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交流变频调速技术详解

发布时间:2024-03-07 09:18:00   来源:小9直播app最新版下载/软启动器

  交流变频调速是近几十年来发展起来的新技术,以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在国民经济各领域的广泛适用性,而被公认是一种最有前途的调速方式。

  变频技术是一门能够将电信号的频率,按照具体电路的要求,而进行变换的应用型技术。

  变频器是将固定频率的交流电变换成连续可调的交流电的装置。英文简称VVVF ( Variable Voltage VariableFrequency),可以是交-直-交,也可以是交-交变频技术。变频器的控制对象是三相交流异步电机和三相交流同步电机。无论哪种形式都是电能不变化为别的形式的能量,而只是频率的变化。

  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。

  整流器:将交流电变换成直流的电力电子装置,其输入电压为正弦波,输入电流非正弦,带有丰富的谐波。

  中间直流环节:中间直流储能环节,在它和电动机之间进行无功功率的交换。逆变器:将直流电转换成交流电的电力电子装置,其输出电压为非正弦波,输出电流近似正弦。

  控制电路:常由运算电路、检测电路、控制信号输入/输出电路和驱动电路组成。主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等,其操控方法可以采用模拟控制或数字控制。目前许多变频器已经采用微机来进行全数字控制,采用尽可能简单的硬件电路,靠软件来完成各种功能。

  通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的。

  (1)PAM(脉幅调制):在整流电路部分对输出电压幅值来控制,而在逆变电路部分对输出频率来控制的控制方式。

  (2)PWM(脉宽调制) :保持整流得到的直流电压大小不变的条件下,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。

  (3)矢量控制:将交流电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流并分别加以控制的方式

  (4)直接转矩控制:把转矩作为控制量,直接控制转矩,是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型的交流变频调速技术。

  (1)通用变频器:能与普通的笼式电动机配套使用,能适应任何不同性质的负载并具有多种可供选择功能

  (2)高性能专用变频器:对控制要求比较高的系统(电梯、风机水泵等),大多采用矢量控制方式

  (1)交-交变频器:把频率固定的交流电直接变换成频率和电压连续可调的交流电。无中间环节,效率高,但连续可调的频率范围窄。

  (2)交-直-交变频器:先把交流电变成直流电,再把交流电通过电力电子器件逆变成直流电。优势显著,目前广泛采用的方式。

  (1)电流型:中间环节采用大电感作为储能环节,无功功率将由该电感来缓冲。再生电能直接回馈到电网。

  (2)电压型:中间环节采用大电容作为储能环节,负载的无功功率将由它来缓冲。无功能量很难回馈到交流电网。

  考虑变频器运行的经济性和安全性,变频器选型保留适当的余量是必要的。要准确选型,必须要把握以下几个原则:

  1、充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要求比较高的场合则需考虑选用矢量变频器,否则选用通用变频器即可。

  4、确定负载也许会出现的最大电流,以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该电流小于适配电机额定电流,则按适配电机选择对应变频器,考虑成本因素。以下情况要考虑容量放大一档:

  5、充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。对于变频器的选配件选配,必须要把握以下几个原则:

  (1)以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器:民用场合,如:宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上;电网品质恶劣或容量偏小的场合;如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大,变频器频繁炸机

  (2)以下情况要选用交流输出电抗器:变频器到电机线)以下情况一般要选用制动单元和制动电阻:提升负载;频繁快速加减速;大惯量(自由停车需要1min以上,恒速运行电流小于加速电流的设备)

  为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费,在压力偏高时,可降低电机的工作速度,使其在恒压的同时节约电能。

  当电机转速从 N1 变到 N2时,其电机轴功率 (P)的变化关系如下: P2/P1 = (N2/N1)3 ,由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。

  迅速适应负载变动,供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能,从始至终保持电机的输出高效率运行。

  在保证电机输出力矩的情况下,可自动调节V/F曲线。减少电机的输出力矩,降低输入电流,达到节能状态。

  在电机全压启动时,由于电机的启动力矩需要,要从电网吸收 7 倍的电机额定电流,而大的启动电流即浪费电力,对电网的电压波动损害也很大,增加了线损和变损。采用软启动后,启动电流可从0 -- 电机额定电流,减少了启动电流对电网的冲击,节约了电费,也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击,延长了设备的使用寿命。

  电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言,阻抗特性呈感性,电机在运行时吸收大量的无功功率,造成功率因数很低。

  AC--DC--AC,在整流滤波后,负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性,功率因数很高,减少了无功损耗

