變頻器調(diào)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

武浩波

摘 要：近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，變頻器在電網(wǎng)中的應(yīng)有也越來越廣泛，其在提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行以及供電可靠性方面發(fā)揮著非常大的作用。加強(qiáng)變頻調(diào)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究是提高變頻器性能的關(guān)鍵。基于此，文章主要針對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展開討論，供相關(guān)工作人員參考。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

引言

變頻器調(diào)速系統(tǒng)主要是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。目前變頻器及其調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)制造業(yè)的電力電子技術(shù)上應(yīng)用非常的廣泛，并且發(fā)揮著巨大的作用。加強(qiáng)對(duì)變頻器調(diào)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究并不斷完善對(duì)于有效提升生產(chǎn)精度以及工作效率等都有非常重要的促進(jìn)作用。

1通用變頻器及其調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域設(shè)計(jì)

通用變頻器是由主電路和控制電路組成?？刂齐娐分饕芍醒胩幚砥鳎–PU）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路、I/O接口電路、通信接口電路、輸出信號(hào)檢測(cè)電路、數(shù)字操作盤電路及控制電源等組成。通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的變頻調(diào)速器系統(tǒng)來說，其在工作精度、工作效率以及有效調(diào)速范圍等方面優(yōu)勢(shì)非常明顯?？刂齐娐芳夹g(shù)的不斷發(fā)展帶動(dòng)了通用變頻器技術(shù)的不斷進(jìn)步。新型電子器件以及高性能微處理器的出現(xiàn)，加上現(xiàn)代控制技術(shù)的不斷發(fā)展和技術(shù)手段的不斷更新，使通用型變頻器技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。其逐漸向著體積更小、性價(jià)比更高的方向發(fā)展。同時(shí)變頻器技術(shù)的實(shí)用性也越來越強(qiáng)，給生產(chǎn)加工帶來了更大的便利性。現(xiàn)階段，隨著科技的不斷發(fā)展，變頻器技術(shù)的發(fā)展更加趨于小型化、容量化、高性能化、智能化以及多功能化。

2變頻器調(diào)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)

目前，應(yīng)用較為廣泛的變頻器死區(qū)補(bǔ)償解決方法主要是電壓反饋型補(bǔ)償方法。該方法的主要工作原理是首先將輸出的電壓與電壓脈寬調(diào)制變頻器實(shí)際輸出電壓進(jìn)行比較，比較所得的差值就是補(bǔ)償值，將該差值與指令輸出的電壓相加，兩者相加之和就是最終所要得到的新電壓指令。從輸出電壓的角度分析，該方法主要是利用了準(zhǔn)閉環(huán)控制的思想方法。受死區(qū)時(shí)間影響所產(chǎn)生的電壓輸出偏差原則是上可以消除的，并且能夠保證在不受電流變化的影響下得到有效補(bǔ)償。但是，該方法的突出缺點(diǎn)是線路電壓檢測(cè)技術(shù)很復(fù)雜，并且對(duì)線路電壓檢測(cè)精度要求很高，要想得到良好的補(bǔ)償效果，需要確保時(shí)間不滯后。

2.2滑差補(bǔ)償技術(shù)

如果電壓輸出的頻率高，那么異步電動(dòng)機(jī)的滑差相應(yīng)的就會(huì)比較?。幌鄳?yīng)的如果電壓輸出的頻率比較大，那么異步電動(dòng)機(jī)的滑差相對(duì)就會(huì)比較大。所以說，滑差頻率的補(bǔ)償，尤其是在低頻率運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要。目前所應(yīng)用的最為直接的滑差補(bǔ)償技術(shù)就是通過轉(zhuǎn)矩計(jì)算電流值進(jìn)而減少或者是增加額定頻率，利用這種方法就是為了達(dá)到補(bǔ)償速降的目的。但是該方法對(duì)于補(bǔ)償值的計(jì)算過分依賴于電機(jī)和電流值的計(jì)算參數(shù)，比如電感值和電阻等，這些參數(shù)尤其是電阻值會(huì)隨著溫度的變化而不斷地增加范圍，有的甚至達(dá)到100%以上，這種滑差補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差?，F(xiàn)在比較有效的滑差補(bǔ)償方式是基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制的思想的補(bǔ)償方法。根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流不相同的作用，使用一種相似的補(bǔ)償辦法。

2.3能量回饋技術(shù)

