變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器-變頻發(fā)展分析

變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是：驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的性能較高變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。

經(jīng)歷大約30年的研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐，隨著新型電力電子器件和性能較高微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、性能較高化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響，二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)，三要看本身的能量損耗（即效率）如何。

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變頻器控制方式

低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。

1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式

其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出較大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。

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變頻調(diào)速器的7大外圍設(shè)備具體描述如下：

1.空氣斷路器是一種不僅能正常接觸和斷開(kāi)電路，并能在過(guò)電流、逆電流、短路和失(欠)電壓等非正常情況下動(dòng)作的自動(dòng)電器。其主要作用是保護(hù)交、直流電路內(nèi)的電氣設(shè)備，也可以不頻繁地操作電路。用來(lái)迅速切斷變頻調(diào)速器，防止線路故障導(dǎo)致電源故障。

2.交流電抗器又叫AC電抗器、電源協(xié)調(diào)用的交流電抗器，其主要功能是防止電源電網(wǎng)的諧波干擾。

3.交流接觸器簡(jiǎn)稱接觸器，它是用來(lái)屏蔽遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嘟恢绷麟娐?，或大電容控制電路的自?dòng)電器，主要用于變頻調(diào)速器出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切斷主電源并防止掉電及故障后再起動(dòng)。

4.無(wú)線電噪聲濾波器又叫電源濾波器，其主要作用是為了抑制從金屬管線上傳導(dǎo)無(wú)線電信號(hào)到設(shè)備中，或者抑制干擾信號(hào)從干擾源設(shè)備通過(guò)電源傳導(dǎo)。

5.直流電抗器主要是為了抑制變頻調(diào)速器產(chǎn)生的高次諧波，它的作用效果比交流電抗器更好。

6.輸出交流電抗器又叫輸出側(cè)抗干擾濾波器，它是為了抑制高頻干擾濾波影響電源側(cè)的濾波器。

7.過(guò)濾罩主要是防止粉塵進(jìn)入變頻調(diào)速器。

變頻器應(yīng)用在潛油電泵類負(fù)載

潛油電泵采油是油田采油的一種方式。潛油電泵多在1800m以下的油井內(nèi)工作，多數(shù)采用工頻全壓?jiǎn)?dòng)、恒速運(yùn)行，有下述弊?。?

啟動(dòng)電流過(guò)大，會(huì)損壞電機(jī)絕緣

產(chǎn)生沖擊扭矩，損壞機(jī)泵結(jié)構(gòu)；

泵突然產(chǎn)生較大吸力，容易吸入沙子，造成卡泵。且無(wú)穩(wěn)壓系統(tǒng)和井下液面波動(dòng)較大，造成電壓、電流不穩(wěn)定，使?jié)撚碗姍C(jī)過(guò)勵(lì)磁和欠勵(lì)磁，引起故障。