YZ 和YZR 系列電動(dòng)機(jī)的過(guò)載力矩一般為212～218 倍, 為了充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力,提高位能負(fù)載設(shè)備的安全性能, 采用變頻器進(jìn)行控制后, 必須保證變頻器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有212～218 倍的過(guò)載能力。由于普通變頻器的過(guò)載能力一般為150 %額定載荷時(shí)能運(yùn)行1min , 瞬態(tài)過(guò)載力矩只能達(dá)到180 %～200 % , 因此必須提高所適配的變頻器容量, 以便提高變頻器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的瞬時(shí)過(guò)載能力。只要把變頻器的容量提高20 %左右,即可使變頻器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的瞬時(shí)過(guò)載能力提高到210～214 倍, 基本滿足要求。因此, 應(yīng)選擇變頻器額定容量為電動(dòng)機(jī)額定容量的120 %以上, 即把變頻器的容量提高一個(gè)等級(jí)。
當(dāng)變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí), 大多是利用原來(lái)的電動(dòng)機(jī)。繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比, 繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此, 容易發(fā)生由紋波電流引起的過(guò)電流跳閘現(xiàn)象, 所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩較大的場(chǎng)合, 在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。變頻器與電機(jī)之間需要長(zhǎng)電纜時(shí), 應(yīng)該采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響, 避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一兩檔或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
]]>一、機(jī)構(gòu)及工作原理
它主要有高精度位移傳感器、勻整控制器、變頻器、帶普通電機(jī)的減速器和加壓重錘及地釘?shù)冉M成，基本機(jī)構(gòu)與其它電調(diào)式勻整儀大致相同。在保留原天平曲桿的總連桿處，裝有重錘進(jìn)行直接加壓。當(dāng)天平羅拉與天平曲桿間的棉層厚度發(fā)生變化時(shí)，則連桿使重錘連同位移傳感器一起發(fā)生上下位移變化。這時(shí)，傳感器觸頭在地釘?shù)淖饔孟掳l(fā)生伸縮位移變化。傳感器將位移變化量轉(zhuǎn)換成土2的電壓信號(hào)，輸給勻整控制器進(jìn)于一系列的功能運(yùn)算處理，使控制器輸{TodayHot}出0—5V的電壓模擬量，再輸送到變頻器內(nèi)時(shí)行變調(diào)速處理，使變頻器輸出對(duì)應(yīng)于0—5V模擬量的三相交流頻率(即HZ)，按nH=K的關(guān)系控制電機(jī)的速度。電機(jī)速度經(jīng)減速器輸出軸端的鏈輪(主動(dòng)輪)，傳動(dòng)天平羅拉軸端的鏈輪(被動(dòng)輪)，從而使天平羅拉在單位時(shí)間內(nèi)輸出的棉量保持相對(duì)恒定。
在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電機(jī)速度是經(jīng)常不斷地變化，它有傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換成的變速和控制器總重量調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定的恒速，經(jīng)控制器和變頻器處理疊加合成為變速。所以，當(dāng)傳感器損壞或者超過(guò)傳感器檢測(cè)范圍時(shí)，這時(shí)電機(jī)的速度只有重量調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定的恒速來(lái)傳動(dòng)天平羅拉。這時(shí)，棉層失去勻整效果，生產(chǎn)出的棉卷均勻度不會(huì)是理想的。
二、先決條件
無(wú)論鐵炮式或者電調(diào)式勻整儀，都需要清花總車的運(yùn)轉(zhuǎn)率以及A092“V”型棉箱輸出棉層，得以相對(duì)穩(wěn)定的保證。否則，清花正卷率和棉卷均勻度都將是一句空話。另外，它必須保證天平羅拉下的棉層厚度，能使天平曲桿尾端起翹一定高度，脫離“T”型螺絲間距離為25毫米左右為宜。
三，傳感器的定位
位移傳感器的工作范圍為土10毫米(即觸頭伸縮量)當(dāng)喂入天平羅拉處棉層厚度屬正常時(shí)，可調(diào)節(jié)位移傳感器的定位高度，使控制器顯數(shù)表上顯數(shù)為“0”。這時(shí)表示位移傳感器的定位是正確的，能有效檢測(cè)棉層厚度變化和轉(zhuǎn)換成土2V的電壓輸給控制器處理，變頻器才能使電機(jī)有響應(yīng)棉層厚度變化的相關(guān)速度輸出。
四、重量調(diào)節(jié)旋鈕
該旋鈕用于棉卷的重量設(shè)定，是電機(jī)基礎(chǔ)速度即恒速的設(shè)定，(棉層平均厚度正卷時(shí)平均速度的設(shè)定)。指針刻度范圍為0-10。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，基礎(chǔ)速度加快，反之則慢。與原鐵炮裝置中六角形輕重調(diào)節(jié)螺母功能相同。根據(jù)我廠實(shí)踐，設(shè)定在8-9之間為好。
五、勻整調(diào)節(jié)旋鈕
勻整調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定刻度數(shù)大小，好比鐵炮皮帶的起始位置和杠桿比大小的關(guān)系一樣，定什么位置就得到相應(yīng)的變化率。在電調(diào)式勻整{HotTag}儀中，給棉速度變化率大小是由該旋鈕設(shè)定。當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度變化率加大，反之減小。棉卷均勻度的好壞與該旋鈕有直接關(guān)系，應(yīng)根據(jù)均勻度試驗(yàn)對(duì)比確定，以便取得最佳效果。我廠一般設(shè)定小于2。
六、控制器顯數(shù)表
當(dāng)顯數(shù)表顯示“0”時(shí)，即表示設(shè)定的棉層平均厚度和位移傳感器定位正確。如顯示“-”時(shí)，即表示棉層平均厚度偏薄或位移傳感器定位偏低。如顯示“+”時(shí)，即表示棉層平均厚度偏厚或位移傳感器定位偏高。
當(dāng)顯示“-1”時(shí)，便表示棉層平均厚度超薄或位移傳感器的定位超低。
當(dāng)顯示“+1”時(shí)，就表示棉層平均厚度超厚或位移傳感器定位超高。無(wú)論顯示“-1”或“+1”時(shí)，都表示位移傳感器的檢測(cè)作用失控，棉層厚度已超出位移傳感器的檢測(cè)范圍，無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨棉層厚度變化而響應(yīng)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。上述現(xiàn)象，并非勻整儀故障，而是棉紡廠的調(diào)試或操作不當(dāng)造成的。
七、輕重牙的設(shè)定
選擇適宜的輕重牙齒數(shù)，這對(duì)用好電調(diào)式勻整儀尤為重要。它與鐵炮裝置一樣，也有一定的調(diào)速范圍。對(duì)工藝上車是十分重要的參數(shù)。在電調(diào)式勻整儀上，輕重牙就是主、被動(dòng)鏈輪。它的設(shè)定，可在鐵炮
裝置改造前，用測(cè)速表測(cè)得正卷時(shí)的天平羅拉轉(zhuǎn)速。然后按下式計(jì)算出鏈輪的齒數(shù)。
式中：Zl一主動(dòng)鏈輪齒數(shù)(一般取19T)
Z2一被動(dòng)鏈輪齒數(shù)(一般取26T)
i一減速器速比(59：1)
n—天平羅拉改前測(cè)得的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)／分)
N一設(shè)定的電機(jī)恒速。(一般為1200轉(zhuǎn)／分為宜)
二只鏈輪齒數(shù)的設(shè)定是關(guān)系到傳感器檢測(cè)控制的變速與重量調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定的恒速的比值大小。應(yīng)盡可能小些。這樣更有利于提高分辨率和變速精度。
八、操作中注意的問(wèn)題
首先，要對(duì)值車工進(jìn)行有關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，讓值車工掌握勻整儀操作原理和方法，這對(duì)提高正卷率和棉卷均勻度有很大的幫助。我們的做法是：
1．有關(guān)操作知識(shí)講課進(jìn)行理論培訓(xùn)。
2．在日常操作上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教育，并糾正錯(cuò)誤操作。
3．隨機(jī)抽查正卷率和不勻率，再次結(jié)合有關(guān)知識(shí)進(jìn)行培訓(xùn)。
4．待全體操作者掌握操作知識(shí)后，組織交流和操作比賽。
其次，在操作中應(yīng)經(jīng)常注意并關(guān)心控制器上顯數(shù)表的顯數(shù)變化，以密切監(jiān)視喂入天平羅拉的棉層厚度變化，是否屬正常范圍。從而及時(shí)有效地調(diào)整A092“V”型棉箱內(nèi)的儲(chǔ)棉量。(可參照A092棉箱使用說(shuō)明書進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別在翻改品種時(shí)更為重要)，才能生產(chǎn)出均勻度好、正卷率高的棉卷來(lái)。
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| 變頻器的保護(hù)及處理方法 1、 過(guò)電流保護(hù)功能 變頻器中,過(guò)電流保護(hù)的對(duì)象主要指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超過(guò)了變頻器的容許值的情形. 由于逆變器件的過(guò)載能力較差,所以變頻器的過(guò)電流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán),迄今為止,已發(fā)展得十分完善. (1) 過(guò)電流的原因 1、工作中過(guò)電流 即拖動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流.其原因大致來(lái)自以下幾方面: ① 電動(dòng)機(jī)遇到?jīng)_擊負(fù)載,或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象,引起電動(dòng)機(jī)電流的突然增加. ② 變頻器的輸出側(cè)短路,如輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的連接線發(fā)生相互短路,或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等. ③ 變頻器自身工作的不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個(gè)逆變器件在不斷交替的工作過(guò)程中出現(xiàn)異常。例如由于環(huán)境溫度過(guò)高，或逆變器件本身老化等原因，使逆變器件的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在交替過(guò)程中，一個(gè)器件已經(jīng)導(dǎo)通、而另一個(gè)器件卻還未來(lái)得及關(guān)斷，引起同一個(gè)橋臂的上、下兩個(gè)器件的“直通”，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。 2、升速時(shí)過(guò)電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而升速時(shí)間又設(shè)定得太短時(shí)，意味著在升速過(guò)程中，變頻器的工作效率上升太快，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速上升，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果是升速電流太大。 3、降速中的過(guò)電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而降速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí)，也會(huì)引起過(guò)電流。因?yàn)椋邓贂r(shí)間太短，同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，這時(shí)同樣可以是轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過(guò)電流。 （2）處理方法 1、 起動(dòng)時(shí)一升速就跳閘，這是過(guò)電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象，主要檢查 ① 工作機(jī)械有沒(méi)有卡住 ② 負(fù)載側(cè)有沒(méi)有短路，用兆歐表檢查對(duì)地有沒(méi)有短路 ③ 變頻器功率模塊有沒(méi)有損壞 ④ 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來(lái) 2、 起動(dòng)時(shí)不馬上跳閘，而在運(yùn)行過(guò)程中跳閘，主要檢查 ① 升速時(shí)間設(shè)定太短，加長(zhǎng)加速時(shí)間 ② 減速時(shí)間設(shè)定太短，加長(zhǎng)減速時(shí)間 ③ 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（U/F比）設(shè)定太大，引起低頻時(shí)空載電流過(guò)大 ④ 電子熱繼電器整定不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定得太小，引起變頻器誤動(dòng)作 這些是我們工作時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，希望我們的電工在平時(shí)多看看書，理論知識(shí)加上實(shí)踐工作努力，那我們一定能做好每一件事情！祝你們工作愉快！ |
深圳市英威騰電氣有限公司自2003年開始，就致力于中壓變頻器（電壓為660V~690V、1140V）的開發(fā)與應(yīng)用，在不斷的實(shí)踐與探索中，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，開發(fā)與生產(chǎn)的中壓變頻器產(chǎn)品，已經(jīng)成功應(yīng)用于城市供水，油田的潛油電泵、注水泵、磕頭機(jī)，煤礦中的主井風(fēng)機(jī)、皮帶機(jī)、掘煤機(jī)（防暴）等等領(lǐng)域，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)與社會(huì)效應(yīng)。目前，我公司能生產(chǎn)中壓變頻器產(chǎn)品的功率范圍為22KW~800KW，幾乎含蓋所有工礦企業(yè)的應(yīng)用需求。
一、INVT中壓變頻器
主要器件及技術(shù)說(shuō)明：
1、使用4400V反向電壓整流橋；
2、使用直流電抗器，降低了輸入電流諧波,提高變頻器輸入端的功率因素；
3、逆變模塊使用3300V高壓IGBT,沒(méi)有IGBT的串聯(lián),功率器件數(shù)量減少，提高了系統(tǒng)的可靠性，新一代模塊損耗低，提高了整機(jī)效率；
4、驅(qū)動(dòng)電路使用光纖隔離傳輸可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)，提高高壓電路的抗干擾性能；
5、±15%電壓波動(dòng)設(shè)計(jì)，能承受瞬間250%沖擊電流，低頻轉(zhuǎn)距大,適應(yīng)中國(guó)電網(wǎng)和工況；6、電流沖擊抑制能力強(qiáng)，負(fù)載大范圍波動(dòng)時(shí)，能安全穩(wěn)定運(yùn)行；
