變頻器本身抗干擾問題
當變頻器的供電系統(tǒng)附近,存在高頻沖擊負載如電焊機電鍍電源電解電源或者采用滑環(huán)供電的場合,SV008iS5-2N變頻器本身容易因為干擾而出現(xiàn)保護。建議用戶采用如下措施:
在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容,SV008iS5-2N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。
LS模塊控制器變頻器代理
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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,SV008iS5-2N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,并實施變頻器側(cè)一點接地即可;如果線路較長,現(xiàn)場干擾嚴重的場合,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行控制。
在采用外部通信控制端子控制時,SV008iS5-2N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
在高頻沖擊負載如電焊機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載在工作時,電網(wǎng)的諧波非常大,對于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴重的污染,對設(shè)備本身也有相當?shù)钠茐淖饔?,輕則不能夠連續(xù)正常運行,重則造成設(shè)備輸入回路的損壞SV008iS5-2N??梢圆扇∫韵碌拇胧?
在高頻沖擊負載如電焊機電鍍電源電解電源等場合建議用戶增加無功靜補裝置,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)點是,諧波小節(jié)能,特別適用于頻繁起制動電動運行與發(fā)電運行同時進行的場合。
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。
電機的漏電軸電壓與軸承電流問題
變頻器驅(qū)動感應(yīng)電機的電機模型如所示,中Csf為定子與機殼之間的等效電容,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,電機內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共模回路,從而引起對地漏電流軸電壓與軸承電流問題。
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)果將導致帶有漏電保護裝置動作。另外,對于舊式電機,由于其絕緣材料差,又經(jīng)過長期運行老化,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,必須進行絕緣的測試。對于新的變頻電機的絕緣,要求要比標準電機高出一個等級。
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內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān),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對地進行火花式放電,造成軸承光潔度下降,降低使用壽命,嚴重地造成直接損壞。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地線及電機負載與大地地線之間的回路如水泵類負載中。環(huán)路電流主要造成傳導干擾和地線干擾,對變頻器和電機影響不大。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變頻器一般與電機接地線PE電機連接在一個點,因此,必須盡可能加粗電機接地電纜線徑,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載,接地阻抗ZE電機可能小于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。
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準濾波器。
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,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)實際出發(fā),綜述了近年來各種變頻器控制方式的特點,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)SV008iS5-2N
變頻器是把工頻電源0Hz或0Hz變換成各種頻率的交流電源,以實現(xiàn)電機的變速運行的設(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算的變頻器來說,有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的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行調(diào)速的同時,又要保證電動機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,不能達到較高的控制性能,而且,在低頻時,必須進行轉(zhuǎn)矩補償,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的實際轉(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,有時還加有電流反饋,對頻率和電流進行控制,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載變動有良好的響應(yīng)特性。
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矢量控制是通過矢量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位,以達到對電動機在dq0坐標軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制,進而達到控制電動機轉(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,達到各種不同的控制目的。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)過坐標變換對電動機定子電流的相位進行控制,SV008iS5-2N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,需要在電動機上安裝速度傳感器,因此,應(yīng)用范圍受到限制。




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