變頻器的多元化發(fā)展
發(fā)布日期:
2019-02-28

  變頻器配套設備供應商提醒您:變頻器性能的優(yōu)劣,一要看其輸出交流電壓的諧波對電動機的影響;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如何。


  在變頻器主電路的拓撲結構方面,變頻器的網(wǎng)側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈波變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈波以上的變流器。負載側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。對于四象限運行的轉動,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)側變流器應為可逆變流器,同時出現(xiàn)了功率可雙向流動的雙PWM變頻器,對網(wǎng)側變流器加以適當控制可使輸入電流接近正弦波,減少對電網(wǎng)的公害。


  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)。


  交流電動機變頻調(diào)整控制方法的進展主要體現(xiàn)在由標量控制向高動態(tài)性能的矢量控制與直接轉矩控制( Direct Torque Control,DTC)發(fā)展,和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉矩控制系統(tǒng)方面。


  微處理器的發(fā)展使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),特別是交流電動機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)為基礎的內(nèi)核,配以電動機控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電動機控制器,價格大大降低,體積縮小,結構緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機相比,處理數(shù)字運算能力增強了10 -15倍,可確保系統(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)復雜的控制規(guī)律,使現(xiàn)代控制理論在運動控制系統(tǒng)中應用成為現(xiàn)實,易于與上層系統(tǒng)連接進行數(shù)據(jù)傳輸,便于故障診斷、加強保護和監(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)。


  變頻器的網(wǎng)絡化配置主要基于3個層面:設備層、控制層和信息層。其中變頻器作為執(zhí)行器,可以配接最基本的RS232/RS485串行通信協(xié)議、PROFIBUS等現(xiàn)場總線協(xié)議以及局域網(wǎng)協(xié)議。針對不同的控制系統(tǒng)和不同的用戶要求,配置和選用不同的網(wǎng)絡協(xié)議。


  網(wǎng)絡化配置的變頻器具有高精度的頻率設定、遠程控制與工廠信息化的基本要素以及遠程診斷系統(tǒng)的特點。通過網(wǎng)絡設定頻率是一種高精度的頻率設定,其具有通信速率高,穩(wěn)定可靠,接線簡單等優(yōu)點,而且在模擬量控制時,輸出端經(jīng)過一個數(shù)/模轉換器,經(jīng)過導線,進入輸入端(變頻器)又經(jīng)過一個模/數(shù)轉換器才能參與控制。兩個轉換器位數(shù)不同和導線損耗都可能造成一定誤差,而通信傳遞直接是數(shù)字量,不需要轉換,沒有誤差,在傳輸過程中不會造成損耗,而且響應速度率也會很高。


  變頻器經(jīng)常被用于系統(tǒng)復雜、工作環(huán)境惡劣、高負荷、長時間運行的工況中,如無人值守泵站、油田抽油機等,變頻器故障率在這種環(huán)境中自然比較高,一般都采取事后維修的方式進行,隨著電子技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的維修方式將變?yōu)楣收项A報和整機在線維修。因此,有必要對其實現(xiàn)在線工作狀態(tài)的監(jiān)測以及對常規(guī)故障機理進行綜合分析研究,以便對其故障的事先診斷分析。目前大功率變頻器的故障診斷、遠程監(jiān)控系統(tǒng)及智能控制方面取得了較大進展,并已經(jīng)投入實際運行。


  在網(wǎng)絡化日益普及的今天,對普通的點對點硬線連接方式而言,通過高速通信連接的變頻器系統(tǒng)可以最大程度上降低系統(tǒng)維護時間、提高生產(chǎn)效率、減少運行成本。目前安裝的現(xiàn)場總線模塊有PROFIBUS- DP、Interbus、DeviceNet、CANOpen和ModbusPlus等。用戶可以有更大的自由根據(jù)生產(chǎn)過程來選擇PLC型號和品牌,并非常簡單地集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡中去。而且通過現(xiàn)場總線模塊可以不考慮變頻器的型號,而以同一種語言來與不同功率段、不同型號的變頻器進行組構,如功率、速度、轉矩、電流、設定值等。


  由于采用了通信方式,可以通過PC來方便地進行組態(tài)和系統(tǒng)維護,包括上傳、下載、復制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等。


  工業(yè)控制網(wǎng)絡作為工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的基礎,現(xiàn)今推出的變頻器具有極其靈活的通信功能,通過總線不僅可在變頻器之間進行通信,還可與PLC或上一級自動化系統(tǒng)進行通信,如西門子SIMOVERT MASTERDRIVES安裝通信模件后,即可通過PROFIBUS- DP以12Mbit/s的速率,或CAN總線與更高級別的系統(tǒng)或與其他變頻傳動裝置通信。通過一個高水平的、用戶友好的界面,變頻器的所有參數(shù)都可形象化地顯示、設定、處理,也可進行診斷操作以及實現(xiàn)在線或離線操作等。


  此外,隨著變頻器的進一步推廣和應用,用戶也在不斷提出各種新的要求,促使變頻器功能多樣化。


  近年來,人們對環(huán)境問題非常重視,并出現(xiàn)了“綠色產(chǎn)品”的名稱,因此也必須考慮變頻器對周圍環(huán)境的影響。在變頻器的推廣和應用初期,噪聲問題曾經(jīng)是一個比較大的問題,隨著IGBT的低噪聲變頻器的出現(xiàn),噪聲問題基本上得到了解決。通過在變頻器中采用PWM整流電路,基本上解決了變頻器本身造成的諧波,防止影響接于同一電源上的其他設備。隨著變頻技術的發(fā)展以及人們對環(huán)境問題的重視,變頻器對周圍環(huán)境的影響可以不斷減少,無公害化變頻器的推出已經(jīng)成為大勢所趨。


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