  根据负载转速的变化要求,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的,以获得合理的电机运行工况。在不同的转速情况下,均保持比较高的运行效率,不仅降低了电能消耗,同时能改善启动性能,保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击,延长其工作寿命,还提高电动机和负载设备的工作精确度,实践证明,变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果,普遍节电达到30-50%。

  目前最新前沿变频技术,分别涉及低电磁噪音、静音化、专用化、系统化、网络化、“易于使用”的模式、参数趋势图形、内置式应用软件、分布式应用、参数自调整、功能设置软件化等技术。

  新型通用变频器除了采用高频载波方式的正弦波SPWM调制实现静音化外,还在通用变频器输入侧加交流电抗器或有源功率因数校正电路APFC,而在逆变电路中采取Soft-PWM控制技术等,以改善输入电流波形、降低电网谐波,在抗干扰和抑制高次谐波方面符合EMC国际标准,实现所谓的清洁电能的变换。

  为更好地发挥变频调速控制技术的独特功能,并尽可能满足现场控制的需要,派生了许多专用机型。如风机水泵空调专用型、起重机专用型、恒压供水专用型、数字控制机床专用型、纺织机械专用型、同步传送机专用型、挖沙船专用型、拉丝机专用型和空压机专用型等专业应用领域的专用机型。

  除了发展单机的数字化、智能化、多功能化外,还向集成化、系统化方向发展。这些技术的完成可以使变频器、伺服装置、控制器及通讯装置等集成配置,甚至自动化和驱动系统、通讯和数据管理系统都可以像驱动装置通常嵌入“全集成自动化”系统那样进行,目的是为用户更好的提供最佳的系统功能。

  可提供多种兼容的通信接口,支持多种不同的通信协议,内装RS485接口,可由个人计算机向通用变频器输入运行命令和设定功能码数据等。

  机内固化的“调试指南”会引导你一步一步地填入调试表格,无需记住任何参数,充足表现了易操作性。

  参数趋势图可适时地显示各信号的现时运作时的状态,用户在调试过程中,可随时监控和记录运行参数。

  可以内置多种应用软件,有的品牌可提供多达130余种的应用软件,以满足现场过程控制的需要,如PID控制系统软件、张力控制系统软件、速度级链、速度跟随、电流平衡、变频器功能设置软件、通讯软件等。

  现代自动化工程趋于分布式方案,这就要求智能化设备必须是模块化、分布化,并且能与现代机器设备集成。这样不仅会在生产、机器设备调试和维护方面带来成本优势,而且为设备扩展带来高灵活性。

  用户只要设定数据组编码,而不必逐项设置,通用变频器会将运行参数自动调整到最佳状态。

  变频调速这一技术正愈来愈普遍的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业,采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益。

  本文将主要是根据以上3个问题,就单相电机绕组,主电路结构及其控制技术,对国内外单相电机变频调速技术的最新发展进行了较为详细的分析和综述,并在此基础上对其发展趋势加以探讨。 单相电机的变频调速技术却还面临着以下一些问题: 1)单相电机的绕组不同于三相电机,其主副绕组多为不对称绕组,副绕组通常串联了运转电容,给合成圆形旋转磁场带来新的问题; 2)单相电机用的变频调速逆变主电路结构同样有其独特的一面,存在如何获得合理,高效的逆变电路的问题; 3)针对单相电机变频调速,存在采用什么样的控制技术,才能使得单相电机获得与三相电机,甚至与直流电机一样优良的调速效果的问题。 1 单相电机绕组分析 根据单相电机合成磁场的分析 ,单相电机的定子

  摘要:介绍了基于USB接口的心电信号数据采集系统,给出了该系统的硬件组成原理及软件设计方法。由于该系统使用了高性能的USB专用芯片CY7C64613,因而具有使用起来更便捷、即插即用等特点。与笔记本电脑相连即可构成移动式心电信号检测分析仪器,具有较高的实用推广价值。 关键词:USB;心电;数据采集 1引言 心电信号是最广泛的临床检查项目之一。心电信号数据采集系统是心电信号检查的核心部件,它能在较强的噪声背景下,通过电极将0.05~100Hz的微弱心电信号检测出来,然后经放大、A/D转换后送入计算机做处理。计算机的使用使得该系统在信号分析、储存、打印等方面比传统的心电图机有着非常明显的优势。但采集系统与计算机的通讯接口都存在插卡插

