變頻器本身抗干擾問題
LS模塊控制器變頻器代理
程先生 139 188 64473 qq:937926739
在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容,構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡(luò)。
變頻器的電源線直接從變壓器側(cè)供電。
在條件許可的情況下,G4I-D24A可以采用單獨(dú)的變壓器。
在采用外部開關(guān)量控制端子控制時,連接線路較長時,建議采用屏蔽電纜。當(dāng)控制線路與主回路電源均在地溝中埋設(shè)時,除控制線必須采用屏蔽電纜外,主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線,減小彼此干擾,防止變頻器的誤動作。
在采用外部模擬量控制端子控制時,如果連接線路在M以內(nèi),采用屏蔽電纜連接,并實(shí)施變頻器側(cè)一點(diǎn)接地即可;如果線路較長,現(xiàn)場干擾嚴(yán)重的場合,建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換,采用頻率指令給定模式進(jìn)行控制。
在采用外部通信控制端子控制時,G4I-D24A建議采用屏蔽雙絞線,并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地PE,如果干擾非常嚴(yán)重,建議將屏蔽層接控制電源地GND。對于RS通信方式,注意控制線路盡量不要超過m,如果要加長,必須隨之降低通信波特率,在00m左右時,能夠正常通信的波特率小于00bps。對于RS通信,還必須考慮終端匹配電阻等。對于采用現(xiàn)場總線的高速控制系統(tǒng),通信電纜必須采用專用電纜,并采用多點(diǎn)接地的方式,才能夠提高可靠性。
電網(wǎng)質(zhì)量問題
在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)電鍍電源電解電源等場合,電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個車間中,有幾百臺變頻器等容性整流負(fù)載在工作時,G4I-D24A電網(wǎng)的諧波非常大,對于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴(yán)重的污染,對設(shè)備本身也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔茫p則不能夠連續(xù)正常運(yùn)行,重則造成設(shè)備輸入回路的損壞??梢圆扇∫韵碌拇胧?
在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)電鍍電源電解電源等場合建議用戶增加無功靜補(bǔ)裝置,提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量。
在變頻器比較集中的車間,建議采用集中整流,直流共母線供電方式。建議用戶采用脈沖整流模式。如所示,優(yōu)點(diǎn)是,諧波小節(jié)能,特別適用于頻繁起制動電動運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行同時進(jìn)行的場合。
變頻器輸入側(cè)加裝無源LC濾波器,減小輸入諧波,提高功率因數(shù),成本較低,可靠性高,效果好。
變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC裝置,效果好,但成本較高。
電機(jī)的漏電軸電壓與軸承電流問題
變頻器驅(qū)動感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型如所示,中Csf為定子與機(jī)殼之間的等效電容,Csr為定子與轉(zhuǎn)子之間的等效電容,Crf為轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的等效電容,Rb為軸承對軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗。
高頻PWM脈沖輸入下,電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共?;芈?,從而引起對地漏電流軸電壓與軸承電流問題。
G4I-D24A漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時不平衡電壓與大地之間通過Csf產(chǎn)生。其大小與PWM的dv/dt大小與開關(guān)頻率大小有關(guān),其直接結(jié)果將導(dǎo)致帶有漏電保護(hù)裝置動作。另外,對于舊式電機(jī),由于其絕緣材料差,又經(jīng)過長期運(yùn)行老化,有些在經(jīng)過變頻改造后造成絕緣損壞。因此,建議在改造前,必須進(jìn)行絕緣的測試。對于新的變頻電機(jī)的絕緣,要求要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出一個等級。
軸承電流主要以三種方式存在:dv/dt電流EDMElectricDischargeMachining電流和環(huán)路電流。軸電壓的大小不僅與電機(jī)內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān),G4I-D24A且與脈沖電壓上升時間和幅值有關(guān)。dv/dt電流主要與PWM的上升時間tr有關(guān),tr越小,dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高,軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現(xiàn)存在一定的偶然性,只有當(dāng)軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內(nèi)部發(fā)生接觸時,存儲在電子轉(zhuǎn)子對地電容Crf上的電荷/Crf×Urf通過軸承等效回路RbCb和Zb對地進(jìn)行火花式放電,造成軸承光潔度下降,降低使用壽命,嚴(yán)重地造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲在電子轉(zhuǎn)子對地電容Crf的大小。
環(huán)路電流發(fā)生在電網(wǎng)變壓器地線變頻器地線電機(jī)地線及電機(jī)負(fù)載與大地地線之間的回路如水泵類負(fù)載中。環(huán)路電流主要造成傳導(dǎo)干擾和地線干擾,對變頻器和電機(jī)影響不大。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗。由于變頻器接地線PE變頻器一般與電機(jī)接地線PE電機(jī)連接在一個點(diǎn),因此,必須盡可能加粗電機(jī)接地電纜線徑,減小兩者之間的電阻,同時變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者專用接地電纜,保證良好接地。對于潛水深井泵這樣的負(fù)載,接地阻抗ZE電機(jī)可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和,容易形成地環(huán)流,建議斷開ZE變頻器,抗干擾效果好。
G4I-D24A在變頻器輸出端串由電感RC組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠家可提供標(biāo)準(zhǔn)濾波器。
G4I-D24A
摘 要:本文綜述了近年來在變頻器控制中常用的控制方式以及各自的特點(diǎn),展望了今后變頻器控制方式發(fā)展的一些方向。
關(guān)鍵詞:變頻器控制
變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的重要發(fā)展方向,而作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心—變頻器的性能也越來越成為調(diào)速性能優(yōu)劣的決定因素,除了變頻器本身制造工藝的“先天”條件外,對變頻器采用什么樣的控制方式也是非常重要的。本文從工業(yè)實(shí)際出發(fā),綜述了近年來各種變頻器控制方式的特點(diǎn),并展望了今后的發(fā)展方向。