8、采用了先進(jìn)的SVPWM非正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，在正弦波中注入零序信號(hào)。電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)( SVPWM) 即是在正弦波中注入適當(dāng)?shù)娜沃C波的非正弦調(diào)制技術(shù)，它的線性調(diào)制度較SPWM高15％，而且輸出諧波小。減少了開關(guān)頻率，降低了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的可靠性及壽命；
9、能抑制電機(jī)的瞬態(tài)過(guò)電流，瞬態(tài)沖擊電流可達(dá)到250％，保證了在重負(fù)載下不跳脫，不影響生產(chǎn)效率；
10、完善的保護(hù)：過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓、欠載、缺相、短路、過(guò)熱等；
二、防爆變頻器技術(shù)
深圳市英威騰電氣有限公司和其他防爆設(shè)備公司合作開發(fā)的防爆兼本安變頻器通過(guò)高效能熱管或其他高效能散熱技術(shù)，其極低熱阻的高效散熱性能，使高壓IGBT的散熱得到解決，設(shè)計(jì)最大變頻器功率可達(dá)到800kW/1140V。針對(duì)煤礦井下的特殊環(huán)境，防爆變頻器除了在箱體結(jié)構(gòu)方面采取了相應(yīng)的防潮、防滴水措施外，在主回路方面盡量加大爬電距離與電氣間隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。防爆變頻調(diào)速裝置采用英威騰CHV系列無(wú)速度傳感器的矢量控制方式。無(wú)速度傳感器的矢量控制的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，按照一定的關(guān)系分別對(duì)作為基本控制量的勵(lì)磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓的頻率使勵(lì)磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)距電流的指令值、檢測(cè)值達(dá)到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。采用無(wú)速度傳感器矢量控制方式的變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，以保證在低頻（0.5Hz）運(yùn)行時(shí)額定轉(zhuǎn)矩的輸出可達(dá)到1.5倍。
INVT中壓變頻器的應(yīng)用
一、在礦用防爆皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用
皮帶機(jī)是現(xiàn)代化煤礦高產(chǎn)高效的主要運(yùn)輸設(shè)備，皮帶機(jī)的拖動(dòng)技術(shù)形式多樣，直接啟動(dòng)、調(diào)速型液力偶合器、軟啟動(dòng)、交流變頻拖動(dòng)等多種形式。皮帶機(jī)示意圖如下：
煤礦井下皮帶機(jī)目前對(duì)拖動(dòng)技術(shù)的要求越來(lái)越高，基本要求是：
(1)控制簡(jiǎn)單，啟動(dòng)特性好，調(diào)速性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)距大；
(2)節(jié)能；
(3)工作可靠，維護(hù)量小；
(4)價(jià)格適中。
采用無(wú)速度傳感器矢量控制（SVC）的防爆變頻器能夠滿足用戶要求，將是井下皮帶機(jī)拖動(dòng)的發(fā)展方向。
1、技術(shù)比較
（1）直接起動(dòng)，轉(zhuǎn)矩大，但力的傳導(dǎo)不均，尾部反應(yīng)慢，在皮帶底部有堆積現(xiàn)象。
（2）偶合器起動(dòng)，皮帶機(jī)慢慢起動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)矩時(shí)皮帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)，而且起動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成安全隱患。
（3）采用防爆軟起動(dòng)，皮帶機(jī)空載時(shí)起動(dòng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩降低，減少?zèng)_擊，延長(zhǎng)電機(jī)、膠帶機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命，但重載時(shí)需突跳，對(duì)膠帶機(jī)沖擊較大。
（4）采用防爆變頻器時(shí)，調(diào)速范圍廣，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可以在重載下緩慢起動(dòng)，起動(dòng)安全可靠，對(duì)于多電機(jī)拖動(dòng)同步性能好，在匹配煤流傳感器后，可自動(dòng)依據(jù)煤流大小自動(dòng)調(diào)速，一般可節(jié)約電能，并且電機(jī)功率因數(shù)有明顯提高。
2、綜合成本的比較
（1）電動(dòng)機(jī) 減速器直接起動(dòng)初期投入費(fèi)用不高，但維護(hù)費(fèi)用大。
（2）電動(dòng)機(jī) 液力偶合器 減速器，初期投入不太高，維護(hù)費(fèi)用較大。另外因設(shè)備處于回風(fēng)巷內(nèi)道，液力偶合器維護(hù)不好常常漏油，有很大的安全隱患。
（3）軟起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 減速器，初期投入費(fèi)用居中，維護(hù)費(fèi)用相比前兩種要少，能滿足使用要求。
（4）變頻器 電動(dòng)機(jī) 減速器，初期投入費(fèi)用較高，維護(hù)費(fèi)用最低，可調(diào)整運(yùn)行速度，僅從帶電一項(xiàng)上就可逐步收回成本。
綜上所述，應(yīng)用變頻器是最好的一種方式。
3、變頻器在皮帶機(jī)拖動(dòng)上的應(yīng)用特點(diǎn)
（1）優(yōu)越的軟起動(dòng)、軟停止特性。防爆變頻器的起動(dòng)、停止時(shí)間是任意可調(diào)（0-10min）的，也就是說(shuō)起動(dòng)時(shí)的加速度和停車時(shí)的減速度任意可調(diào)，同時(shí)為了平穩(wěn)起動(dòng)，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，這樣可將皮帶機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動(dòng)設(shè)備難以達(dá)到的。
（2）驗(yàn)帶功能。煤礦的生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)多以皮帶機(jī)為主，運(yùn)輸系統(tǒng)檢修維護(hù)的主要工作是皮帶機(jī)的檢修維護(hù)，低速驗(yàn)帶功能是皮帶機(jī)檢修的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無(wú)極調(diào)速的交流傳動(dòng)系統(tǒng)，在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%-100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。
（3）平穩(wěn)的重載起動(dòng)。皮帶機(jī)在運(yùn)煤過(guò)程中任意一刻都可能立即停車再重新起動(dòng)，必須考慮“重載起動(dòng)”能力。由于變頻器采用無(wú)速度傳感器矢量控制方式，低頻運(yùn)轉(zhuǎn)最大可輸出1.5倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動(dòng)”。
（4） 功率平衡。煤礦井下皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動(dòng)或多滾筒驅(qū)動(dòng)，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時(shí)能使系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過(guò)調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來(lái)調(diào)整兩電機(jī)之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流差值的大小，因此可以通過(guò)單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制各電機(jī)的電流值，通過(guò)調(diào)整各電機(jī)的速度來(lái)使各電機(jī)電流值逐步趨于平衡。英威騰CH系列特有下垂功能，可動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的功率平衡。
（5）自動(dòng)調(diào)速、節(jié)電效果明顯。對(duì)應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時(shí)，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)煤量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無(wú)負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對(duì)前級(jí)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別測(cè)量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對(duì)于載荷不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。
（6）降低膠帶張力。由于采用防爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動(dòng)特性，至少可降低起動(dòng)張力30%，如在初期設(shè)計(jì)選擇膠帶強(qiáng)度時(shí)可降低一個(gè)標(biāo)號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于降低了起動(dòng)沖擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長(zhǎng)。
（7）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，采用防爆變頻器將大大提高皮帶機(jī)的可靠性，降低機(jī)械系統(tǒng)損耗，減少運(yùn)輸系統(tǒng)的維護(hù)量，且節(jié)能明顯。隔爆變頻器以其特有的軟啟動(dòng)特性，較高的性價(jià)比，將成為井下皮帶機(jī)拖動(dòng)的發(fā)展方向。
4、皮帶機(jī)同步功率平衡的應(yīng)用方案
針對(duì)煤礦防爆裝置對(duì)兩臺(tái)變頻器的同步性要求精度高，設(shè)計(jì)方案如下：
方案一：簡(jiǎn)易控制
如圖3，通過(guò)模擬量信號(hào)給定同步速度，穩(wěn)態(tài)時(shí)使用速度下垂控制，并且兩臺(tái)變頻器共直流母線，達(dá)到能量的均衡，使系統(tǒng)更節(jié)能。特別需要說(shuō)明，下垂控制功能專用于多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載的工況。多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，不可避免的會(huì)出現(xiàn)速度不同步問(wèn)題，速度快的電機(jī)將承受較重負(fù)載。這種情況下，變頻器設(shè)置下垂功能后，可根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行頻率，使高轉(zhuǎn)速電機(jī)速度下垂變化，從而使負(fù)載均衡分配。
]]>本系列變頻器體積雖小但性能高，0.5Hz時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為200%，低速范圍轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比以前的變頻器約小一半。
具有各種智能化功能，如自動(dòng)節(jié)能、PID控制、自整定和RS485通信等，并增強(qiáng)了維護(hù)／保護(hù)功能，如增加輸入電涌電流抑制和壽命預(yù)報(bào)等。
動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制系統(tǒng)通過(guò)高速計(jì)算，確定電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)負(fù)載狀態(tài)的所需功率，富士公司專有技術(shù)能最佳控制電壓和電流矢量，輸出最大轉(zhuǎn)矩。
大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩0.5Hz時(shí)200%
能安全地用于重負(fù)載，如提升和輸送系統(tǒng)。亦能實(shí)現(xiàn)對(duì)第2電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換運(yùn)行。
不跳閘運(yùn)行
大大改善了電流限制功能(自動(dòng)減速、失速防止)，即使對(duì)沖擊負(fù)載亦能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
減少了電動(dòng)機(jī)低速范圍的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)
富士獨(dú)特的On-Delay補(bǔ)償方法使電動(dòng)機(jī)在低速范圍的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)比以前變頻器約減小一半。
使用第3代IGBT，實(shí)現(xiàn)了與商用電運(yùn)行相當(dāng)?shù)母咝屎偷驮肼曔\(yùn)行。
可在低載頻0.75KHz到高載頻15KHz范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行聲音。
最小等級(jí)的小型化
體積僅為FVR-E9S系列變頻器的70%（3相200V 0.75kW）。
統(tǒng)一高度尺寸
對(duì)3.7kW及以下容量機(jī)種的高度統(tǒng)一為130mm，便于設(shè)計(jì)安裝。
全機(jī)種都能連接制動(dòng)電阻
由于內(nèi)部裝有制動(dòng)晶體管，因此可以連接制動(dòng)電阻選件，以提高再生制動(dòng)能力，這樣能滿足應(yīng)用在傳送帶和輸送機(jī)械時(shí)所需較大制動(dòng)力的要求。
標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)裝涌入電流抑制電路
能減小周圍設(shè)備的容量，如可用較小容量的磁接觸器。
干擾小
大大減少對(duì)諸如傳感器等周圍設(shè)備的干擾影響。
設(shè)有直流電抗器的連接端子，以便連接直流電抗器，抑制一次側(cè)諧波電流。
設(shè)定高載頻時(shí)，電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)靜運(yùn)行。
可選擇控制表計(jì)輸出（模擬量／脈沖量切換）
備有晶體管輸出需用的24V電源
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有自動(dòng)節(jié)能功能
控制電動(dòng)機(jī)使其損耗減至最小，實(shí)現(xiàn)更多的節(jié)能。
新的在線自整定
在線自整定在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)特性變化實(shí)現(xiàn)高精度速度控制。對(duì)第2電動(dòng)機(jī)亦有這種自整定功能，1臺(tái)變頻器切換運(yùn)行2臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)都能實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)行。
正在旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的引入控制
瞬時(shí)停電后，電動(dòng)機(jī)自由旋轉(zhuǎn)，通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度，能無(wú)任何沖擊地再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
PID功能
