變頻器調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能原理

時(shí)間:2013-03-26

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導(dǎo)語(yǔ):在變頻器主回路中電能經(jīng)過(guò)了交流——直流——交流的變換,所以這類(lèi)變頻器稱(chēng)作交——直——交類(lèi)變頻器。

實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱(chēng)為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過(guò)整流器并經(jīng)電容濾波后,形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上,利用逆變器功率元件的通斷控制,使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。在這里,通過(guò)改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值;通過(guò)改變調(diào)制周期控制其輸出頻率,從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制,而滿足變頻調(diào)速對(duì)U/f協(xié)調(diào)控制的要求。PWM的優(yōu)點(diǎn)是能消除或抑制低次諧波,使負(fù)載電機(jī)在近正弦波的交變電壓下運(yùn)行,轉(zhuǎn)矩脈沖小,調(diào)速范圍寬。

采用PWM控制方式的電機(jī)轉(zhuǎn)速受到上限轉(zhuǎn)速的限制。如對(duì)壓縮機(jī)來(lái)講,一般不超過(guò)7000r/rain。而采用PAM控制方式的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可提高1.5倍左右,這樣大大提高了快速增速和減速能力。同時(shí),由于PAM在調(diào)整電壓時(shí)具有對(duì)電流波形的整形作用,因而可以獲得比PWM更高的效率。此外,在抗干擾方面也有著PWM無(wú)法比擬的優(yōu)越性,可抑制高次諧波的生成,減小對(duì)電網(wǎng)的污染。采用該控制方式的變頻調(diào)速技術(shù)后,電機(jī)定子電流下降64%,電源頻率降低30%,出膠壓力降低57%。由電機(jī)理論可知,異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速可表示為:

n=60·f8(1—8)/p

fs為電機(jī)定子頻率(也即是電網(wǎng)頻率),P電機(jī)定子的繞組極對(duì)數(shù),s為轉(zhuǎn)差率。由上式可知,只要轉(zhuǎn)差率不太大,可以近似認(rèn)為轉(zhuǎn)速n與fs成正比,這就意味著連續(xù)平滑的改變電源頻率,就可以實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)大范圍的連續(xù)平滑調(diào)速。例如一個(gè)額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分的電動(dòng)機(jī),由變頻器供電,若啟動(dòng)頻率設(shè)定為5HZ,那么變頻器可以運(yùn)行在5—50HZ之間的任一頻率上,則電動(dòng)機(jī)可以運(yùn)行在30o——3000轉(zhuǎn)/分之間的任一轉(zhuǎn)速上·電動(dòng)機(jī)由市電啟動(dòng),啟動(dòng)平衡,力矩大又節(jié)能。

50HZ380V的市電經(jīng)過(guò)整流濾波環(huán)節(jié)后成為直流電,再經(jīng)過(guò)逆變環(huán)節(jié)變成了頻率和幅度都可調(diào)的交流電。在變頻器主回路中電能經(jīng)過(guò)了交流——直流——交流的變換,所以這類(lèi)變頻器稱(chēng)作交——直——交類(lèi)變頻器。

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