變頻器及其控制

交流變頻器是微計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。微計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國(guó)是50周每秒。交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速

 n1=60f1/p

式中: n1為同步轉(zhuǎn)速，單位為/min ; f1為定子頻率，單位為Hz ; p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。

 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

式中， s為轉(zhuǎn)差率， s= (n1-n)/n1 ，一般小于3% ，均與送入電機(jī)的電流頻率，成正比例或接近于正比例。因此，改變頻率可以方便地改變電機(jī)的運(yùn)行速度，也即變頻對(duì)于交流電機(jī)的調(diào)速是十分合適的。

 變頻器的工作原理與變頻器的工作方式有關(guān)。通用變頻器按工作方式分類如下:

 (1) U/f控制。U/f控制即電壓與頻率成比例變化控制，又稱恒壓頻比控制。由于通用變頻器的負(fù)載主要是電動(dòng)機(jī)，出于電機(jī)磁場(chǎng)恒定的考慮，在變頻的同時(shí)都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。U/f控制忽略了電機(jī)漏阻抗的作用，在低頻段的工作特性不理想。因此實(shí)際變頻器中常采用E/(恒電動(dòng)勢(shì)頻比)控制。采用U/f控制方 式的變頻器通常被稱為普通功能變頻器。

 (2)轉(zhuǎn)差頻率控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是在E/f控制基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)差控制的一種控制方式。從電機(jī)的轉(zhuǎn)速角度看，這是一種以電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度加上該速度下電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率確定變頻器的輸出頻率的控制方式。更重要的是在E/f常數(shù)條件下，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)差頻率的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。采用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器通常屬于多功能型變頻器。

 (3)矢量控制。矢量控制是受調(diào)速性能優(yōu)良的直流電機(jī)磁場(chǎng)電流及轉(zhuǎn)矩電流可分別控制的啟發(fā)而設(shè)計(jì)的一種控制方式。矢量控制將交流電機(jī)的定子電流采用矢量分解的方法，計(jì)算出定子電流的磁場(chǎng)分量及轉(zhuǎn)矩分量并分別控制，從而大大提高了變頻器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度與性能。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻器。

  

變頻器損傷電機(jī)軸承的機(jī)理：

變頻器損傷電機(jī)軸承的原因是，有流過(guò)軸承的電流，并且這種電流處于斷續(xù)連通的狀態(tài)，交流變頻器哪家好，斷續(xù)連通的電路會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧燒毀了軸承。

導(dǎo)致交流電機(jī)的軸承中流過(guò)電流的原因主要有兩個(gè)，首先，交流變頻器維修，內(nèi)部電磁場(chǎng)不平衡產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，第二，雜散電容引起的高頻電流通路。

理想交流的感應(yīng)電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)是對(duì)稱的，當(dāng)三相繞組的電流相等，并且相位相差120?時(shí)，不會(huì)在電機(jī)的軸桿上感應(yīng)出電壓。變頻器輸出的PWM電壓導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)不對(duì)稱時(shí)，就會(huì)在軸桿上感應(yīng)出電壓，電壓的幅度在10~30V，這與驅(qū)動(dòng)電壓有關(guān)，驅(qū)動(dòng)電壓越高，軸桿上的電壓越高。當(dāng)這個(gè)電壓的數(shù)值超過(guò)軸承中的潤(rùn)滑油的絕緣強(qiáng)度時(shí)，交流變頻器批發(fā)價(jià)格，就會(huì)形成一個(gè)電流通路。軸桿旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在某個(gè)時(shí)刻，潤(rùn)滑油的絕緣又阻斷了電流。這個(gè)過(guò)程類似于機(jī)械式開(kāi)關(guān)的通斷過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電弧，燒蝕軸桿、滾珠、軸碗的表面，形成凹坑。如果沒(méi)有外部振動(dòng)，小凹坑不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的影響，交流變頻器，但是如果有外部振動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生凹槽，這對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)影響很大。

變頻器的作用

1.變頻器可以調(diào)整電機(jī)的功率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行，以此來(lái)達(dá)到省電的目的。例子體現(xiàn)在離心風(fēng)機(jī)和水泵上，當(dāng)離心風(fēng)機(jī)和水泵使用了變頻器后，操作人員變頻調(diào)速，可根據(jù)需要輕松控制流量，從而節(jié)省了能源。

2.變頻器可以降低電力線路中電壓的波動(dòng)，避免了一旦電壓發(fā)生異常而導(dǎo)致設(shè)備的跳閘或者出現(xiàn)異常運(yùn)行的現(xiàn)象。

3.變頻器可以減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而有效地減少了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有效功率。

4.變頻器還可以減少機(jī)械中傳動(dòng)部件之間的磨損，在一定程度上也降低了成本，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.此外變壓器的控制功能非常齊全，可以很好的配合其他的控制設(shè)備或者一起，從而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和實(shí)時(shí)控制，為用戶解決了很多系統(tǒng)兼容性的麻煩等問(wèn)題。

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