標(biāo)準(zhǔn)裝有PID控制功能，能最佳控制風(fēng)機(jī)和泵的流量。
多種頻率設(shè)定方法
鍵設(shè)定或模擬輸入設(shè)定 (4 ~ 20mA DC、0 ~ +5V DC、0 ~ ±10V DC、正／反轉(zhuǎn)控制)
多步速度16步（0 ~ 15步）設(shè)定和增／減控制等。
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有RS485通信接口
系列容量范圍到7.5kW
包括3相200V和400V系列，便于機(jī)械設(shè)備統(tǒng)一配套應(yīng)用。
單相200V系列（￡ 2.2kW）
派生的防水型（IP54）系列
最適合應(yīng)用于有粉塵和潮濕的環(huán)境，如食品加工、化工和木工機(jī)械等。 其安裝尺寸和以前的FVR-E9S系列能兼容。
顯示主電容器壽命和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間
冷卻風(fēng)扇的ON／OFF控制
散熱板的過(guò)熱預(yù)報(bào)
輸入／輸出缺相保護(hù)
簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程控制方式
取下鍵盤面板，使用延伸電纜選件就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
鍵盤面板多種顯示
能顯示輸出頻率、輸出電流、輸出電壓、電動(dòng)機(jī)速度、跳閘履歷等。
配線簡(jiǎn)單
只要取去主電路和控制電路端子排的上蓋板，不需卸下鍵盤面板，采用螺釘連接配線。
使用復(fù)寫單元（選件）簡(jiǎn)化功能數(shù)據(jù)的設(shè)定
復(fù)寫單元（Copy Unit選件）能對(duì)多臺(tái)變頻器簡(jiǎn)單地復(fù)寫功能數(shù)據(jù)。（該復(fù)寫單元（選件）通用于富士C11系列變頻器）。
符合世界上主要的安全標(biāo)準(zhǔn)：UL、cUL、TUV、EN（CE標(biāo)志）
連接EMC濾波器時(shí)能符合EMC指令（發(fā)射）
連接現(xiàn)場(chǎng)總線：Profibus-DP、Interbus-S、DeviceNet、Modbus Plus、CAN Open（選件）
在軟開關(guān)技術(shù)三相變頻器電路的研究中，諧振過(guò)渡軟開關(guān)技術(shù)模式綜合考慮了PWM技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，這種電路的基本構(gòu)想是在保持傳統(tǒng)三相PWM逆變橋工作方式不變的情況下外加一個(gè)輔助的諧振電路。輔助諧振電路僅僅工作在逆變橋主功率開關(guān)器件工作狀態(tài)改變時(shí)一個(gè)很短的瞬間，所以對(duì)輔助電路中開關(guān)功率的要求很小，又能為逆變橋上的所有開關(guān)管和二極管狀態(tài)的改變提供軟開關(guān)條件。另外，諧振過(guò)程充分利用了逆變橋中主開關(guān)上的寄生電容和跨接的關(guān)斷吸收電容，所以，比較適合于現(xiàn)有的以IGBT為基本器件構(gòu)成的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用變頻器電路。相對(duì)來(lái)說(shuō)，是一種非常具有實(shí)用前途的軟開關(guān)技術(shù)變頻器結(jié)構(gòu)。
2 零電壓過(guò)渡變頻器主電路的選擇
在主電路設(shè)計(jì)方案的選擇中考慮了以下的幾個(gè)因素。
1）性能價(jià)格比的提高 在三相變頻器中采用軟開關(guān)技術(shù)，一個(gè)最重要的目的就在于通過(guò)提高功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率來(lái)改善變頻器的輸出性能，但是，為了實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)，需要在傳統(tǒng)的硬開關(guān)技術(shù)變頻器電路中增加輔助諧振網(wǎng)絡(luò)。諧振網(wǎng)絡(luò)由諧振電感和輔助開關(guān)構(gòu)成，輔助開關(guān)的增加，必然要導(dǎo)致成本的增加，當(dāng)然，零電壓過(guò)渡變頻器雖然增加了幾個(gè)輔助開關(guān)和諧振電感，但又省掉了一些吸收元件。
2）控制方式的簡(jiǎn)化 在三相軟開關(guān)技術(shù)變頻器中，增加了輔助開關(guān)，必然要為這些輔助開關(guān)設(shè)計(jì)控制電路，還需要按照一定的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種控制邏輯的復(fù)雜程度直接取決于主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇。
3）微控制器的可實(shí)現(xiàn)性 在現(xiàn)有的變頻器中，控制器大多采用16位的CPU單片機(jī)，雖然其運(yùn)算速度越來(lái)越快（比如，現(xiàn)在常用的DSP微處理器可以達(dá)到執(zhí)行每條指令只需要50ns），但由于微處理器的硬件資源有限，所以，在軟開關(guān)逆變器主電路的設(shè)計(jì)中，輔助開關(guān)的數(shù)量選擇也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。比如，在拓?fù)渲杏械挠昧艘粋(gè)輔助開關(guān)，也有的用了6個(gè)輔助開關(guān)，各有各的優(yōu)點(diǎn)。另外，還要考慮輔助電感的損耗問(wèn)題。所以需要綜合考慮。
4）研究思想的轉(zhuǎn)變 隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，功率開關(guān)器件的制造成本在大幅度地降低，微處理器的處理能力和硬件資源也得到了很大的發(fā)展，所以，對(duì)零電壓過(guò)渡三相PWM逆變器的電路拓樸的研究思想也在發(fā)生著轉(zhuǎn)變，研究人員改變了原來(lái)的只是盡量減少輔助開關(guān)數(shù)量以達(dá)到控制電路簡(jiǎn)單的想法，繼而向著控制邏輯簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，具有實(shí)用化價(jià)值的方向發(fā)展。
]]>其特點(diǎn)是，沒(méi)有中間直流環(huán)節(jié)，在合理的調(diào)制控制下，可實(shí)現(xiàn)
輸入和輸出的電壓和電流都是sin波形，這一點(diǎn)不同于
傳統(tǒng)的變流器，三相電源經(jīng)過(guò)整流產(chǎn)生非sin的電流，
在輸出端，由于對(duì)電壓的高頻調(diào)制，產(chǎn)生的基于方波的電壓波形。
矩陣變頻器環(huán)流效率高，調(diào)制度也比一般的直-交變頻器來(lái)的大，
在火車等大功率傳動(dòng)上有很大的利用前景。
但是由于矩陣變頻器需要18個(gè)IGBT和18個(gè)兩極管來(lái)構(gòu)成主電路，
耗材是顯而易見的，而且控制規(guī)律復(fù)雜，，控制和調(diào)制方法
由于考慮不同的電路因素就有不同的算法，目前還在研究中。
在下面的貼中我會(huì)給出以下研究的論文，基本上都是英文的，以后有新的論文也會(huì)補(bǔ)上，供大家參考。
開這個(gè)貼的目的，是希望團(tuán)結(jié)到更多的研究矩陣變頻器的同仁，互通有無(wú)，把這一新技術(shù)用到國(guó)家建設(shè)中去。]]>
能源—或稱熱力之源，是人類賴以生存和活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在現(xiàn)代化工廠企業(yè)，最主要的體現(xiàn)形式是動(dòng)力，而電力應(yīng)用又首當(dāng)其沖。
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，能源已成為世界問(wèn)題的焦點(diǎn)之一，它直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)和民生甚至能源供求的國(guó)際關(guān)系，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)和居民生活最直接的影響就是煤、電、汽油和生產(chǎn)資料的漲價(jià)，如今除居民用電外，工業(yè)和農(nóng)業(yè)電價(jià)已逐年有所上調(diào)。
在生產(chǎn)的粗放型時(shí)代，問(wèn)題還不很突出，有些企業(yè)總是把注意力放在擴(kuò)大再生產(chǎn)上，只要產(chǎn)量上去了，就會(huì)有市場(chǎng)，而目前的現(xiàn)實(shí)，呼吁企業(yè)的經(jīng)濟(jì)決策人以新的思考，節(jié)約能源，生產(chǎn)為獲取利潤(rùn)，注重經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。當(dāng)前企業(yè)管理的流行語(yǔ)是“節(jié)能任重于天，細(xì)節(jié)決定成敗”。
言歸議題，目前企業(yè)的能源使用和用電狀況如何，怎樣節(jié)電，有什么有效的技術(shù)措施？這是企業(yè)面臨的實(shí)際問(wèn)題，而本文更側(cè)重于后者的探討。
2 企業(yè)的用電狀況
以冶金工廠為例。說(shuō)到鋼鐵企業(yè)，就想像到高爐聳立，鐵水奔流，鋼花怒放，軋機(jī)轟鳴，拿一個(gè)年產(chǎn)百萬(wàn)噸以下鋼鐵產(chǎn)品的中型企業(yè)來(lái)說(shuō)，通常就有礦山、原料場(chǎng)、高爐、煉鋼、軋鋼、鑄造…，及其他配套設(shè)施，通常需要約mva以上的電力負(fù)荷，每天就要消耗數(shù)十萬(wàn)度的電能。這些廠礦所裝備的典型設(shè)備和電氣系統(tǒng)，如原料廠的燒結(jié)機(jī)長(zhǎng)距輸送帶的運(yùn)行;煉鐵高爐裝料卷?yè)P(yáng)機(jī)的電力拖動(dòng)，熱風(fēng)爐的大型鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng);煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐的頂吹氧、傾爐裝置、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和調(diào)速;軋鋼機(jī)的大型初軋高壓同步或繞線異步電機(jī)、直流調(diào)速連軋機(jī)的控制;鑄造熔煉電爐的供電，以及相應(yīng)的通用附屬設(shè)備如工業(yè)鍋爐、大型水泵、空壓機(jī)和遍布的軌梁起重機(jī)，等等。
應(yīng)看到，隨著企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，工廠的許多電氣設(shè)備幾經(jīng)換代，技術(shù)水平和效率已有很大提高。如電氣開關(guān)已一再升級(jí)，像80年代以前的高壓油開關(guān)已徹底淘汰，代之以新型真空開關(guān)、空氣開關(guān);電力變壓器已由各種老型號(hào)改型到銅芯s7型并向s９型過(guò)渡;普通交流異步電動(dòng)機(jī)已由過(guò)去的j系列升級(jí)為y系列;直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)由水銀整流器、交直流發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組，更新為晶閘管直流調(diào)速機(jī)組;當(dāng)今交流變頻調(diào)速技術(shù)，解決了交流電機(jī)的無(wú)級(jí)變速問(wèn)題，且效率更高，不一而言。可以說(shuō)，當(dāng)前我國(guó)在行業(yè)整頓，優(yōu)化組合，企業(yè)競(jìng)存，優(yōu)勝劣汰中，保存及新興成長(zhǎng)的國(guó)有大中型、民營(yíng)企業(yè)，技術(shù)裝備和自動(dòng)化程度已有相當(dāng)水準(zhǔn)，初具現(xiàn)代化規(guī)模，供電系統(tǒng)電力效能都有較大提高。當(dāng)然，也應(yīng)看到，許多傳統(tǒng)老工業(yè)企業(yè)及一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模較小、技術(shù)較弱的工廠，有許多老舊設(shè)備還在運(yùn)行，電力設(shè)備節(jié)電性能較差，節(jié)能降耗技術(shù)改造任務(wù)還很繁重。
那么，在目前情況下，企業(yè)的節(jié)能降耗包括節(jié)電，還有無(wú)潛力可挖，存在什么問(wèn)題特別是技術(shù)方面的原因，如何解決？這是我們技術(shù)討論的著眼點(diǎn)。
3 影響設(shè)備電耗的技術(shù)因素
電氣設(shè)備是為生產(chǎn)工藝服務(wù)的，工藝是否先進(jìn)合理，自身節(jié)省能耗，自不待言，這里主要分析電氣設(shè)備本身的能耗原理。電力作為電能由其它能源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，作用于電氣設(shè)備以電壓電流的表現(xiàn)形式作功，其單位消耗的電功率為pn=w/t(kwh)，并以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、光能、化學(xué)能的形態(tài)，產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力、光照、電解或充電等。然而電器設(shè)備在對(duì)負(fù)載進(jìn)行有效作功(pf)的同時(shí)，也有一部分無(wú)效作功損耗，二者之和才是總的有功功率(pn)，這就是電器設(shè)備的效率，η=pf/pn，這是其一。另外，由于大多數(shù)電氣設(shè)備為感性負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)線圈除電阻外還含有電感，從電工學(xué)的原理，將產(chǎn)生電壓電流的不同相，從相關(guān)電壓、電流或功率矢量三角形看起來(lái)，實(shí)際有功率pn要小于裝置總的功率，叫作視在功率ps，還有一部分為無(wú)功功率pl(電感上的功率)，因此，有一個(gè)稱為功率因數(shù)pf的重要電氣參數(shù)，專門表征這一電能的數(shù)量關(guān)系，pf=pn/ps。容性負(fù)載情況類似，但常常用來(lái)補(bǔ)償感性無(wú)功功率。此外，廣義上的功率因數(shù)pf還包括波形崎變?cè)斐傻母郊与娔埽竺孢要談到。
可以看出，要想減少無(wú)謂的電能損耗，應(yīng)從幾方面入手，一是提高電器設(shè)備(包括負(fù)載裝置)的效率，二是提高電氣系統(tǒng)的功率因數(shù)，進(jìn)而消除無(wú)功電流，同時(shí)要合理供電，減少線路損耗。以下，擬結(jié)合目前企業(yè)主要電氣裝備情況，分類討論。
4 電氣設(shè)備能耗、節(jié)電措施及發(fā)展方向
參照國(guó)家發(fā)改委節(jié)能中長(zhǎng)期計(jì)劃，和國(guó)內(nèi)電力需求側(cè)管理試點(diǎn)所關(guān)注的方面，結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用，僅就電力節(jié)能部分項(xiàng)目，初步綜合匯集了一些有價(jià)值的技術(shù)建議，以期共同探討，廣為關(guān)注。
(1) 電力變壓器:
電力配電變壓器是換能效能較高的設(shè)備，盡管如此，由于存在空載損耗、負(fù)載損耗和熱損耗，在廠礦用量很大，且不少老舊產(chǎn)品，使用不盡合理,因而節(jié)電挖潛空間很大。
據(jù)專家分析建議，如能以s9及以上系列產(chǎn)品更替舊產(chǎn)品，節(jié)電回收年限為2~3年，特別是sc11型卷鐵芯變壓器，d10型單相配電變壓器，非晶合金配電變壓器等，空載損耗下降非常可觀，有可能成為今后發(fā)展方向。
此外，合理的配電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，更是發(fā)揮管理的能動(dòng)作用，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，避免浪費(fèi)的有效措施。
(2) 電力線路:
供電線路線損是電力損耗的重要原因，低壓線路尤甚。治理工作要重視日常供電管理，包括減少無(wú)效運(yùn)行、常明燈、提高功率因數(shù)等，知微而見著，同時(shí)要著重改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
