歡迎來(lái)到杭州奧圣電氣有限公司網(wǎng)站
歡迎來(lái)到杭州奧圣電氣有限公司網(wǎng)站
新聞資訊
News變頻器的技術(shù)品位的高低是逐步發(fā)展而成型的，隨著使用要求的提高及技術(shù)的發(fā)展，器件的品質(zhì)，功能的擴(kuò)展，自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步而逐步前進(jìn)的。一般判斷產(chǎn)品的質(zhì)量有以下十個(gè)要點(diǎn)是首先要考慮的。
變頻器的控制方式
控制方式是決定變頻器性能的首位，它取決于軟件編程技術(shù)。隨著時(shí)代的前進(jìn)，技術(shù)發(fā)展，變頻器控制方式有：
(1)V／f=C屬開(kāi)環(huán)控制；
(2)SVPWM空間電壓矢量控制，屬開(kāi)環(huán)控制；??
(3)矢量控制VC,屬閉環(huán)控制，有電流I，磁通φ，轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)速n四種；一般內(nèi)環(huán)是φ、T、I任選一種，外環(huán)是n（或w）。
(4)直接轉(zhuǎn)矩控制DTC屬閉環(huán)控制，在n=0時(shí)可有400%Te，以上四種常用的。
2000年后國(guó)外出現(xiàn)無(wú)反饋裝置的變頻器，即不需要另外加裝傳感器或編碼器，利用變頻器在工作時(shí)的電流、電壓、磁通、轉(zhuǎn)速變化，通過(guò)檢測(cè)、解耦等器件裝置，反饋到輸入端 詳見(jiàn)圖1、表1、表2。自問(wèn)世后深受用戶歡迎和青睞，主要是方便使用，功能不亞于有速度傳感器反饋裝置的變頻器。目前高壓變頻器控制方式以A、B兩種為多數(shù)。無(wú)反饋裝置在試制中，C處于研發(fā)中。
獨(dú)特的幾種變頻器的控制方法
（1)優(yōu)化PWM矢量控制
正弦脈寬調(diào)制SPWM具有電路簡(jiǎn)單、線性度好的優(yōu)點(diǎn)，但輸出電壓不高，最大線性輸出電壓幅值僅為輸入電壓的/2=0.866,其實(shí)質(zhì)是相電壓控制法。優(yōu)化PWM矢量控制模式采用雙調(diào)制過(guò)程，即三角波相位預(yù)及調(diào)制信號(hào)(0～50Hz)的幅值共同調(diào)節(jié)來(lái)控制IGBT的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，方法是通過(guò)開(kāi)關(guān)角α（30°～60°)及調(diào)制深度α=正弦波幅值／三角波幅值<0．95。特點(diǎn)是總諧波電流損耗小，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)α=0.92～0．95時(shí)，諧波損耗最小，尤其當(dāng)載波頻率較低時(shí)，能充分顯示出其優(yōu)越性，表現(xiàn)為輸出電壓提高約20％，諧波減小，但信號(hào)波調(diào)制深度與開(kāi)關(guān)角之間的線性度受到影響。隨著α加大電壓受控性變小，但總諧波電流失真thd值仍較小，因此常被選用。< span="">
（2) PWM的調(diào)制方法控制
①同步調(diào)制
在開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)，可以保證輸出波形的對(duì)稱性，但在較低頻率時(shí)，載波數(shù)量顯得稀疏，從而產(chǎn)生電流波形脈動(dòng)諧波加大，因此只適用在f>20Hz頻率段工作，目前的V／F方式即如此。
②異步調(diào)制
這種調(diào)制特點(diǎn)是在低頻工作時(shí)對(duì)減小諧波損耗及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大有改善，適用f<20hz低頻工作段。< span="">
③隨機(jī)調(diào)制