  本文设计了一个具有数字化、信息化特征的心电信号处理系统。该系统以 32 位高速 ARM 处理器为硬件平台,以实时操作系统作为软件平台,对硬件系统的资源进行了调度和分配,达到了对心电信号进行实时处理的效果,并且实现了对心电信号的实时显示、实时存储等功能。     据统计,我国目前有县及县级以上医院1.3万家,医疗机械总数达17.5万台,加上一些专业心脏疾病治疗机构,我国目前每年心脏疾病的门诊量约在一千万人次以上。根据国家卫生部《全国卫生信息化发展规划纲要》的目标,在2010年要基本实现医院的数字化和信息化。所以未来医疗器械市场对新型医疗设施的市场空间巨大,特别是拥有数字化和信息化特征的心电信号处理系统具有广阔的应用前景和

  引言 生物医电信号,如心电信号、血压信号、脑电信号等等,都表征了一定的病理特征,以心电为例,通常以心电图来记录心脏产生的生物电流,临床医生可通过心电图对患者的心脏状况做评估,并做出进一步诊断。而对于一些家用或者医用仪器厂商来说,则需要开发特定的信号处理算法并部署到嵌入式处理器上,完成医电特征的提取。通常整套心电监测产品的研发过程,由心电数据采集、心电信号分析、人机显示、文件存储等几部分所组成,通过NI提供的图形化系统模块设计平台,可以覆盖数据采集、信号读取、心电分析以及报表生成等一系列产品开发的流程,完成整套系统的开发,提高开发效率。而在整个开发过程中,信号分析部分往往是重点,也是各厂商的软件核心技术所在。本文将重点就心电采集与分析

  的采集与分析 /

  高压隔离探头是一种常用的电子测量仪器,它可以将肉眼不可见的电信号转换成可见的图像,在很多行业都有广泛的应用。高压隔离探头是示波器的一个部件,也就是示波器的探头。那么高压隔离探针在示波器中起啥作业呢? 原理上,用电压探头测量电压值,除以测得的阻抗值,就可以很容易地得到电流值。但实际上这种测量引入的误差很大,一般不采用电压转换成电流的方法。电流探头可以测量由电流互感器输入的电流波形。信号电流通量通过互感变压器转换成电压,然后通过探头中的放大器放大,送到示波器。在变压器中,随着电流方向的变化,交流电产生电场的变化,感应出电压。交流探头是无源设备,没有外部电源。传统的电流探头只能测量交流信号,因为稳定的直流不能在变压

  一、为何采用非接触红外测温仪? 非接触红外测温仪采用红外技术可快速方便地测量物体的表面温度。不需要机械的接触被测物体而快速测得温度读数。只需瞄准,按动触发器,在 LCD 显示屏上读出温度数据。红外测温仪重量轻、体积小、使用起来更便捷,并能可靠地测量热的、危险的或难以接触的物体,而不会污染或损坏被测物体。红外测温仪每秒可测若干个读数,而接触测温仪每秒测量就需要若干分钟的时间。 二、红外测温仪如何工作? 红外测温仪接收多种物体自身发射出的不可见红外能量,红外辐射是电磁频谱的一部分,它包括无线电波、微波、可见光、紫外、R射线和X射线。红外位于可见光和无线电波之间,红外波长常用微米表示,波长范围为 0.7微米-1000微米,实际上,0.7微

  1引言 矿井提升机所使用的交流绕线式电动机通常是靠切换其转子电阻来进行调速的。但电动机依靠转子电阻获得的低速,其运行特性较软。当提升容器通过给定的减速点时,由于负载的不同,而将得到不同的减速度,不能够达到稳定的低速爬行,最后导致停车位置不准,异常装卸载。通过操作人员同时施用机械闸,利用闸制动和电机拖动的合成特性来得到要求的减速度及低速爬行。这样做,不仅耗电量大,闸瓦磨损大,而且操作人员工作非常紧张,安全性、可靠性差。 晶闸管串级调速自动化提升机,能够得到较好的控制特性。但电控设备多、容量大。为获得减速阶段的制动力矩,还需一套动力制动装置,因而使系统复杂,投资增加。特别是对于500kW以上的绕线电动机,其转子电压约为700

  1 光栅位移传感器测量原理 将光源、两块长光栅(指示光栅和标尺光栅)、光电检测器件等组合在一起构成的光栅传感器通常称为光栅尺。当两块光栅以微小倾角重叠时,在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹,在条纹移动的方向上放置光电探测器,可将光信号转换为电信号,这样就能轻松实现位移信号到电信号的转换。 本文针对输出正弦波的传感器进行了讨论,对于输出为正弦信号的光栅尺,需要对输出信号进行整形。光栅尺的输出信号经过整形后如图1所示。 将光栅尺输出的信号进行细分,然后辨向,再送入可逆计数器。由于2路信号周期同为T,相位相差90 °,光栅尺中的指示光栅每移动一个栅距,输出电信号就变化一个周期,若能够把变化的周期数测量出来,就可以测出

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