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变频调速器的应用越来越广泛
时间:2016/3/9 10:47:01   点击:410
 随着工业技术的发展,变频调速器的应用越来越广泛,但其价格昂贵,影响了普及推广应用。在提高变频器性能的同时降低其价格,本文给出了一种低成本简易变频器的可行性方案。

  主回路采用传统的交-直-交拓扑结构。为了降低成本,功率器件选用flowPIM系列功率集成模块,该模块将整流桥和IGBT逆变部分(包括续流用的二极管)集成在一起,内部还包含用于防止由再生制动引起的直流母线过电压的刹车制动单元,以及用于检测模块温度的热敏电阻。

  开关电源采用单端反激式拓扑,开关管采用芯片。该芯片内置大容量图腾电路,可以直接驱动MOSFET.它不仅具有高频振荡和快速输出能力,而且有快速响应的电流限制功能,过流时采用断续工作方式。

  保护电路设计是主电路设计中重要的一个环节。根据损坏的机理一般可将保护电路分为过电压保护和过电流保护两种。本文通过检测基于的低成本变频器研究直流母线电压进行过压保护(一旦出现过压,直接封锁输出脉冲,并通过LED显示故障信息),通过三相输出端的电流霍尔传感器检测到的电流进行过流保护。

  系统软件本文在降低硬件成本的同时,通过软件来提高整个系统的动、静态性能。因此,软件部分除具有一般V/f控制的基本功能之外,还加入了定子电阻补偿等提高系统性能的功能模块,以期达到高性能V/f控制的目的。系统控制框图见图5.

  普通的补偿方法是改变曲线,适当提高输出电压。好一点的补偿方法是检测电机电流,用电流乘以定子电阻去补偿IR降,但定子电压和之间是矢量关系,这种以标量方式的补偿也不能完全补偿降。本文采用了一种矢量补偿IR降的方法。补偿后的电压为式中:E为V/f曲线计算后的电压给定;U补偿后的电压给定。

  由于补偿IR降需要提高电压,而这样会进一步增大定子电阻压降,形成一个正反馈,为保证系统的稳定性,可以将补偿后的U分为两部分,一部分为基本代表这部分分量),另一部分补偿定子电阻压降分量,后者可经过一个一阶惯性环节(抑制这部分的变化速度)后再与前者相加,最终得到真正起作用的电压输出为了提高电机机械特性的硬度,本文加入了转差补偿模块,其计算公式为采用这种线性补偿方法,电磁转矩距离最大,转矩越近,误差越大。

  为了使变频器实现挖土机特性,本文还对其进行了最大电流限制,其基本控制思想是:在直流侧大电容的作用下基本恒定,电流I与成正比,随着负载的加重,转矩增加,可以通过适当降低f使I限制在特定的水平以下。

  实验结果及结论本文在上述软、硬件的基础上开发了一台220的变频器,并用变频器专用电机进行了实验,其主要参数:型号为东元电机AEEF,额定功率为-1,极数为4极。

  系统起动和停机时负载电流冲击较小,并能很快稳定下来。在系统突加(突卸)负载时,负载电流也能很平稳的上升(下降),并很快稳定下来,具有很好的稳态和静态性能,系统的正确性也因此得到验证。

  流实验波形的实验波形本文提出了一种比较完善的解决方案,硬件成本大幅度降低,整个系统的性能通过控制算法的优化而得到了提高,最后通过实验验证了其正确性与可行性,系统具有良好的动静态性能,整个装置已投入批量生产,其市场前景被看好。

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