在改進(jìn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，抅建安全經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)電網(wǎng)方面，應(yīng)走出一個(gè)長(zhǎng)期的習(xí)慣誤區(qū)，即以最大負(fù)載選取變壓器，按安全電流密度選取導(dǎo)線截面和條數(shù)，而忽略了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，按照最新電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論研究結(jié)果，與常規(guī)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相比，選取變壓器容量要加大，臺(tái)數(shù)要增多，線路截面要加大，條數(shù)增多，并治理電網(wǎng)低功率因數(shù)和諧波，這樣，電網(wǎng)的容載比顯著增大，條數(shù)增多，負(fù)載調(diào)整功能增強(qiáng)，促使電網(wǎng)運(yùn)行中供電設(shè)備過(guò)載減少，從而減少線路電壓損耗，提高供電質(zhì)量和安全可靠性。
目前，我國(guó)部分農(nóng)村供電正試行單、三相變壓器混合線路供電，這種供電結(jié)構(gòu)國(guó)外已廣泛采用，其原則是，單相變壓器直接到戶，最大限度減少低壓線路壓降，因而西方國(guó)家配電線損一般在４％以下。不過(guò)，西方國(guó)家配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地或小電阻接地方式，單相變壓器僅用１只套管，比較經(jīng)濟(jì)。我國(guó)蘇州地區(qū)采用單相卷鐵芯變壓器雙套管方式，結(jié)果基本相同，對(duì)于已采取三相四線制供電的部位，則采取以三相卷鐵芯變壓器改造的方式，這應(yīng)是一種創(chuàng)新，值得參考推廣。借鑒這個(gè)經(jīng)驗(yàn)，建議廠礦也可因地制宜，靈活性地采用類似方法，在新建或改造供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)用，如在使用整流或隔離變壓器時(shí)，可盡量采用高壓變壓器，對(duì)孤遠(yuǎn)大電流低壓線路，可采取高壓供電、就地降壓的方式，許多料場(chǎng)供電、遠(yuǎn)程照明也可仿此辦理。
(3) 電動(dòng)機(jī)及其控制
電動(dòng)機(jī)作為方便高效的動(dòng)力機(jī)械，是電力能源最重要的應(yīng)用，通常人們把直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和交流同步電機(jī)作為傳統(tǒng)電機(jī)的三大機(jī)種，如在冶金大型軋鋼機(jī)電力拖動(dòng)、交通電力機(jī)車中直流機(jī)組等，此外還有大小各種類型各種用途的電動(dòng)機(jī)，但以往在各行業(yè)應(yīng)用中，三相交流異步電動(dòng)機(jī)和直流電機(jī)最為普遍。
電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)發(fā)展很快,如直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，目前已采用模塊化整流器件及數(shù)字式調(diào)速產(chǎn)品;隨著微電腦和電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速真正解決了交流電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題并得到了廣泛應(yīng)用，永磁伺服電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等新型機(jī)電一體化控制技術(shù)和設(shè)備涌現(xiàn)并迅速成熟，這些技術(shù)，很多都與節(jié)電有關(guān)，使電機(jī)的能效特性有了很大的提高。
那么，今后電動(dòng)機(jī)及控制技術(shù)還有什么發(fā)展，是否還有節(jié)電空間？結(jié)論是肯定的，社會(huì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步總是向前進(jìn)的，為了提高電動(dòng)機(jī)的控制特性和節(jié)能水平，技術(shù)界一直在孜孜不倦不遺余力地研究改進(jìn)產(chǎn)品。就拿變頻器來(lái)說(shuō)，雖然低壓“交—直—交”通用變頻器已廣泛使用，尤其在水泵風(fēng)機(jī)類負(fù)載得到普及，取得顯著節(jié)電效果，而大容量高壓變頻器的試制推廣方始熱行，國(guó)產(chǎn)高壓變頻產(chǎn)品已趨成熟，占有了市場(chǎng)一席之地。為了改進(jìn)普通型變頻器的含５次以上諧波的非標(biāo)準(zhǔn)正弦缺陷，一方面，推出以三電平多電平為代表的各種完美正弦波方案，改進(jìn)一般帶濾波橋式整流器波形崎變的電路，一方面對(duì)需要場(chǎng)合采用“交—交”矢量變頻控制，這種矩陣式電力變換器(ｍｃ)，是一種綠色環(huán)保型變頻器新概念，波形好，效率功率因數(shù)高，可四象限運(yùn)行，是一種極有發(fā)展前途的新技術(shù)。不少專題論著中還建議我國(guó)供電電壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在交流380v與6000v之間，增加若干電壓標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)現(xiàn)有電力電子器件參數(shù)，便于推廣變頻器、軟起動(dòng)開關(guān)等新型節(jié)電產(chǎn)品的應(yīng)用。
就是電動(dòng)機(jī)自身的改進(jìn)和換代，也有發(fā)展余地，如我國(guó)2002年頒布了電機(jī)國(guó)標(biāo)(gb18613—2002)《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》，按照新的效率標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合落實(shí)淘汰熱軋硅鋼片、推廣冷軋硅鋼片的產(chǎn)業(yè)政策，上海市經(jīng)委立項(xiàng)開展了新型三相電機(jī)的研究，新的樣機(jī)已于浙江完成，效率完全達(dá)到國(guó)標(biāo)新要求和國(guó)外同類產(chǎn)品指標(biāo)，關(guān)鍵技術(shù)包括冷軋硅鋼片的使用、可消除主要諧波“△-y”正弦繞組等;其他如石化企業(yè)推廣的ｙ×2高效電機(jī)，變頻器專用電機(jī)等，也在其內(nèi)。測(cè)算說(shuō)明，采用新型節(jié)能電機(jī)所投入的資金，完全可由節(jié)電所得早期補(bǔ)償。
永磁伺服電動(dòng)機(jī)(也分為交直流)，以往主要用于高精度數(shù)控專用機(jī)床，由于以永久磁性材料作為磁極，節(jié)省了勵(lì)磁能源，故超出一般的電效率。家電行業(yè)已率先大面積應(yīng)用，如直流變頻空調(diào)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)等。我國(guó)是矽土資源豐富的國(guó)家，發(fā)展永磁電機(jī)有著有利條件，據(jù)介紹，國(guó)內(nèi)已開發(fā)出較大功率的伺服電機(jī)，用于工控拖動(dòng)，綜合電控系統(tǒng)，造價(jià)已逼近變頻設(shè)備，預(yù)計(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)將有越來(lái)越多的替代應(yīng)用。在新技術(shù)推廣產(chǎn)品換代過(guò)程中，往往孕含著巨大的市場(chǎng)和商機(jī)。
(4) 電氣設(shè)備的功率因數(shù)和諧波治理
設(shè)備的低功率因數(shù)和諧波，會(huì)造成設(shè)備自身和電網(wǎng)相當(dāng)大的附加無(wú)功電流，增加電網(wǎng)輸變電以至發(fā)電設(shè)備的負(fù)擔(dān)，影響設(shè)備運(yùn)行及壽命。目前，世界各國(guó)都在嚴(yán)格限制低功率因數(shù)電氣產(chǎn)品，制定輸入諧波的標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)電工學(xué)定義:
電梯作為一種現(xiàn)代化的交通工具，因其具有快速、便捷等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活之中。電梯性能的好壞，在很大程度上取決于電梯拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)使用直流電動(dòng)機(jī)，由于直流電動(dòng)機(jī)采用電樞繞組和勵(lì)磁繞組單獨(dú)供電，電和磁相互之間獨(dú)立，不存在耦合，所以只需對(duì)電樞繞組和勵(lì)磁繞組分別進(jìn)行有效的控制，電動(dòng)機(jī)就可以按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行，控制性能優(yōu)良。直到20世紀(jì)中葉，在電梯的電力調(diào)速領(lǐng)域中，幾乎到處都能找到直流電動(dòng)機(jī)的蹤影，尤其是高層建筑中所需要的中高速電梯，更是為直流調(diào)速系統(tǒng)所壟斷。
然而，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、制造成本高昂、環(huán)境適應(yīng)性差以及維護(hù)困難等，限制了直流調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。人們的視野轉(zhuǎn)移到交流異步電機(jī)，它有效地克服了上述不足，但由于交流異步電機(jī)的電樞和勵(lì)磁共用同一個(gè)繞組，只有一個(gè)供電回路，電機(jī)本身是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜控制對(duì)象，很難用精確的數(shù)學(xué)模型描述其特性，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，常因減速器、鋼絲繩之類的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來(lái)的諸如機(jī)械摩擦、變形、振動(dòng)等，非線性問(wèn)題更為突出，簡(jiǎn)單地控制氣隙磁通和電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)不到有效控制電機(jī)運(yùn)行的目的。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展、交流調(diào)速理論的進(jìn)步給交流調(diào)速的發(fā)展帶來(lái)了契機(jī)，從而使得交流調(diào)速取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速成為可能。
2 電梯技術(shù)的發(fā)展
2.1 交流電梯的發(fā)展概況
交流電梯與交流電機(jī)的發(fā)展緊密相連，經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展歷程。第一個(gè)階段是20世紀(jì)70年代的標(biāo)志性產(chǎn)品-交流雙速電梯，它采用改變牽引電機(jī)極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。電機(jī)通常采用兩種或兩種不同極對(duì)數(shù)的繞組制成，其中極數(shù)少的繞組稱為高速繞組，用于電梯的啟動(dòng)及穩(wěn)速運(yùn)行，極數(shù)多的繞組稱為低速繞組。這種調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速不平滑，電梯平穩(wěn)性、舒適感差。第二個(gè)階段是80年代盛行的交流調(diào)壓調(diào)速電梯，其性能優(yōu)于交流雙速電梯。調(diào)壓調(diào)速的方法是通過(guò)改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)定子端的供電電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速，其制動(dòng)多采用能耗制動(dòng)。第三個(gè)階段是90年代，變壓變頻調(diào)速電梯(又稱vvvf電梯)開始占據(jù)了世界的市場(chǎng)，vvvf電梯通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的幅值和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。電梯傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于大量采用微機(jī)控制技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)(又稱pwm技術(shù))，其運(yùn)行效率得到了很大的提高，電梯的體積大為縮小。現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)向電梯控制領(lǐng)域滲透，使得交流調(diào)速電梯的調(diào)速性能幾乎完全可以和直流電梯相媲美。
目前，vvvf電梯已經(jīng)遍布世界各國(guó)，如日本的三菱公司、東芝公司、日立公司、美國(guó)的奧的斯公司等大的電梯制造廠家在vvvf電梯的研制和進(jìn)一步開發(fā)等方面，都取得了驕人的成就。我國(guó)電梯工業(yè)起步較晚，改革開放以來(lái)，也取得了可喜的進(jìn)步，如上海三菱、天津奧的斯、中國(guó)迅達(dá)、廣州電梯工業(yè)公司等五家電梯生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品已通過(guò)了iso9000認(rèn)證。但遺憾的是，這些公司多為合資公司，電梯傳動(dòng)的主機(jī)、變頻器等重要組成部分均依靠進(jìn)口，其核心技術(shù)牢牢地控制在國(guó)外大公司手中，因此在國(guó)內(nèi)開展與電梯相關(guān)方面的研究，早日開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能產(chǎn)品，顯得尤為迫切與重要。
2.2 vvvf控制器基本原理
由電機(jī)學(xué)可知，交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為
式(1)中，f1為定子的電源頻率; p為極對(duì)數(shù); s為轉(zhuǎn)差率。從(1)式可見，轉(zhuǎn)速n與三個(gè)因素有關(guān):
(1) 改變極對(duì)數(shù)p可以改交電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這就是交流雙速電梯所用的調(diào)速方法。
(2) 通過(guò)控制交流電動(dòng)機(jī)的定子繞組電壓以改變轉(zhuǎn)差率s，達(dá)到調(diào)速的目的。這種方式用于通常所稱的“交流調(diào)速”電梯上。
(3) 如果均勻地改變定子的電源頻率f1，則可平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。在許多場(chǎng)合，為了保持調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定，這時(shí)就要求定子供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)。因此對(duì)電動(dòng)機(jī)的變頻器一般都要求兼有調(diào)壓和調(diào)頻這兩種功能，常簡(jiǎn)稱為vvvf型變頻器[4]，用于電梯時(shí)常稱vvvf型電梯。
變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能早就受到矚目，目前國(guó)內(nèi)正加緊對(duì)vvvf系統(tǒng)進(jìn)行研制，一些大的電梯廠家已從國(guó)外引進(jìn)了這類型電梯，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將有較大發(fā)展。新的理論認(rèn)為，采取適當(dāng)?shù)目刂品椒ǹ墒菇涣鞲袘?yīng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能水平。但是，與直流電動(dòng)機(jī)不同，加于異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓u1為
式(2)中:w1為繞組匝數(shù); k為電機(jī)常數(shù); f1為定子供電電源頻率; ф為電機(jī)氣隙磁通。
要改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，需要改變f1，如果f1減少而維持u1不變，由式(2)中可見，ф將增加。這就會(huì)使磁路飽和。激磁電流上升，即定子電流上升。如果u1不變，而f1上升，則氣隙磁通得減少。從以下分析可知，采取適當(dāng)?shù)目刂品椒ǹ墒菇涣鞲袘?yīng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能水平。轉(zhuǎn)矩公式:
