (1)开环控制 开环控制的通用变频器三相异步电动机变频调速系统控制框图如图1所示。 图1 开环异步电动机变频调速 VVVF-通用变频器 IM
  根据生产的要求、变频器的特点和电动机的种类,会出现多种多样的变频调速控制方案。这里只讨论交-直-交(--)变频器。

    (1)开环控制

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    开环控制的通用变频器三相异步电动机变频调速系统控制框图如图1所示。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图1 开环异步电动机变频调速 本文来自www.eadianqi.com

VVVF-通用变频器 IM-异步电动机

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    该控制方案结构简单,可靠性高。但是,由于是开环控制方式,其调速精度和动态响应特性并不是十分理想。尤其是在低速区域电压调整比较困难,不可能得到较大的调速范围和较高的调速精度。异步电动机存在转差率,转速随负荷力矩变化而变动,即使目前有些变频器具有转差补偿功能及转矩提升功能,也难以达到0.5%的精度,所以采用这种V/F控制的通用变频器异步机开环变频调速适用于一般要求不高的场合,例如风机、水泵等机械。

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图2 矢量控制变频器的异步电动机变频调速

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    (2)无速度传感器的矢量控制

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    无速度传感器的矢量控制变频器异步电机变频调速系统控制框图如图2所示。对比图1图,两者的差别仅在使用的变频器不同。由于使用无速度传感器矢量控制的变频器,可以分别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制,自动改变电压和频率,使指令值和检测实际值达到一致,从而实现了矢量控制。虽说它是开环控制系统,但是大大提升了静态精度和动态品质。转速精度约等于0.5%,转速响应也较快。 本文来自www.eadianqi.com

    如果生产要求不是十分高的情形下,采用矢量变频器无传感器开环异步电机变频调速是非常合适的,可以达到控制结构简单,可靠性高的实效。

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    (3)带速度传感器矢量控制

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    带速度传感器矢量控制变频器的异步电机闭环变频调速系统控制框图如图3所示。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图3 异步电机闭环控制变频调速

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    矢量控制异步电机闭环变频调速是一种理想的控制方式。它具可以从零转速起进行速度控制,即甚低速亦能运行,因此调速范围很宽广,可达100:1或1000:1;可以对转矩实行精确控制;系统的动态响应速度甚快;电动机的加速度特性很好等优点。

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    然而,带速度传感器矢量控制变频器的异步机闭环变频调速技术性能虽好,但是毕竟它需要在异步电动机轴上安装速度传感器,严格地讲,已经降低了异步电动机结构坚固、可靠性高的特点。况且,在某些情况下,由于电动机本身或环境的因素无法安装速度传感器。再则,多了反馈电路和环节,也增加了出故障的机率。

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    因此,如若非采用不可的情况下,对于调速范围、转速精度和动态品质要求不是特别高的条件场合,往往采用无速度传感器矢量变频器开环控制异步机变频调速系统。 本文来自www.eadianqi.com

    (4)永磁同步电动机开环控制 本文来自www.eadianqi.com

    永磁同步电动机开环控制的变频调速系统控制框图如图4所示。

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    图4 永磁同步电动机开环控频调速

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    SM-同步电动机(PM. SM)-制变永磁式

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    假如将图4中异步电动机(IM)换成永磁同步电动机(PM、SM),就是第四种变频调速控制方案。它具有控制电路简单,可靠性高的特点。由于是同步电动机,它转速始终等于同步转速,转速只取决于电动机供电频率,而与负载大小无关(除非负载力矩大于或等于失步转矩,同步电动机会失步,转速迅速停止),其机械特性曲线为一根平行横轴直线,绝对硬特性。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    如果采用高精度的变频器(数字设定频率精度可达0.01%),在开环控制情形下,同步电动机的转速精度亦为0.01%。因为同步电动机转速精度与变频器频率精度相一致(在开环控制方式时),所以特别适合多电机同步传动。

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    至于同步电动机变频调速系统的动态品质问题,若采用通用变频器V/F控制,响应速度较慢;若采用矢量控制变频器,响应速度很快。

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