變頻器簡介
變頻器的基本結(jié)構(gòu)
變頻器是把工頻電源0Hz或0Hz變換成各種頻率的交流電源,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備,其中控制電路完成對主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說,有時還需要一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。
變頻器的分類
變頻器的分類方法有多種,按照主電路工作方式分類,可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器;按照開關(guān)方式分類,可以分為PAM控制變頻器PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器;按照工作原理分類,可以分為V/f控制變頻器轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等;按照用途分類,可以分為通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器單相變頻器和三相變頻器等。
變頻器中常用的控制方式
非智能控制方式
在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制轉(zhuǎn)差頻率控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制等。
V/f控制
V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性,基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時,又要保證電動機(jī)的磁通不變的思想而提出的,通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單,但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式,不能達(dá)到較高的控制性能,而且,在低頻時,必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。
轉(zhuǎn)差頻率控制
轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式,它是在V/f控制的基礎(chǔ)上,按照知道異步電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率,并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,就可以使電動機(jī)具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式,在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器,G4I-D24A有時還加有電流反饋,對頻率和電流進(jìn)行控制,因此,這是一種閉環(huán)控制方式,可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性,并對急速的加減速和負(fù)載變動有良好的響應(yīng)特性。
矢量控制
矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機(jī)定子電流的大小和相位,以達(dá)到對電動機(jī)在dq0坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制,進(jìn)而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間,又可以形成各種PWM波,達(dá)到各種不同的控制目的。G4I-D24A例如形成開關(guān)次數(shù)少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。
基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致,但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對電動機(jī)定子電流的相位進(jìn)行控制,使之滿足一定的條件,以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因此,基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是,這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式,需要在電動機(jī)上安裝速度傳感器,因此,應(yīng)用范圍受到限制。
無速度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,然后通過控制電動機(jī)定子繞組上的電壓電流辨識轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬,啟動轉(zhuǎn)矩大,工作可靠,操作方便,但計(jì)算比較復(fù)雜,一般需要專門的處理器來進(jìn)行計(jì)算,因此,實(shí)時性不是太理想,控制精度受到計(jì)算精度的影響。
直接轉(zhuǎn)矩控制
直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念,在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,通過檢測定子電阻來達(dá)到觀測定子磁鏈的目的,因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算,系統(tǒng)直觀簡潔,計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下,也能輸出00%的額定轉(zhuǎn)矩,對于多拖動具有負(fù)荷平衡功能。
優(yōu)控制
優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同,可以根據(jù)優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進(jìn)行個別參數(shù)的優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中,就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略,以實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓優(yōu)波形。
其他非智能控制方式
在實(shí)際應(yīng)用中,還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現(xiàn),例如自適應(yīng)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制差頻控制環(huán)流控制頻率控制等。
智能控制方式
智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模糊控制專家系統(tǒng)學(xué)習(xí)控制等。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應(yīng)用中有一些成功的范例。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式應(yīng)用在變頻器的控制中,G4I-D24A一般是進(jìn)行比較復(fù)雜的系統(tǒng)控制,這時對于系統(tǒng)的模型了解甚少,因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既要完成系統(tǒng)辨識的功能,又要進(jìn)行控制。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式可以同時控制多個變頻器,因此在多個變頻器級聯(lián)時進(jìn)行控制比較適合。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)太多或者算法過于復(fù)雜都會在具體應(yīng)用中帶來不少實(shí)際困難。