式(3)中，cm為電機(jī)常數(shù); i2為轉(zhuǎn)子電流; cosφ2為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。可以看出，ф的減少必導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩m下降。因此, 必須控制磁通密度使它不超過(guò)規(guī)定值, 即u1/f1為常數(shù)或小于規(guī)定值，磁通密度公式:
式(4)中，k1為常數(shù)。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩為式:
如果u1/f1為定值，就可保證電磁轉(zhuǎn)矩為定值。
目前vvvf型電梯中通常采用pwm(脈寬調(diào)制)逆變器，它由控制線路按一定的規(guī)律控制功率開關(guān)元件的通、斷，從而在逆變器的輸出端獲得一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形來(lái)近似等效于正弦電壓波。圖1是獲得這種波形的一種方法，它利用等幅的三角波(稱為載波)與正弦波(稱為調(diào)制波)相交點(diǎn)發(fā)出開、關(guān)功率開關(guān)元件的觸發(fā)脈沖。在正弦波值大于三角波值時(shí)，控制逆變器的晶體管開關(guān)導(dǎo)通;而當(dāng)正弦波值小于三角波值時(shí)，控制逆變器的晶體管開關(guān)截止。就可在逆變器輸出端得到一組幅值等于逆變器直流側(cè)電壓e，寬度按正弦波規(guī)律變化的一組矩形脈沖序列, 它等效于正弦曲線usinωt。提高正弦控制波usinωt的幅值就可提高輸出矩形波的寬度, 從而提高輸出等效正弦波的幅值um; 改變直流電壓e的幅值也可以改變輸出等效正弦波幅值; 改變調(diào)制波的頻率ω, 就改變了輸出等效正弦波的頻率, 實(shí)現(xiàn)變頻。所以, 改變e和ω就可以實(shí)現(xiàn)變頻變壓。
圖1 pwm正弦波的產(chǎn)生
上面提到的方法只是得到交流正半周的調(diào)寬脈沖。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，就要用相應(yīng)的負(fù)值三角波進(jìn)行調(diào)制。在實(shí)際電梯控制中，采用三角波控制就可以得到全波的調(diào)寬脈沖。
2.3 vvvf型電梯的特點(diǎn)
電梯系統(tǒng)中使用交流電動(dòng)機(jī)，維護(hù)簡(jiǎn)單，又可用于高速梯控制。提高傳動(dòng)效率，節(jié)省能源，即使與同性能的晶閘管直流驅(qū)動(dòng)直流電梯比較，也可節(jié)省5%的能量。與發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組驅(qū)動(dòng)的電梯比較，節(jié)能達(dá)40%。與通常的交流定子調(diào)速調(diào)壓電梯比較，后者在過(guò)程中(即低速范圍)損耗大。在直流能耗制動(dòng)的后段，要使電梯低速平層，其效率低。而vvvf電梯在加速過(guò)程中，所需的功率幾乎正比于機(jī)械輸出功率，在減速及滿載下行時(shí)，還可將再生功率回送電網(wǎng)。提高功率因數(shù)，尤其是在低速段。晶閘管直接供電，直流梯在低速時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角小，功率因數(shù)降低，而vvvf即使在高速梯中，也無(wú)需將可控硅轉(zhuǎn)換器的輸出電壓調(diào)得很低。因此提高了功率因數(shù)。這樣，便于使用蓄電池式的應(yīng)急電源，作為應(yīng)急時(shí)的停層開門。結(jié)構(gòu)緊湊，配合機(jī)械傳動(dòng)中的改進(jìn)，與直流曳引機(jī)比較，可縮小體積50%，減輕建筑物重量及機(jī)房的占地面積。值得注意的是，電梯系統(tǒng)性能的差別主要在控制軟件上，這正是要重點(diǎn)研究解決的問(wèn)題。
3 電梯的運(yùn)行速度曲線
3.1 電梯與理想運(yùn)行速度曲線的關(guān)系
電梯性能應(yīng)兼顧乘坐舒適感、運(yùn)行效率和節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用等方面的要求。研究電梯理想速度曲線，合理選擇速度曲線，對(duì)提高電梯運(yùn)行品質(zhì)是至關(guān)重要的。電梯的運(yùn)行速度曲線有梯形、拋物線形、拋物線-直線綜合形速度曲線，根據(jù)電梯的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行曲線，可以進(jìn)行速度、加速度、加速度變化率、減速度、運(yùn)行時(shí)間和距離等參數(shù)的計(jì)算以及各參數(shù)間的關(guān)系詳細(xì)分析。所有電梯的運(yùn)行都包括加速起動(dòng)和減速制動(dòng)或加速起動(dòng)、穩(wěn)速運(yùn)行和減速制動(dòng)、因此電梯起動(dòng)和制動(dòng)是電梯運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。
電梯在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中，速度變化的選擇是十分重要的。選擇得適當(dāng)，不但可以使電梯運(yùn)行平穩(wěn)、乘坐舒適，同時(shí)還能提高電梯的運(yùn)行效率。人們沿地面或空中沿與地面平行的任意方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)速度不變的情況下，數(shù)值的大小對(duì)人的器官基本上沒(méi)什么影響。但在高速的升降運(yùn)動(dòng)中。人體周圍的氣壓的迅速變化會(huì)對(duì)人的器官產(chǎn)生影響。電梯轎廂加速上升或減速下降時(shí)，全身會(huì)有超重感，這是由于人體內(nèi)臟的質(zhì)量向下壓迫骨盤的緣故。當(dāng)轎廂加速下降或減速上升時(shí)，會(huì)有失重感，這些使內(nèi)臟提升的結(jié)果就會(huì)壓迫胸肺、心臟等，造成不適，甚至頭暈?zāi)垦！Ｒ虼思铀傧陆祷驕p速上升所造成的失重感比加速上升或減速下降所造成的超重感會(huì)使乘客更感不適。
為了使電梯的運(yùn)行速度最佳且運(yùn)行效率最高，首先應(yīng)了解人的感覺與速度的關(guān)系。試驗(yàn)證明，乘客的感覺與電梯的運(yùn)行速度的快慢關(guān)系不大，而與加速度、減速度及加速度的變化率有關(guān)，較大的加速度使人感到痛苦，但是在一定范圍內(nèi)，加速度的變化率產(chǎn)生的影響比加速度所產(chǎn)生的影響要大得多。
3.2 拋物線-直線速度曲線
為了使電梯運(yùn)行既滿足乘客舒適感，又能滿足運(yùn)行效率高的要求，可將梯形速度曲線與拋物線相結(jié)合，即構(gòu)成拋物線-直線速度曲線[5]。電梯的理想速度曲線為加、減速的始、末端均呈拋物線形，中間為直線形，而實(shí)際的運(yùn)行速度曲線與乘坐舒適感有極大的關(guān)系。它隨速度的控制方式的不同而變化，一般包括動(dòng)加速階段、穩(wěn)速運(yùn)行階段和減速制動(dòng)階段。
3.3 電梯速度曲線的數(shù)學(xué)模型
為適應(yīng)現(xiàn)代電梯多級(jí)分速度運(yùn)行的需要, 有多種模型可以選擇, 在此研究一種新的速度曲線模型, 簡(jiǎn)稱6參數(shù)模型[2]。六參數(shù)模型用給定電梯速度曲線中各拋物線段的運(yùn)行時(shí)間參數(shù)s1、s2、s3、s4和勻加速段、勻減速段速度變化的斜率(即加速度)等6個(gè)參數(shù)及電機(jī)從零速上升到額定轉(zhuǎn)速和從額定轉(zhuǎn)速減小到零速所用的時(shí)間san、sdn來(lái)表示。由于六個(gè)參數(shù)的取值可以互相不同，所以得到的電梯速度曲線的形狀也各有差異, 同時(shí), 參數(shù)均以時(shí)間值的形式給出, 直觀、靈活，給工程技術(shù)人員的安裝調(diào)試帶來(lái)極大的便利。
圖2 拋物線-直線型電梯速度曲線
圖2為工程中常采用的拋物線-直線綜合型速度曲線、曲線由7個(gè)部分組成: 加加速段ab、勻加速段bc、加減速段cd、勻速段de、減加速段ef、勻減速段fg和減減速段gh, 其中, ab，cd，ef，gh四段的加速度變化率分別為ρ1、ρ2、ρ3、ρ4, 運(yùn)行的時(shí)間為s1、s2、s3、s4。根據(jù)幾何關(guān)系, 不難求得各段速度曲線的表達(dá)式:
(1) 加速段(以ta時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn))有:
當(dāng)上兩式取等號(hào)時(shí)，速度曲線中無(wú)勻加速段，為拋物線形。同時(shí)，為了保證乘客乘坐的舒適感，必須將四個(gè)拋物線段的加速度變化率作出限制:
式中:ρ為人所能忍受的加速度變化率, 一般取0.8m/s3。
4 電梯速度曲線的仿真試驗(yàn)
4.1 電梯速度曲線的離散模型
前面給出的電梯速度曲線模型[2]是連續(xù)的，在實(shí)時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)中，必須將其離散化。假設(shè)速度曲線的采樣周期為tρ，ktρ為第k個(gè)采樣點(diǎn)，(k-1)tρ為第k-1個(gè)采樣點(diǎn)，依次類推。仍以加速段的速度曲線進(jìn)行分析:
(1) 加加速段(ab段):
變頻器所產(chǎn)生的干擾分為電磁輻射干擾和傳導(dǎo)干擾,因此要確定哪種干擾或兩種干擾是否均有。首先對(duì)變頻器、控制設(shè)備、信號(hào)線及主電路導(dǎo)線屏蔽層的各種接地情況進(jìn)行檢查,檢查結(jié)果情況良好并且正確。由于一般變頻器的元件均裝在一個(gè)封閉的柜體中,而且控制器件也安裝在封閉的柜體中,相當(dāng)于一個(gè)“法拉第”籠,所以由電磁輻射產(chǎn)生干擾的可能性較小,因此干擾很可能為通過(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)干擾。
變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的問(wèn)題
(1) 在設(shè)備布置時(shí)應(yīng)將變頻器與控制設(shè)備分開在設(shè)備排列布置時(shí),應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置,盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾。在實(shí)際工程中,由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨(dú)布置的位置,應(yīng)盡量將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開,比如將動(dòng)力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。
(2) 控制回路及主電路聯(lián)線均采用屏蔽線以減少電磁輻射干擾不管是與變頻器連接的控制回路,還是與控制器連接的控制回路,均應(yīng)采用屏蔽線(電纜),信號(hào)線與動(dòng)力線應(yīng)分開走線,并保持一定的距離(西門子變頻器供應(yīng)商要求20ｃｍ以上),必要時(shí)應(yīng)采用隔離板;主電路也應(yīng)采用屏蔽電纜,由于變頻器的電流含有高頻干擾,變頻器的輸入、輸出電纜不應(yīng)扎在一起,輸出電纜最好穿鋼管敷設(shè)。
(3) 要有良好正確的接地以減少干擾變頻器及所有電氣設(shè)備應(yīng)做良好接地,嚴(yán)格按規(guī)范安裝接地裝置,特別是變頻器及控制設(shè)備。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式,要根據(jù)具體情況采用,要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。信號(hào)線及電機(jī)導(dǎo)線的屏蔽層必須采用兩端接地。
(4) 盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線以避免傳導(dǎo)干擾除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外,其它如控制電源等應(yīng)分開。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需要24Ｖ直流電源,而生產(chǎn)廠家為了節(jié)省一個(gè)直流電源往往用一個(gè)直流電源分兩路分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電,有時(shí)變頻器會(huì)通過(guò)直流電源對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾,所以在設(shè)計(jì)中或訂貨時(shí)要特別加以說(shuō)明要求用兩個(gè)直流電源分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電。
(5) 注意變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾變頻器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響,使電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變,可能造成電網(wǎng)電壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)很低,大功率變頻器應(yīng)特別注意。解決的方法主要有采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù),同時(shí)可以根據(jù)具體情況在變頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器以減少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響,而進(jìn)線電抗器可以由變頻器供應(yīng)商配套提供,但在訂貨時(shí)要加以說(shuō)明。
]]>美國(guó)GE公司早在五十年代就研制了一批數(shù)百瓦的永磁同步電動(dòng)機(jī)，德國(guó)西門子公司自五十年代開始經(jīng)過(guò)十年多，研究出各種不同用途、性能良好的永磁同步電動(dòng)機(jī)，七十年代后期就生產(chǎn)出了30千瓦的電機(jī)。日本明電舍公司在六十年代后期就已有永磁同步電動(dòng)機(jī)的系列產(chǎn)品供應(yīng)。日立公司在七十年代就研制出高速的永磁同步電動(dòng)機(jī)。我國(guó)自七十年代后期也陸續(xù)研制出多種結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和分類：
交流同步電動(dòng)機(jī)，它的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率完全成正比。
Ns=60f/p(rpm) 式中：f: 電源頻率 P: 極對(duì)數(shù) Ns: 同步轉(zhuǎn)速
而交流異步電動(dòng)機(jī)，它與同步電動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于：轉(zhuǎn)速與電源頻率不成正比，其轉(zhuǎn)速始終比同步電動(dòng)機(jī)還要低，叫轉(zhuǎn)差率。
N=(1-s)ns(rpm) s=(ns-n)/ns*100%
同步電動(dòng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)不同可分為：磁阻式同步電動(dòng)機(jī)；磁滯式同步電動(dòng)機(jī)；永磁式同步電動(dòng)機(jī)。 1、磁阻式同步電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)無(wú)多大出入。不同之處在于轉(zhuǎn)子片的形狀。見圖（1）。為了使電機(jī)能自起動(dòng)，轉(zhuǎn)子片與異步電
機(jī)轉(zhuǎn)子片一樣具有鼠籠結(jié)構(gòu)。但多了反應(yīng)槽部分。開反應(yīng)槽的目的是造成縱向磁阻和橫向磁阻的差別。磁阻差別越大反應(yīng)轉(zhuǎn)矩就越大。一臺(tái)設(shè)計(jì)優(yōu)越的磁阻電動(dòng)機(jī)的功率可比同樣異步電動(dòng)機(jī)大一個(gè)機(jī)座號(hào)。
2、磁滯式同步電動(dòng)機(jī)
電機(jī)的定子部分與一般的異步電動(dòng)機(jī)無(wú)多大區(qū)別，而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有其特點(diǎn)，見圖（2）。它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由非磁性材料制成。在