有源逆變的方法可以將再生能量及時(shí)地回饋到電網(wǎng)中，不僅可以節(jié)能降耗，還可以解決泵升電壓?jiǎn)栴}，可以擴(kuò)展通用變頻器的使用范圍，現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的能力回饋方法主要有兩種，一種方法是利用變頻器的兩端，將能量相互連接進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單元回饋。當(dāng)電機(jī)進(jìn)行電動(dòng)運(yùn)行時(shí)其逆變器的開關(guān)管處于封鎖狀態(tài)。如果電動(dòng)機(jī)再次進(jìn)入到發(fā)電狀態(tài)，其能量會(huì)由電機(jī)側(cè)回饋到直流側(cè)，致使直流母線電壓升高。當(dāng)直流的母線電壓高于電網(wǎng)線的電壓峰值時(shí)，整流橋會(huì)因?yàn)槌惺艿姆磯憾P(guān)斷；如果直流的母線電壓可以持續(xù)升高并且超過啟動(dòng)的逆變器工作電壓VDLH時(shí)，逆變器就開始工作，可以將能量直流側(cè)回饋到電網(wǎng)中。如果直流的母線電壓持續(xù)下降至把逆變器關(guān)閉時(shí)，把逆變器關(guān)閉；另一種方法是在DSP下，利用新型的雙PWN變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量的回饋控制。當(dāng)電機(jī)進(jìn)行電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，其能量將會(huì)由三相交流的電網(wǎng)經(jīng)過逆變橋和整流橋同時(shí)向電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電。當(dāng)整流橋的狀態(tài)是整流狀態(tài)時(shí)，PWN的逆變橋就處于逆變的狀態(tài)；如果電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)是發(fā)電狀態(tài)時(shí)，這時(shí)交流的電動(dòng)機(jī)再生的能量經(jīng)過逆變器向中間的直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電。如果電容器的兩端電壓升高，在整流橋PWN和IGBT的控制下，進(jìn)入電網(wǎng)的電流與電壓電網(wǎng)同頻率相反的正弦波，使系統(tǒng)的功率約等于1，交流電源在輸入電路的時(shí)候無功電流就可以起到補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

2.4脈沖優(yōu)化管理的技術(shù)

當(dāng)通用變頻器的信號(hào)脈沖以及功率脈沖兩者發(fā)生相互作用時(shí)，其就會(huì)自動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)以及主電路中的脈沖序列和脈沖產(chǎn)生的瞬間現(xiàn)象進(jìn)行分析，同時(shí)還會(huì)對(duì)變頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)換流過程進(jìn)行自動(dòng)分析，針對(duì)脈寬最小的單位進(jìn)行單管，按照最小脈寬等對(duì)交換電流的思想進(jìn)行，在此基礎(chǔ)上，自動(dòng)確定脈沖管理方法。就目前而言，比較常用的脈沖管理方法主要有勵(lì)磁技術(shù)、最小脈寬技術(shù)等等。此外，在實(shí)際的應(yīng)用中，變頻器的單獨(dú)開關(guān)器件及工作時(shí)間相對(duì)比較短，這種情況使得器件需要承受直流母線電壓。針對(duì)這種情況一般所采取的措施是對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效控制，從而解決脈沖和離散型同步之間產(chǎn)生的矛盾。

3通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)與通用變頻器的應(yīng)用

現(xiàn)階段，在我國應(yīng)用最為廣泛的變頻器一般是電壓型一直一交變頻器，這一類變頻器相較于傳統(tǒng)的變頻器調(diào)速系統(tǒng)其最為明顯的優(yōu)勢(shì)主要在于精度、效率以及調(diào)速范圍等方面，正是由于其在這些方面的優(yōu)勢(shì)使其在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用非常的廣泛。在要求電機(jī)四象限運(yùn)行的系統(tǒng)中，通用變頻器的調(diào)速系統(tǒng)并不適用。在四象限運(yùn)行的系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生過多不可逆的電流升高泵升電壓，進(jìn)而導(dǎo)致開關(guān)器件乃至電機(jī)絕緣層的破壞，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的工作安全。因此，在快速運(yùn)行和頻繁運(yùn)行的工作系統(tǒng)中，并不適合采用通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)，這在一定程度上限制了通用變頻器的應(yīng)用范圍。

結(jié)束語

總而言之，通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有很多，其有很多的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也有一定的不足之處。在今后的工作中還需要對(duì)其加強(qiáng)研究，加以改進(jìn)。相關(guān)工作人員需要對(duì)技術(shù)的工作原理有一個(gè)全面的了解，考慮變頻器的實(shí)際工作狀況和環(huán)境，采用不同的變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行變頻器設(shè)計(jì)。當(dāng)前人們對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能要求越來越高，對(duì)供電可靠性要求也越來越高。因此，需要加大對(duì)變頻器調(diào)速技術(shù)的研究力度，努力研究一些新型的變頻調(diào)速技術(shù)。

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