模糊控制
模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率,使電動機(jī)的升速時間得到控制,以避免升速過快對電機(jī)使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。模糊控制的關(guān)鍵在于論域隸屬度以及模糊級別的劃分,這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。
| ACS800-01-0030-3+P90 | VRSF-5C-400-T2 | XGC-E041 | SGDE-01AP Y20 |
| ACS800-01-0005-3+P90 | MDDKT5540CA1 | XGC-E061 | SGMPH-01A1A41 |
| ACS550-01-157A-4 | MSMA302P1G | XGC-E121 | |
| ACS550-01-087A-4 | TSTE15C | XGC-E301 | SGMPH-15AAA41 |
| ACS550-01-045A-4 | MBDKT2510CA1 | XGC-E501 | ETC740350 |
| ACS550-01-015A-4 | MHMJ082G1U | XGC-E102 | PG-B3 |
| ACS550-01-195A-4 | ECMA-C21010PS | XGC-E152 | CIMR-JB4A0009 |
| ACS550-01-180A-4 | MCDKT3520E | XGT-TERA | SGMJV-04AAA6C |
| ACS550-01-038A-4 | MCDKT3520CA1 | XGI-D21A | SGMMJ-A3E2A-FJ22 |
| ACS550-01-08A8-4 | MSME102GCGM | XGI-D22A | SGMAS-A5A2A41 |
| ACS550-01-06A9-4 | MDDKT5540E | XGI-D22B | DR2-04ACY25 |
| ACS550-01-04A1-4 | ECMA-C31010PS | XGI-D24A | SGMPH-02AAA41 |
| ACS510-01-04A1-4 | ECMA-E31310PS | XGI-D24B | CIMR-VB2A0030FAA |
| ACS510-01-09A4-4 | VRSF-S9D-750-T3 | XGI-D28A | ETC617413 |
| ACS510-01-125A-4 | VRSF-5C-750-T1 | XGI-D28B | PDB33V4B15 |
| ACS355-01E-04A7-2 | MHMJ042G1U | XGI-A12A | CIMR-HB4A0003 |
| ACS510-01-03A3-4 | MBDKT2510E | XGI-A21A | CIMR-HB4A0018 |
| ACS800-04-0006-3+P90 | MSME152GCGM | XGQ-RY1A | 中心676GL5電梯 |
| ACS510-01-088A-4 | 三菱電機(jī)E102GCGM | XGQ-RY2A | SGM-08A314P |
| ACS510-01-012A-4 | 三菱電機(jī)E152GCGM | XGQ-RY2B | SGM-01A312C |
| ACS800-01-0025-3+P901 | ECMA-C30807ES | XGQ-TR2A | SGMSH-15ACA2B |
| ACS355-03E-04A1-4 | ECMA-C30807PS | XGQ-TR2B | SGMAH-A5AAAG161 |
| ACS510-01-072A-4 | ECMA-E31310ES | XGQ-TR4A | PK569-NAC |
| ACS510-01-05A6-4 | SGDM-20ADA | XGQ-TR4B | SGMAS-C2AGA-SU12 |
| AGPS-11C | MSMD042G1U | XGQ-TR8A | SGMP-01B5SW21 |
學(xué)習(xí)控制
學(xué)習(xí)控制主要是用于重復(fù)性的輸入,而規(guī)則的PWM信號例如中心調(diào)制PWM恰好滿足這個條件,因此學(xué)習(xí)控制也可用于變頻器的控制中。學(xué)習(xí)控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息,但是需要~個學(xué)習(xí)周期,因此快速性相對較差,而且,學(xué)習(xí)控制的算法中有時需要實(shí)現(xiàn)超前環(huán)節(jié),這用模擬器件是無法實(shí)現(xiàn)的,同時,學(xué)習(xí)控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題,在應(yīng)用時要特別注意。
變頻器控制的展望
隨著電力電子技術(shù)微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)的發(fā)展,變頻器的控制方式今后將向以下幾個方面發(fā)展。
數(shù)字控制變頻器的實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)在,變頻器的控制方式用數(shù)字處理器可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的運(yùn)算,變頻器數(shù)字化將是一個重要的發(fā)展方向,目前進(jìn)行變頻器數(shù)字化主要采用單片機(jī)MCS或0CMC等,輔助以SLE0或EPLD液晶顯示器等來實(shí)現(xiàn)更加完善的控制性能。
多種控制方式的結(jié)合
單一的控制方式有著各自的優(yōu)缺點(diǎn),G4I-D24A并沒有“”的控制方式,在有些控制場合,需要將一些控制方式結(jié)合起來,例如將學(xué)習(xí)控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合,自適應(yīng)控制與模糊控制相結(jié)合,直接轉(zhuǎn)矩控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合,或者稱之為“混合控制”,這樣取長補(bǔ)短,控制效果將會更好。
遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,使“天涯若咫尺”,依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制也是一個發(fā)展方向。通過RS接口及一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,這樣在有些不適合于人類進(jìn)行現(xiàn)場操作的場合,也可以很容易的實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。
綠色變頻器G4I-D24A
隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,對于環(huán)境的保護(hù)越來越受到人們的重視。變頻器產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)會帶來污染,降低變頻器工作時的噪聲以及增強(qiáng)其工作的可靠性安全性等等這些問題,都試通過采取合適的控制方式來解決,設(shè)計(jì)出綠色變頻器。
結(jié)束語
變頻器的控制方式是一個值得研究的問題,依靠致力于這項(xiàng)工作的有識之士的共同努力,使國產(chǎn)變頻器早日走向市場并且成為的產(chǎn)品。




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