其表面套上一磁滯環(huán)構(gòu)成.一般磁滯環(huán)采用的材料為絡(luò)鋼、鈷鋼等。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中磁場(chǎng)滯環(huán)被磁化后，由于環(huán)的磁滯特性，使環(huán)磁通中滯后定子磁勢(shì)軸一個(gè)角度,并產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，由于這個(gè)關(guān)系，從零至同步轉(zhuǎn)速都不變，所以轉(zhuǎn)矩T是恒值的。
磁滯同步電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到正常工作過(guò)程中，基本與一般異步電動(dòng)機(jī)性能相似，有較小的起動(dòng)電流和空載電流。工作也很平穩(wěn)，但它一般適用于較小功率的電機(jī)。
3、永磁同步電動(dòng)機(jī)
永磁同步電動(dòng)機(jī)的種類很多，用量也非常大。如轉(zhuǎn)子由永磁環(huán)，經(jīng)多極充磁后制成，定子由帶齒的磁極加上集中繞組構(gòu)成，其功率都很小。目前大量使用在家用電器中。
工業(yè)用永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率都比較大，它的結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相近。電機(jī)的定子部分與一般的異步電機(jī)無(wú)多大不同，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子區(qū)別是多了一套永磁體。也即：在磁阻同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的反映槽中放入永久磁鐵，就成了永磁同步電動(dòng)機(jī)了。永磁同步電動(dòng)機(jī)具有良好的控制性能，可通過(guò)頻率的變化進(jìn)行調(diào)速。
永磁同步電機(jī)就其使用不同的永磁體，其性能特點(diǎn)有很大區(qū)別。用鐵氧體永磁材料制造的同步電動(dòng)機(jī)。這類電動(dòng)機(jī)研制的年代最早，因此使用也最長(zhǎng)久，它的特點(diǎn)是：a.由于鐵氧體永磁材料的價(jià)格較低，因此此類永磁同步電動(dòng)機(jī)的價(jià)格相應(yīng)的也較便宜。b.由于鐵氧體永磁材料的磁能積比較低，磁場(chǎng)強(qiáng)度很小，用鐵氧體制造的同步電動(dòng)機(jī)的體積相對(duì)就比較大，特別是制造大容量的電動(dòng)機(jī)的較困難。但此類電機(jī)的起動(dòng)電流比異步電機(jī)大不了多少。
1、 用金屬永磁體制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)，總的來(lái)說(shuō)比用鐵氧體永磁材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)要優(yōu)越些。
2、 用稀土永磁材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)，稀土永磁材料具有很高的磁能極，而且它的剩磁也特別高，用這類材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)具有很多優(yōu)越性。除前面介紹的優(yōu)點(diǎn)外，可縮小體積，提高工效。
]]>
(1)
通常SPWM在計(jì)算脈寬采用式(1)時(shí):都是認(rèn)為ω=ω1為恒值，則θ=ω1t，此時(shí)
，即在穩(wěn)態(tài)時(shí)用式(1)計(jì)算脈寬，這時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速(頻率)是正確的，角頻率為w1。
但由于起動(dòng)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此在仿真時(shí)，ω是一個(gè)變量，即ω=ω(t)，則θ=ω(t)t，實(shí)際角頻率
，顯然多出了一項(xiàng)
，即在加速時(shí)
，實(shí)際頻率會(huì)超過(guò)ω(t)。同樣在減速時(shí) 
，實(shí)際頻率會(huì)低于ω(t)。即此時(shí)不能保證V/f為穩(wěn)定時(shí)的常數(shù)。因?yàn)樵谄饎?dòng)時(shí)，實(shí)際頻率比正常運(yùn)行時(shí)的頻率大，而電壓V是按照正常值上升的，所以實(shí)際中得到的V/f壓頻比當(dāng)然要比正常時(shí)小，所提供的力矩也就要小，這就是為什么連續(xù)上升時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載，而固定某個(gè)頻率卻能順利起動(dòng)的原因。
例:若電機(jī)頻率的給定積分曲線為:
但當(dāng)t=x秒時(shí)，電機(jī)的頻率不是kx，而是2kx。
因?yàn)?f(t)=kt
(2)
即實(shí)際的頻率為2kx赫茲。為驗(yàn)證其真實(shí)性，在Simulink中對(duì)其進(jìn)行仿真，Simulink模型如圖1所示。
圖1 VF曲線的VVVF控制系統(tǒng)仿真
的前半部分是產(chǎn)生一條VF曲線，設(shè)定頻率是20Hz，框圖中的限幅值是20Hz，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定頻率時(shí)的調(diào)制度為1。
以k=10，c=20為例，仿真波形如圖2所示。
圖2 未做處理的變頻器起動(dòng)頻率示意波形
圖2(a)中可以明顯的看出在上升過(guò)程中，有一段頻率顯示比穩(wěn)定時(shí)的頻率顯示緊密，即此時(shí)的頻率比穩(wěn)定時(shí)的設(shè)定的最大值還要大。從圖2(b)中的臨界狀態(tài)也可以看出，從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程中，頻率反而減小，其原因可以從上面的公式推導(dǎo)中得到解釋。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須加一個(gè)補(bǔ)償:
補(bǔ)償角度: 
(3)
此時(shí)
而
就正確了，即在每次計(jì)算完角度后減去補(bǔ)償角度θc。
以上例
此時(shí) 
在考慮補(bǔ)償后的Simulink仿真模型如圖3所示。
圖3 帶有補(bǔ)償?shù)腣VVF系統(tǒng)
仿真波形如圖4所示。
從圖4(a)中可以看出，加了補(bǔ)償后在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，頻率是按照正常的斜率上升，能保證真正的恒壓頻比，從圖4(b)中可以看出，在從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，頻率不變，因此按照這樣的方式進(jìn)行起動(dòng)仿真，能夠在整個(gè)基頻下保持恒力矩起動(dòng)，使電機(jī)順利起動(dòng)。
圖4 變頻器起動(dòng)時(shí)頻率示意波形
從圖4(a)中可以看出，加了補(bǔ)償后在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，頻率是按照正常的斜率上升，能保證真正的恒壓頻比，從圖4(b)中可以看出，在從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，頻率不變，因此按照這樣的方式進(jìn)行起動(dòng)仿真，能夠在整個(gè)基頻下保持恒力矩起動(dòng)，使電機(jī)順利起動(dòng)。
人們不禁要問(wèn)，為什么在以單片機(jī)或者DSP控制的變頻器在起動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)弱磁現(xiàn)象呢？那是因?yàn)樵趩纹瑱C(jī)或者DSP控制的系統(tǒng)中， 的計(jì)算是靠在每個(gè)中斷周期中進(jìn)行累加，即先求出△θ=2πfTs，再計(jì)算θi=θi-1+△θ，在這種情況下，可以避免上述起動(dòng)或者停機(jī)過(guò)程中的超頻或低頻現(xiàn)象，這是因?yàn)?/font>
但是對(duì)于用高級(jí)語(yǔ)言編程的場(chǎng)合，如果直接計(jì)算 ω=2πf(t)就會(huì)出現(xiàn)事實(shí)上的超頻或低頻現(xiàn)象，這一點(diǎn)需要注意。
3 結(jié)論
通過(guò)上面的分析可知，對(duì)于采用連續(xù)積分來(lái)計(jì)算頻率，實(shí)現(xiàn)變頻器的起動(dòng)仿真，會(huì)出現(xiàn)超頻現(xiàn)象，因此在起動(dòng)過(guò)程中，需要做出相應(yīng)的補(bǔ)償措施。但在實(shí)際的單片機(jī)控制系統(tǒng)中，則不需要考慮這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槠漕l率不是連續(xù)上升的，而是通過(guò)累加上升的
一、 國(guó)內(nèi)外同步電機(jī)的概況
美國(guó)GE公司早在五十年代就研制了一批數(shù)百瓦的永磁同步電動(dòng)機(jī)，德國(guó)西門子公司自五十年代開始經(jīng)過(guò)十年多，研究出各種不同用途、性能良好的永磁同步電動(dòng)機(jī)，七十年代后期就生產(chǎn)出了30千瓦的電機(jī)。日本明電舍公司在六十年代后期就已有永磁同步電動(dòng)機(jī)的系列產(chǎn)品供應(yīng)。日立公司在七十年代就研制出高速的永磁同步電動(dòng)機(jī)。我國(guó)自七十年代后期也陸續(xù)研制出多種結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和分類：
交流同步電動(dòng)機(jī)，它的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率完全成正比。
Ns=60f/p(rpm) 式中：f: 電源頻率 P: 極對(duì)數(shù) Ns: 同步轉(zhuǎn)速
而交流異步電動(dòng)機(jī)，它與同步電動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于：轉(zhuǎn)速與電源頻率不成正比，其轉(zhuǎn)速始終比同步電動(dòng)機(jī)還要低，叫轉(zhuǎn)差率。
N=(1-s)ns(rpm) s=(ns-n)/ns*100%
同步電動(dòng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)不同可分為：磁阻式同步電動(dòng)機(jī)；磁滯式同步電動(dòng)機(jī)；永磁式同步電動(dòng)機(jī)。
| 1、磁阻式同步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)無(wú)多大出入。不同之處在于轉(zhuǎn)子片的形狀。見圖（1）。為了使電機(jī)能自起動(dòng)，轉(zhuǎn)子片與異步電 機(jī)轉(zhuǎn)子片一樣具有鼠籠結(jié)構(gòu)。但多了反應(yīng)槽部分。開反應(yīng)槽的目的是造成縱向磁阻和橫向磁阻的差別。磁阻差別越大反應(yīng)轉(zhuǎn)矩就越大。一臺(tái)設(shè)計(jì)優(yōu)越的磁阻電動(dòng)機(jī)的功率可比同樣異步電動(dòng)機(jī)大一個(gè)機(jī)座號(hào)。 |
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| 2、磁滯式同步電動(dòng)機(jī) 電機(jī)的定子部分與一般的異步電動(dòng)機(jī)無(wú)多大區(qū)別，而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有其特點(diǎn)，見圖（2）。它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由非磁性材料制成。在 其表面套上一磁滯環(huán)構(gòu)成.一般磁滯環(huán)采用的材料為絡(luò)鋼、鈷鋼等。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中磁場(chǎng)滯環(huán)被磁化后，由于環(huán)的磁滯特性，使環(huán)磁通中滯后定子磁勢(shì)軸一個(gè)角度,并產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，由于這個(gè)關(guān)系，從零至同步轉(zhuǎn)速都不變，所以轉(zhuǎn)矩T是恒值的。 磁滯同步電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到正常工作過(guò)程中，基本與一般異步電動(dòng)機(jī)性能相似，有較小的起動(dòng)電流和空載電流。工作也很平穩(wěn)，但它一般適用于較小功率的電機(jī)。 3、永磁同步電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)的種類很多，用量也非常大。如轉(zhuǎn)子由永磁環(huán)，經(jīng)多極充磁后制成，定子由帶齒的磁極加上集中繞組構(gòu)成，其功率都很小。目前大量使用在家用電器中。 工業(yè)用永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率都比較大，它的結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相近。電機(jī)的定子部分與一般的異步電機(jī)無(wú)多大不同，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子區(qū)別是多了一套永磁體。也即：在磁阻同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的反映槽中放入永久磁鐵，就成了永磁同步電動(dòng)機(jī)了。永磁同步電動(dòng)機(jī)具有良好的控制性能，可通過(guò)頻率的變化進(jìn)行調(diào)速。 永磁同步電機(jī)就其使用不同的永磁體，其性能特點(diǎn)有很大區(qū)別。用鐵氧體永磁材料制造的同步電動(dòng)機(jī)。這類電動(dòng)機(jī)研制的年代最早，因此使用也最長(zhǎng)久，它的特點(diǎn)是：a.由于鐵氧體永磁材料的價(jià)格較低，因此此類永磁同步電動(dòng)機(jī)的價(jià)格相應(yīng)的也較便宜。b.由于鐵氧體永磁材料的磁能積比較低，磁場(chǎng)強(qiáng)度很小，用鐵氧體制造的同步電動(dòng)機(jī)的體積相對(duì)就比較大，特別是制造大容量的電動(dòng)機(jī)的較困難。但此類電機(jī)的起動(dòng)電流比異步電機(jī)大不了多少。 1、 用金屬永磁體制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)，總的來(lái)說(shuō)比用鐵氧體永磁材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)要優(yōu)越些。 2、 用稀土永磁材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)，稀土永磁材料具有很高的磁能極，而且它的剩磁也特別高，用這類材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)具有很多優(yōu)越性。除前面介紹的優(yōu)點(diǎn)外，可縮小體積，提高工效。 二、永磁同步電動(dòng)機(jī)和變頻控制配合曲線 稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)由于應(yīng)用了高磁能積的永磁材料，其電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程將比異步電動(dòng)機(jī)具有不定的特性，該電動(dòng)機(jī)一般也制成與異步電動(dòng)機(jī)相似的電動(dòng)機(jī)，即電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子、高磁能的永磁材料。電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中，其起動(dòng)電流將比用鐵氧體永磁同步電動(dòng)機(jī)大，比異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)更大。原因是在起動(dòng)過(guò)程中永磁體將發(fā)出電機(jī)的能量，電機(jī)起動(dòng)時(shí)，不但消耗異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)的能量（產(chǎn)生空載起動(dòng)電流），還將克服發(fā)電機(jī)的能量，因此它的起動(dòng)電流是很大的。永磁磁能級(jí)越高，轉(zhuǎn)子用的永磁材料體積越大，電流也更大。因此對(duì)稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中必須要有足夠大的電流（一般比同容量異步電動(dòng)機(jī)大2-3倍），但一旦達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)（異步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子將從定子中取得一定的電能來(lái)維持正常工作----鼠籠有短路電流），其永磁轉(zhuǎn)子不從定子取得電能，而是依靠永磁磁場(chǎng)，緊跟定自旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。 1、 電機(jī)的壓頻比 永磁同步電動(dòng)機(jī)與變頻器的配合中，關(guān)鍵是個(gè)壓頻比的問(wèn)題。通用變頻器根據(jù)不同 的電機(jī)特性可以設(shè)置不同的壓頻比。 例1、 佛山化纖廠項(xiàng)目： 98年我公司通過(guò)巴馬格公司為佛山化纖廠投產(chǎn)的專絲項(xiàng)目中配套的計(jì)量泵電（210- 6），變頻控制是東麗公司明電舍的專用變頻器。雙方通過(guò)第三方牽頭合作，所以沒(méi)有及時(shí)溝通，在配合過(guò)程中碰到了一些問(wèn)題。 從圖（3）中，我們可以看到日本專用變頻器不能電壓提升，雙方均未按照約定壓頻比曲線C，電機(jī)不能按照自己的運(yùn)行曲線運(yùn)行，從而便得出一條A曲線，無(wú)法工作。但電機(jī)對(duì)磁鋼修改后，壓頻比曲線B比較按照約定曲線C，此時(shí)專用變頻器在讀寫曲線時(shí)稍作余量，則會(huì)順利配合，達(dá)到滿意的效果。 |
