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公司動態(tài)

我國電力變頻器特點和發(fā)展趨勢

 工控摘要:電力變頻器特點和發(fā)展趨勢:從第一臺變頻器生產(chǎn),再經(jīng)過30年不斷的研發(fā)和實踐,同時隨著新型電子技術(shù)不斷提高,變頻器的功能設(shè)計越來越完善,穩(wěn)定性越來越好,變頻器的性價比越來越高,體積越來越小。面對市場的競爭,廠家不斷對變頻器進(jìn)行更多更完善的改進(jìn)。
  
  變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。
  
  電動機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速,并降低啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率,該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相異步電動機(jī)調(diào)速用,又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對波形進(jìn)行整理,可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件,提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
  
  變頻器性能的優(yōu)劣,一要看其輸出交流電壓的諧波對電機(jī)的影響,二要看對電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù),三要看本身的能量損耗(即效率)如何?這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發(fā)展趨勢:
  
  主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化,開關(guān)頻率不斷提高,開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。
  
  變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器,而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運(yùn)行的傳動,為實現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量,網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器,同時出現(xiàn)了功率可雙向流動的雙PWM變頻器,對網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波,減少對電網(wǎng)的公害。目前,低、中壓變頻器都有這類產(chǎn)品。
  
  脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制(磁鏈跟蹤控制)。交流電動機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。
  
  微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向:運(yùn)動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),特別是交流電動機(jī)高性能的控制需要存儲多種數(shù)據(jù)和快速實時處理大量信息。近幾年來,國外各大公司紛紛推出以DSP(數(shù)字信號處理器)為基礎(chǔ)的內(nèi)核,配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器,價格大大降低,體積縮小,結(jié)構(gòu)緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機(jī)相比,處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)10~15倍,以確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。數(shù)字控制使硬件簡化,柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性,可實現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律,使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實,易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,便于故障診斷加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能,使系統(tǒng)智能化(如有些變頻器具有自調(diào)整功能)。
  
  交流同步電動機(jī)已成為交流可調(diào)傳動中的一顆新星,特別是永磁同步電動機(jī),電機(jī)獲得無刷結(jié)構(gòu),功率因數(shù)高,效率也高,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴(yán)格與電源頻率保持同步。同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有他控變頻和自控變頻兩大類。自控變頻同步電機(jī)在原理上和直流電機(jī)極為相似,用電力電子變流器取代了直流電機(jī)的機(jī)械換向器,如采用交—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機(jī)”或稱“無刷直流電動機(jī)(BLDC)”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器,現(xiàn)正開發(fā)無轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)。同步電機(jī)的他控變頻方式也可采用矢量控制,其按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制比異步電機(jī)簡單。

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