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解析變頻器調速運行的節能原理

點擊:4123 日期:2018-12-25 選擇字號:
  實現變頻調速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過整流器并經電容濾波后,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,通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值;通過改變調制周期控制其輸出頻率,從而在逆變器上同時進行輸出電壓和頻率的控制,而滿足變頻調速對U/f協調控制的要求。PWM的優點是能消除或抑制低次諧波,使負載電機在近正弦波的交變電壓下運行,轉矩脈沖小,調速范圍寬。

  采用PWM控制方式的電機轉速受到上限轉速的限制。如對壓縮機來講,一般不超過7000r/rain。而采用PAM控制方式的壓縮機轉速可提高1.5倍左右,這樣大大提高了快速增速和減速能力。同時,由于PAM在調整電壓時具有對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無法比擬的優越性,可抑制高次諧波的生成,減小對電網的污染。采用該控制方式的變頻調速技術后,電機定子電流下降64%,電源頻率降低30%,出膠壓力降低57%。由電機理論可知,異步電機的轉速可表示為:n=60·f8(1—8)/p。

  fs為電機定子頻率(也即是電網頻率),P電機定子的繞組極對數,s為轉差率。由上式可知,只要轉差率不太大,可以近似認為轉速n與fs成正比,這就意味著連續平滑的改變電源頻率,就可以實現交流電動機大范圍的連續平滑調速。例如一個額定轉速3000轉/分的電動機,由變頻器供電,若啟動頻率設定為5HZ,那么變頻器可以運行在5—50HZ之間的任一頻率上,則電動機可以運行在30o——3000轉/分之間的任一轉速上·電動機由市電啟動,啟動平衡,力矩大又節能。

  50HZ380V的市電經過整流濾波環節后成為直流電,再經過逆變環節變成了頻率和幅度都可調的交流電。在變頻器主回路中電能經過了交流——直流——交流的變換,所以這類變頻器稱作交——直——交類變頻器。


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