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| 例2、 福州永安項(xiàng)目： 該項(xiàng)目分兩批，其中17臺(tái)中的磁鋼結(jié)構(gòu)采用經(jīng)向切入法，該批中的兩臺(tái)電機(jī)（機(jī)號(hào) 為：297、285），其電機(jī)特性曲線如圖 （4）。這次的配合嚴(yán)格按照約定的壓頻比曲線，所以整個(gè)項(xiàng)目開較為順利。 |
| 表<3> （167-6-97）51臺(tái)電機(jī)中抽其中2臺(tái)測(cè)試（用上海鉗形表） |
| 1998年12月14日 |
| 頻率（HZ） | 17 | 25 | 30 | 32 | 34 | 36 | 38 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 97 | |
| 297號(hào) 電機(jī) |
電流 （A） |
3.8 | 5.5 | 5.5 | 5.4 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5/6.0 | 5.4/6.0 |
| 功率 （KW） |
0.50 | 0.92 | 1.10 | 1.04 | 1.13 | 1.17 | 1.40 | 1.42 | 1.63 | 1.89 | 2.08 | 2.10 | 2.04/2.70 | 2.43/3.25 | |
| 285號(hào) 電機(jī) |
電流 （A） |
4.1 | 5.5 | 5.1 | 5.4 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 2.4/2.9 | 5.5 |
| 功率 （KW） |
0.50 | 0.92 | 1.10 | 1.25 | 1.33 | 1.38 | 1.43 | 1.46 | 1.76 | 1.98 | 2.36 | 2.62 | 2.36/2.86 | 3.20 | |
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| 2、 電機(jī)與變頻器配合問(wèn)題的分析任何一臺(tái)電機(jī)都有自己的運(yùn)行曲線，若當(dāng)電機(jī)不在自己的運(yùn)行曲線下，電機(jī)將發(fā)生下列現(xiàn)象： （1）、不能啟動(dòng)； （2）、電流增大； （3）、噪音； （4）、振動(dòng)； （5）、溫升過(guò)高。 引起電機(jī)的振動(dòng)有二種情況：固有的機(jī)械振動(dòng)和電流引起的諧波振動(dòng)。 如上所述，佛山項(xiàng)目中由于力矩沒(méi)有提升到應(yīng)有的位置，用日本的變頻測(cè)試器測(cè)出一條怪曲線，見圖（3）中的A 曲線。或 許相當(dāng)一部分同志會(huì)誤解為質(zhì)量問(wèn)題，而真正原因是雙方的溝通不夠。沒(méi)有按圖所定的確曲線要求。 永磁同步電機(jī)（TYBZ1100-8）在出口至伊朗等國(guó)家的浮法玻璃生產(chǎn)線時(shí)，在出廠時(shí)對(duì)每一個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行了檢測(cè)，一切都按圖（5）特性曲線正常進(jìn)行但在整機(jī)調(diào)試中未調(diào)試到它的應(yīng)有曲線卻發(fā)生振動(dòng)、噪聲、電流增大等現(xiàn)象。由于該電機(jī)配套的是通用變頻器，經(jīng)過(guò)調(diào)試最后終于找到電機(jī)的最佳運(yùn)行點(diǎn)。 三、與專用變頻器配套的幾點(diǎn)體會(huì) 自中源公司生產(chǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)以來(lái)，與國(guó)內(nèi)外各大變頻器供應(yīng)商配套多年，沒(méi)有發(fā)生什么問(wèn)題。隨著變頻控制技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)采用專用的變頻調(diào)速芯片后，在電機(jī)的配套上有些矛盾就顯露出來(lái)了。有些問(wèn)題通過(guò)控制方和電機(jī)方的協(xié)調(diào)可以得到有效地解決。在實(shí)際制造中能否按約定的電機(jī)特性曲線，這是比較關(guān)鍵的。 中源公司通過(guò)佛山、海欣、福州等項(xiàng)目的配合，我們的體會(huì)有以下幾點(diǎn)： 1、 雙方必須有一個(gè)嚴(yán)格約定的可行的電機(jī)參數(shù)，而這一參數(shù)，最好先由電機(jī)方根據(jù) 滿足整機(jī)的設(shè)計(jì)要求而提出電機(jī)的特性參數(shù)，然后交給控制方。 2、 電機(jī)功率的余地雙方都不能放得太大。 我們對(duì)一些進(jìn)口的 同步電機(jī)作了一些對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：功率的余量大，磁鋼的磁能級(jí)高，溫升低，但啟動(dòng)困難。而進(jìn)口的同步電機(jī)，功率余量小，易退磁。由于用鐵氧鐵材料 所以啟動(dòng)方便，但升溫高。 3、 必須用統(tǒng)一的計(jì)量工具。在海欣項(xiàng)目中，我們發(fā)現(xiàn)了這一問(wèn)題，在出廠試驗(yàn)用SAKEN 的變頻器冊(cè)電機(jī)是符合曲線要求的。而到現(xiàn)場(chǎng)后，由于所用的變頻器不一致，導(dǎo)致電機(jī)的電流普遍增大，這是由于計(jì)量的工具不一致所造成的。 4、 變頻器容量的選擇 一般來(lái)說(shuō)，我們使用多大功率的電機(jī)，就得配上多大功率的變頻電源，這是無(wú)可置疑的。但是稀土永磁同步電機(jī)的起動(dòng)特性是很復(fù)雜的，至今尚無(wú)比較權(quán)威的計(jì)算理論資料。從特性分析：首先由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面具鼠籠裝置，要依靠轉(zhuǎn)子的鼠籠對(duì)電機(jī)進(jìn)行通電后的自啟動(dòng)。因此，在啟動(dòng)過(guò)程中具有典型的異步電動(dòng)機(jī)的特性。第二，由于轉(zhuǎn)子內(nèi)放置有相對(duì)的永磁體，如果我們將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái),電機(jī)的定子發(fā)出電來(lái)，即成為發(fā)電機(jī)。而永磁同步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中存在發(fā)電機(jī)的效應(yīng)，因此，為了讓永磁同步電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，必須要克服發(fā)電效應(yīng)的阻力矩，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)，也就是說(shuō)要消耗更多的空載功率才能達(dá)到。因此說(shuō)永磁同步電動(dòng)機(jī)比異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要困難得多，消耗的電功率大的永磁體越多，消耗的電功率也越大，所以永磁同步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中必須要有比較大的電流才行。它的啟動(dòng)電流一般是異步電機(jī)的1-4倍左右。 永磁同步電動(dòng)機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，其磁場(chǎng)的分布是比較復(fù)雜的，在不同頻段下，可能產(chǎn)生不同的高次波，如果此高次波與異步電動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的高次波疊加，在此情況下，反映在電流的大小上，其電流值一般將大于額定電流值，這種大電流往往就影響變頻電源的最大工作電流的選擇。當(dāng)前我們希望用戶在使用稀土永磁同步電機(jī)時(shí)選擇變頻器要求比異步電動(dòng)機(jī)大一號(hào)，就是此原因。特別是與我們稀土永磁同步電機(jī)配套的專用變頻器，在電流的設(shè)計(jì)上希望過(guò)載電流的倍數(shù)越大越好（2倍或2倍以上），這是我們對(duì)變頻器供應(yīng)商的要求。 就稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)而言，如何在結(jié)構(gòu)上有所改進(jìn)，讓電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中盡量減少高波次，是我們采用幅式永磁分布，將一個(gè)比較有效的措施。也得到了較好的效果。同時(shí)，我們希望在國(guó)內(nèi)找到一家變頻器供應(yīng)商，實(shí)現(xiàn)真正的機(jī)電一體化，更好地為國(guó)內(nèi)各設(shè)備制造商和用戶服務(wù)。 |
1、控制柜低壓控制電源送/掉電操作（380V/50Hz控制電源）
A、 控制柜低壓電送電，先合空氣開關(guān)QF1（控制柜內(nèi)）；然后按下UPS開關(guān)按鈕2秒，UPS自檢數(shù)秒后，轉(zhuǎn)入正常狀態(tài)后，最后合QF2（控制柜內(nèi)）。
B、 控制柜低壓電掉電，先斷空氣開關(guān)QF1（控制柜內(nèi)）；然后按下UPS開關(guān)按鈕2秒，UPS掉電后，斷開空氣開關(guān)QF2（控制柜內(nèi)）。# h% f9 r4 V) c; e$ f7 D) {& V
注意：
1、控制電源送電前請(qǐng)確認(rèn)空氣開關(guān)QF1的輸入端380VAC是否正常。
2、控制電源送電完成后檢查變頻器的各部件是否有異常。
3、只有當(dāng)變頻器要長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)是才掉控制電源。. u8 M, n0 x& T5 Q% D
2、旁通柜低壓控制電源送/掉電操作（220VDC控制電源）; F6 G5 i' A- v
A、 在旁通柜內(nèi)分別合入QF1、QF2、KM1的直流控制小開關(guān)。 c' }) Y- U4 V, ]% s
注意：. @! W9 {: g: }& t
1、控制電源送電前請(qǐng)確認(rèn)220VDC電源是否正常。8 ^7 }8 n4 H: D8 v! `3 B; S& [
2、控制電源送電完成后檢查旁通柜上的指示燈是否有異常。
3、只有當(dāng)變頻器要長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)是才掉控制電源。: F h6 w' L) o# H% Z. k
3、控制柜低壓充電電源送/掉電操作（380V/50Hz充電電源）, U1 M- N& S/ b
注意：2 e- ^0 h9 ?; M" r* p5 ]! C
1、充電電源送電前請(qǐng)確認(rèn)充電電源空氣開關(guān)的輸入端380VAC是否正常。1 t" C5 \2 M' ?) c1 c
4、變頻器變頻控制方式選擇
[變頻器的變頻控制方式分為：就地和遠(yuǎn)程控制，就地控制時(shí)遠(yuǎn)程操作無(wú)效，遠(yuǎn)程控制時(shí)就地操作無(wú)效。就地控制為變頻器控制柜上液晶面板控制，遠(yuǎn)程運(yùn)行為DCS控制。啟動(dòng)前通過(guò)變頻器控制柜上“就地/遠(yuǎn)方”選擇手把進(jìn)行選擇。變頻器運(yùn)行中就地和遠(yuǎn)方控制可隨時(shí)切換，不會(huì)影響系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。
注意：: p H4 b' Z& f$ r4 R3 V2 [1 U
1、高壓開關(guān)的合閘分閘不受變頻器就地/遠(yuǎn)程控制方式的影響。" h ]0 D" P! S: k8 a2 @! a
5變頻器工變頻運(yùn)行方式選擇
1 變頻器的一次回路圖6 h4 U1 e+ y" B
開關(guān)說(shuō)明：
A1、QS1、QS2為刀閘隔離開關(guān)，QF1、QF2為真空斷路器，KM1為真空接觸器。 E: _, l" o/ ^" y# y T
2、QS1、QS2與QF1、KM1聯(lián)鎖，即QS1、QS2斷開時(shí)，QF1、KM1合不上,QF1合上時(shí)QS1無(wú)法操作。
、KM1和QF2互鎖，QF1和QF2不互鎖。
2不同狀態(tài)下開關(guān)操作順序：
A變頻啟動(dòng)狀態(tài)：在用戶開關(guān)QF斷開的情況下，隔離刀閘QS1、QS2閉合，DCS合用戶開關(guān)QF，按變頻器啟動(dòng)程序?qū)⒆冾l器啟動(dòng)，變頻器自動(dòng)將真空斷路器QF1、真空接觸器KM1閉合。
工頻啟動(dòng)狀態(tài)：在用戶開關(guān)QF斷開的情況下，真空斷路器QF1、真空接觸器KM1斷開，真空斷路器QF2閉合，然后按電機(jī)工頻直起操作程序操作。
k變頻器檢修狀態(tài)：在真空斷路器QF1、真空接觸器KM1斷開的情況下，隔離刀閘QS1、QS2分?jǐn)唷?br/>注意：
1、QS1、QS2為刀閘隔離開關(guān)，在操作QS1、QS2前一定要確保高壓開關(guān)QF1在分閘位置。
2、QS1、QS2的具體操作方法見旁通柜上的操作說(shuō)明。$ p! ~; B8 w+ c2 |2 D) }& Z
3、QS1、QS2刀閘隔離開關(guān)具有機(jī)械互鎖和電磁互鎖，嚴(yán)禁強(qiáng)行分合隔離開關(guān)。
、對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行操作后，在觀察口觀察隔離開關(guān)分閘合閘是否完全到位。
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5．2變頻與工頻之間切換時(shí)開關(guān)的動(dòng)作順序：5 N* G! H( B7 M3 q
1、變頻切換工頻過(guò)程：先斷QF1、KM1；然后合QF2（發(fā)切換令后變頻器自動(dòng)完成），電機(jī)工頻運(yùn)行，檢修變頻器時(shí)斷刀閘QS1、QS2。
、工頻切換變頻過(guò)程：先合刀閘QS1、QS2（手動(dòng)操作），然后合QF1，再斷QF2,最后合KM1（發(fā)切換令后變頻器自動(dòng)完成），電機(jī)變頻運(yùn)行。
說(shuō)明：
、變頻器在工頻與變頻之間切換過(guò)程中，高壓開關(guān)QF不動(dòng)作，開關(guān)QF1、QF2、KM1均為自動(dòng)合斷。
、在工頻切變頻前請(qǐng)檢查QS1、QS2是否合閘到位，變頻器是否請(qǐng)求充電。
6變頻器的工頻啟動(dòng)1 Z' B# Z. V5 }; C! i9 m
變頻器的工頻啟動(dòng)請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)，其他的操作與未使用變頻器前的操作相同：! C7 Z6 e- |1 {9 A& @ O7 M
1、工頻啟動(dòng)前請(qǐng)確認(rèn)旁通柜的開關(guān)置于工頻位置，及真空斷路器QF1、真空接觸器KM1斷開，真空斷路器QF2閉合。7 a; j2 A0 l2 z, C: `