按調(diào)制信號(hào)的周期及輸出的電壓值，能自動(dòng)選擇調(diào)制方式與調(diào)制深度a及開(kāi)關(guān)角α，以適應(yīng)工作頻率變動(dòng)幅值較大、負(fù)載轉(zhuǎn)矩或功率變動(dòng)大及有沖擊性的閉環(huán)系統(tǒng)。這種調(diào)制方式是從根本上解決SPWM在低頻工作段存在先天不足，即轉(zhuǎn)矩變小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、諧波較大的缺點(diǎn)，但軟件技術(shù)上有一定難度，幾乎國(guó)內(nèi)外沒(méi)有這類調(diào)制方式的產(chǎn)品。
（3）按電動(dòng)機(jī)U型特性曲線與V／f配合方式的控制
按電動(dòng)機(jī)U特性曲線與V／f配合的控制方式——眾所同知，V／f控制是靜態(tài)的調(diào)壓，即當(dāng)f一定時(shí)，電壓也一定了，它沒(méi)有按電動(dòng)機(jī)負(fù)載率β的大小進(jìn)行最佳控制。日本AREX公司10年前獲得世界公認(rèn)的超能士節(jié)能控制器，多了一個(gè)環(huán)節(jié)，可按實(shí)際的負(fù)載率β來(lái)自動(dòng)搜索(通過(guò)專用集成電路)，輸出最小的工作電壓和最小工作電流(U形特性曲線)，因此是最節(jié)電的，比一般變頻器在相同工況條件下，能多節(jié)電8％～10％
（4）模糊控制方式
此方式按電動(dòng)機(jī)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)模糊控制方法控制，特別適用通用單片機(jī)如8031等為CPU的場(chǎng)合應(yīng)用，模糊控制軟件簡(jiǎn)化不要數(shù)學(xué)模型，又可對(duì)多變量實(shí)時(shí)控制，隨機(jī)變量能達(dá)一定精度要求，在冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐等家電應(yīng)用較廣。當(dāng)然模糊控制也適用變頻器的控制，如Vacon變頻器就采用模糊電流矢量控制。
（5）自整定(電動(dòng)機(jī)參數(shù)在線測(cè)量控制)
（6）最近有綠色無(wú)諧波問(wèn)世
未來(lái)發(fā)展的幾種控制方式
（1)智能型控制方式：
①以變頻器、電動(dòng)機(jī)、負(fù)載(風(fēng)機(jī)、水泵等)的三個(gè)效率乘積最大為依據(jù)，通過(guò)模糊控制技術(shù)后，輸入到變頻器，見(jiàn)結(jié)構(gòu)框圖4。
②加裝無(wú)源濾波器，主要消除5次、7次的逆序諧波，使變頻器的THD％指標(biāo)值低于諧波標(biāo)準(zhǔn)，幾乎接近為零。
③最后效果。在不同的負(fù)載率條件下，系統(tǒng)效率高達(dá)90％以上，采用先進(jìn)的濾波技術(shù)，使輸出諧波含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。功率因數(shù)達(dá)到0．96以上，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間不大于30ms，總之在相同工況條件下，能夠多節(jié)省電量10％以上。
（2）雙PWM型控制方式
當(dāng)今電壓型交一直一交的主電路應(yīng)用十分廣泛，SPWM調(diào)制僅用在逆變器部分，而整流器是三相不可控的。因輸入有諧波存在，cosφ也較低，損耗較大，對(duì)電網(wǎng)有一定影響。隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題又提到議事日程，經(jīng)專家研討，認(rèn)為采用雙PWM控制，即整流橋也采用可控IGBT的SPWM方法是有效的。從理論分析cosφ=1，無(wú)諧波，有綠色變頻器的美稱，并能實(shí)現(xiàn)回饋再生制動(dòng)。
（3)采用矩陣開(kāi)關(guān)控制方式——指逆變器DC／AC變換器采用矩陣開(kāi)關(guān)方式。矩陣變頻器具有cosφ可調(diào)，無(wú)中間直流環(huán)節(jié)，輸出電壓幅值、相位和頻率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的變頻能力，輸入cosφ≈l，輸出電流波形好，諧波小，矩陣變頻器是一種直接交一交變換。開(kāi)關(guān)器件為全控器件SCR控制方式為斬控方式。交一交變頻器則采用移相控制SCR實(shí)現(xiàn)交流電流與交流電動(dòng)機(jī)之間功率直接變換，可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)。變頻效率高，但存在輸出工作頻率低的缺點(diǎn)，它與雙PWM性能類似。日本富士2010年已有產(chǎn)品可供，用于高速電梯為主MXT型，屬PG矢量控制，精度模擬量輸入在最高速時(shí)±0.1%，數(shù)字量輸入±0.005.監(jiān)測(cè)PG是脈沖編碼器有轉(zhuǎn)矩／速度指令、自整定功能、距離推測(cè)。THD<5%、cosφ>0.99損耗降1/3，原有的電介大電容、交流電抗器、濾波器都不要。
（4)采用軟開(kāi)關(guān)控制方式——指逆變器DC／AC變換器以接通在電壓U=0，斷開(kāi)在電流I=0的狀態(tài)下進(jìn)行。這樣IGBT功率損耗最小，理想值為零，結(jié)溫最低，大大減少工作過(guò)程的發(fā)熱量，使散熱器及風(fēng)量減少到最小程度，使容量可大大提高。
功率模塊
即逆變器DC／AC變換使用器件，它是變頻器的重要的組成部分，其模塊的質(zhì)量對(duì)變頻器至關(guān)重要，其器件的價(jià)值要占變頻器總價(jià)值的50％左右，所以值得引起制造廠及用戶的關(guān)注，是理所當(dāng)然的。目前低壓或高壓變頻器常用功率模塊有IGBT、IGBT一HV、IGCT、SGCT、IEGT、SiC等。在這個(gè)問(wèn)題上要注意如下：
（1)模塊的封裝型式有單個(gè)(中，大功率)或IPM、PIM組合方式。
（2)使用的安全系數(shù)，電壓3～5倍的額定電壓，電流3～5倍的額定電流，這樣靜態(tài)工作時(shí)器件負(fù)擔(dān)小，動(dòng)態(tài)工作時(shí)亦有足夠的裕量，確保使用具有較大的安全可靠性，這點(diǎn)在國(guó)外的產(chǎn)品中是這樣的，所以主電路的功率模塊，損壞率幾乎為零，然而國(guó)內(nèi)的電壓只有2～3倍額定電壓，電流2～3倍額定電流。這時(shí)靜態(tài)工作時(shí)亦沒(méi)事，但動(dòng)態(tài)工作時(shí)，往往因安全系數(shù)偏小，造成器件損壞可能性就高了，約為2～3％，特別是高壓變頻器，電壓高3kV、6kV、10kV電流亦較大，而IGBT采取串、并聯(lián)連接方式，這時(shí)必須關(guān)心靜態(tài)均壓及動(dòng)態(tài)均壓的方式，使用電阻、電容器的耐壓、電流、功率值安全系數(shù)過(guò)小了，不但引起保護(hù)電路器件的損壞，在國(guó)內(nèi)IGBT多數(shù)只是封裝，尤其高電壓、大功率的器件，多數(shù)是國(guó)外引進(jìn)的。
整流模塊
整流模塊即AC／DC整流用，雖然較簡(jiǎn)單，但亦存在上述應(yīng)該的注意點(diǎn)。
微處理器或稱CPU
微處理器或稱CPU是變頻器的核心器件，其重要性不喻可知，好比是人體的大腦和心臟至關(guān)重要。過(guò)去國(guó)產(chǎn)變頻器多數(shù)選用美國(guó)Intel公司16位的87C196MC為主，另有日本日立HD6433037F、MB90F462、MB6475328F10東芝的等。德國(guó)相對(duì)較少些。近幾年一般不用專用IC芯片，ASIC而改用信號(hào)微處理器，一則貨源多，二則價(jià)位低，三則性能更好，四則是32位的其抗干擾能力更強(qiáng)，傳輸速度更快，實(shí)時(shí)性好，信息量更大，這也是評(píng)判變頻器質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。
|
微信訂閱號(hào)
版權(quán)所有：杭州奧圣電氣有限公司????浙ICP備16045726號(hào)-1
?