2、旁通柜的柜門關(guān)好，否則變頻器將不會(huì)發(fā)“高壓合閘允許”信號(hào)，無(wú)法啟動(dòng)。# b L1 M" x0 x2 e
7、變頻器變頻的啟動(dòng)# l9 a; Z n2 c0 y n
7．1、高壓合閘允許' ^% H% p2 w9 i
變頻器送控制電源后開始自檢，當(dāng)條件具備后變頻器的系統(tǒng)狀態(tài)將會(huì)變?yōu)椤案邏汉祥l允許”，如果變頻器不能“高壓合閘允許”將無(wú)法變頻啟動(dòng)，請(qǐng)參照《＃7、＃8爐引風(fēng)機(jī)/一次風(fēng)機(jī)變頻器邏輯框圖》到變頻器室檢查“系統(tǒng)就緒”哪些邏輯條件未具備。
說(shuō)明：
DCS畫面上未取“系統(tǒng)就緒”信號(hào)，如果“高壓合閘允許”信號(hào)在5秒時(shí)間后仍然沒(méi)有，可認(rèn)為是由于變頻器未“系統(tǒng)就緒”。 Q3 v0 Q' C5 C: O, i
8、注意事項(xiàng)
．切換過(guò)程中不能按聲報(bào)警復(fù)歸按鈕，切換完成后方可復(fù)歸聲報(bào)警。3 N5 N8 J$ c* W% i8 }& N
. 變切工和工切變過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)聲報(bào)警，待延時(shí)過(guò)后如切換成功方可復(fù)歸聲報(bào)警]]>
| 以下內(nèi)容含腳本,或可能導(dǎo)致頁(yè)面不正常的代碼 |
|---|
| 說(shuō)明：上面顯示的是代碼內(nèi)容。您可以先檢查過(guò)代碼沒(méi)問(wèn)題，或修改之后再運(yùn)行. |
交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)如果是用大電容平波通常稱為電壓源型變頻器。如果分開來(lái)稱呼，則其后端逆變器部分叫電壓源逆變器(vsi)，產(chǎn)品gb和iec標(biāo)準(zhǔn)也是這種稱呼。其前端整流部分對(duì)電網(wǎng)而言是一個(gè)諧波源，也就叫電壓型諧波源。與此相對(duì)照，交—直—交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)如果用大電感平波就分別稱為電流源型變頻器、電流源逆變器(csi)、電流源型諧波源。之所以要特別區(qū)分變頻器為電壓源和電流源兩大類是因?yàn)樗麄兊慕涣鬏斎腚娏鞑ㄐ魏妥冾l后輸出的交流電壓和交流電流的波形及性能都有很大的不同。
2 電壓源逆變器(vsi)
國(guó)內(nèi)應(yīng)用的低壓變頻器幾乎全是電壓源型，中間直流是用電容平波，直流電壓比較穩(wěn)定，它的逆變器輸出的電壓波形決定于逆變器的控制和調(diào)制方式，大體上可分為兩類電壓波形。
2.1 矩形波電壓輸出
如果輸出是雙重的，也可以是“凸”字形電壓波，總之離正弦形相去較遠(yuǎn)，也就是說(shuō)電壓波形中除了基波外，還有許多諧波電壓，至于在這種電壓波形下產(chǎn)生的電流則決定于電動(dòng)機(jī)(還串有一段支線電纜)的阻抗(基波阻抗和諧波阻抗)，輸出的基波電壓分量/基波阻抗可得到基波電流，輸出的諧波電壓分量/諧波阻抗可得到諧波電流，電動(dòng)機(jī)的基波阻抗是感性的，因而其諧波感抗xh為基波感抗x1的h倍(h為各次諧波的諧波次數(shù))，矩形波電壓的諧波電壓分量為基波分量的1/h，因此，輸出矩形波電壓，得到的各次諧波電流為,以5次諧波電流為例約為基波電流的1/25=4%，7次為1/49≈2%，雖然諧波電流成分不大，但對(duì)電機(jī)仍有一定的負(fù)作用。變頻器輸出的諧波成分以諧波電壓危害嚴(yán)重，表現(xiàn)為電壓峰值和電壓上升率dv/dt，它威脅著電機(jī)的相間絕緣、對(duì)地絕緣和匝間絕緣，主要是電機(jī)進(jìn)線處的頭幾匝，對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)這個(gè)問(wèn)題更為突出，這在文獻(xiàn)[1]中已有論述。
矩形波或“凸”字形波電壓輸出的變頻器現(xiàn)已少見。
2.2 pwm調(diào)制波電壓輸出
這是現(xiàn)今最大量變頻器(無(wú)論是低壓或高壓變頻器)的輸出電壓波形，由于采用了正弦調(diào)制spwm，或其他更好的調(diào)制方式，使輸出電壓波形接近正弦波，這是指調(diào)制波的包絡(luò)線而言的，但每單個(gè)調(diào)制波的dv/dt更大了，這是因?yàn)檎{(diào)制頻率達(dá)到上千hz，為減少電力電子器件的損耗和發(fā)熱，采用的是高速通斷器件。不但每次的dv/dt更大，而且是反復(fù)加上dv/dt。由于行波現(xiàn)象，加到電機(jī)端上的電壓峰值也更高(不超過(guò)直流中間電壓的2倍)。至于輸出的電流波形和上一節(jié)輸出的矩形波電流相比，則諧波電流分量 更小，電流波形相對(duì)更接近正弦波，這也就是為什么要采用pwm調(diào)制的理由。但du/dt和電壓峰值的威脅仍然存在，還更嚴(yán)重。此外還有許多對(duì)電機(jī)不利的影響如軸電流等。
2.3 對(duì)策
欲減少變頻器輸出中含有的浪涌的嚴(yán)重程度，在一定的條件下，可采取對(duì)策(連同其效果)如下：(詳見iec標(biāo)準(zhǔn)[1])
(1) 改變電動(dòng)機(jī)電纜的長(zhǎng)度和將電纜接地，這將改變電動(dòng)機(jī)端上的浪涌幅值，雖然此措施常常是困難的或不實(shí)際的。
(2) 采用有較高介質(zhì)損耗的電纜(例如丁基橡膠或油紙絕緣)。采用鐵材屏蔽的特種電纜也行。這些辦法將減少振蕩并改善電磁兼容(emc)性能。
(3) 如果相—地之間出現(xiàn)問(wèn)題，可對(duì)接地配置加以改變。
(4) 裝設(shè)輸出電抗器，可增加峰值上升時(shí)間，它和電纜電容的聯(lián)合作用將減少行波峰值電壓。此時(shí)要考慮增加了電抗上的電壓降。
(5) 裝設(shè)輸出dv/dt濾波器，可顯著增加峰值上升時(shí)間。采用此措施可增加電纜長(zhǎng)度。
(6) 裝設(shè)輸出正弦波濾波器，可增加峰值上升時(shí)間。采用此方案的可能性決定于對(duì)象所要求的特性，特別是調(diào)速范圍與動(dòng)態(tài)性能，它有兩種類型，類型i能同時(shí)減少相—相間和相—地間的電壓應(yīng)力；而類型ⅱ只能減少相—相間電壓應(yīng)力。此外這種濾波器可減少emc干擾和電動(dòng)機(jī)的附加損耗和噪音，而且用了類型i濾波器后就可以采用標(biāo)準(zhǔn)的非屏蔽電纜。
(7) 在電動(dòng)機(jī)端附近裝設(shè)終端單元可抑制電動(dòng)機(jī)端口的過(guò)電壓。
(8) 降低每步脈沖的電壓幅度，例如采用三電平或多電平變流器。
3 電流源逆變器(csi)
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn)的產(chǎn)品中只有ab公司的高壓變頻器，其他品牌的高壓變頻器以及全部低壓變頻器都不用這個(gè)csi方案，國(guó)內(nèi)新出現(xiàn)一書[7]，對(duì)此論述最多，這個(gè)方案在技術(shù)原理上有特點(diǎn)，為了搞清楚他的內(nèi)在實(shí)質(zhì)，不妨探討一番，以便于和電壓源逆變器的性能比較。
csi的構(gòu)造不同就是在整流后的中間直流環(huán)節(jié)用大電感平波，因而直流電流比較穩(wěn)定，所以叫電流源型(但不是恒流)。
3.1 矩形波電流輸出
最早出現(xiàn)的線路方案是采用晶閘管的串聯(lián)二極管式即采用強(qiáng)迫換流，還有驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)采用負(fù)載換流，由于當(dāng)今市面上應(yīng)用很少，這里對(duì)線路原理不再介紹，下面只討論他的外部特性。在科技書籍里介紹csi特點(diǎn)次數(shù)多的當(dāng)推文獻(xiàn)[4]，csi的主要特點(diǎn)如下：
(1) 中間直流電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗；
(2) 交流側(cè)輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)；
(3) 交流側(cè)輸出電壓波形和相位決定于負(fù)載阻抗；
(4) 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，為反饋無(wú)功能量，電流并不反向，因此不必像電壓型逆變器一樣要給開關(guān)器件反并二極管，直流側(cè)電感可以貯存與釋放無(wú)功能量；
(5) 同理，有功能量通過(guò)可控晶閘管橋可以反饋回交流電網(wǎng)，不要另設(shè)一套反饋到電網(wǎng)用逆變橋電路；
(6) 對(duì)觸發(fā)信號(hào)的要求：對(duì)直流鏈總是要求有電流流通路徑而不能開路，對(duì)交流側(cè)不能有短路路徑。
為什么輸出交流電流為矩形波？因?yàn)橹绷鱾?cè)有一個(gè)大電感，可以穩(wěn)定直流電流(但不是恒流)。為什么輸出交流電壓波形決定于負(fù)載阻抗？這是因?yàn)関=iz，這個(gè)式中的i是正向、反向都是120°寬的矩形波，(也可能是120°寬的凸字形波)z為負(fù)載感抗，可以分解為基波和特征諧波。交流電流側(cè)的負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，其負(fù)載特性為阻感負(fù)載，對(duì)各次諧波而言，諧波感抗是基波感抗的h倍，h是特征諧波次數(shù)例如5、7等等，但是要注意，直流側(cè)的大電感對(duì)各次諧波而言，相當(dāng)于一個(gè)很大的電源內(nèi)抗，在這個(gè)大電感上會(huì)有很大的諧波電壓降，結(jié)果，輸出的交流電壓波形雖不是正弦波，但也決不是矩形波，比較接近于正弦波，其原因應(yīng)該是直流大電感上削去了大部分的諧波電壓。
3.2 pwm調(diào)制波輸出
被調(diào)制波的基波電流波形，由于是電流源所以為矩形波，經(jīng)過(guò)pwm調(diào)制后，電流波形的包絡(luò)線已初步接近正弦波，但免不了仍然有由調(diào)制頻率而產(chǎn)生的高頻電流波，他也會(huì)被中間直流環(huán)節(jié)的大電感所抑制，由于頻率高，受到的抑制作用更強(qiáng)，所以交流輸出不論是電流波還是電壓波都是接近正弦波，基本理由應(yīng)該是大電感抑制特征諧波成分和高頻成分的結(jié)果。
在高壓變頻器中，對(duì)電動(dòng)機(jī)威協(xié)嚴(yán)重的除了輸出電壓幅值外主要是輸出交流電壓中的dv/dt，此高值的dv/dt，其本質(zhì)就是高頻電壓成分，同上面分析的道理一樣，由于直流大電感的抑制作用，使dv/dt值大為縮小。
3.3 輸出、輸入端電容的濾波作用
電流源逆變器脈寬調(diào)制(csi-pwm)輸出端都有一組并 聯(lián)的電容器，此電容是為了在換流過(guò)程中提供電流通路而設(shè)(因直流回路電感量很大，電流不能關(guān)斷而宜另找通路)，此旁路電容對(duì)電流的諧波和高頻成分阻抗分別較小和更小，(同時(shí)并聯(lián)電容也流過(guò)不大的基波成分)因而同時(shí)也起了一定的濾波作用，使流向電動(dòng)機(jī)的電流更靠近正弦波。同理，交流電源輸入端也需要一組并聯(lián)電容器，但它容易和電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的電感產(chǎn)生lc串聯(lián)諧振，為了避免揩振，產(chǎn)品廠家必須采抑制措施，文獻(xiàn)[7]介紹了低損耗的有源阻尼方案。
4 變頻器電網(wǎng)側(cè)的諧波電流
此諧波電流與逆變電路無(wú)關(guān)，只決定于變頻器前面輸入整流部分的電路與中間直流是用電容還是電感平波，下面不討論pwm整流，pwm整流有很好的性能，可四象限運(yùn)行，高cosφ，低諧波，但有高頻騷擾輸?shù)诫娋W(wǎng)(與調(diào)制頻率有關(guān))，主要問(wèn)題是價(jià)格較高。這里只討論常用三相或多相整流裝置向電網(wǎng)輸出的諧波。
4.1 電壓源變頻器的諧波
中間直流環(huán)節(jié)用大電容平波，只能穩(wěn)定直流電壓，此大電容對(duì)變動(dòng)的輸入?yún)s是低阻抗，因而輸入電流有很大的諧波成分，iec標(biāo)準(zhǔn)[5]對(duì)此諧波分量已有數(shù)據(jù)列成表格如附表所示。
從附表中可以看出下面幾個(gè)特點(diǎn)：(1) 諧波是特征諧波，只和整流脈動(dòng)數(shù)有關(guān)，例如三相對(duì)稱橋整流，則為6脈動(dòng)，最低諧波次數(shù)為5次，如果為18脈動(dòng)，則最低諧波次數(shù)為17次(理論上沒(méi)有5、7、11、13等低次諧波)，所以大功率整流多采用多相整流，即變壓器有多個(gè)付繞組，彼此的相角有移位，而且諧波次數(shù)愈高，諧波相對(duì)值愈小。
(2) 各次諧波量的大小與變頻器輸入端的系統(tǒng)短路容量大小成正相關(guān)關(guān)系，短路容量愈小，諧波量愈小，所以在變頻器輸入端之前要求串入一臺(tái)相對(duì)電抗值x%為4%的輸入電抗器，對(duì)低壓變頻器而言，制造廠一般都成套提供。對(duì)高壓變頻器而言，這個(gè)道理是一樣的，附表的數(shù)值也是適用的。x%不能太大也不能太小。
(3) 和下面的電流型變頻器相比，電壓源變頻器在同等條件下的諧波電流要大很多，對(duì)這一點(diǎn)，下面第4.3節(jié)再作對(duì)比分析。
4.2 電流源變頻器的諧波
中間直流環(huán)節(jié)用大電感，對(duì)變動(dòng)的電流而言，是一個(gè)很大的內(nèi)抗，因而變頻器輸入電流中的諧波成分相對(duì)較少，它有以下特性：
(1) ih/i1= 1/h
上式中:i1-基波電流，由負(fù)載大小決定；ih-特征諧波中的第h次的諧波電流。
可見，諧波次數(shù)h愈高，其電流愈小，與h成反比，例如5次諧波只有基波電流的20%。
(2) 同電壓型諧波源的第(1)點(diǎn)一樣，諧波也是 特征諧波，如果采用多相整流例如18脈動(dòng)，最低諧波次數(shù)為17次，沒(méi)有13次以下的諧波。
(3) 變頻器輸入端短路容量減少時(shí)，諧波電流略有減少，但變化不大。
4.3 電壓源與電流源諧波的比較
從上面分析可知對(duì)普通整流而言，二者的諧波都是特征諧波，通過(guò)多相整流，可以消除低次的特征諧波，諧波的次數(shù)愈高，其數(shù)值愈小，但對(duì)同一次諧波而言，電壓源的諧波電流要大得多，以5次諧波為例，電流源的諧波相對(duì)值為1/5約為0.2，而電壓源的諧波電流值為0.3，而且這是有條件的：rsc=20，即在變頻器輸入端之前需要串有一個(gè) 輸入電抗器，其相對(duì)電抗值加上電源系統(tǒng)的電抗(主要是變壓器電抗)要等于5%。電流源變頻器之前則并不需要為限制特征諧波而設(shè)置輸入電抗器。
2變頻器控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交直交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。
2.1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式
其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。
2.2電壓空間矢量（SVPWM）控制方式
它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過(guò)反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒(méi)有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒(méi)有得到根本改善。
2.3矢量控制（VC）方式
矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過(guò)三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1（Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。
2.4直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式
1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。
直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
2.5矩陣式交—交控制方式
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交－直－交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲(chǔ)能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此，矩陣式交－交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交－交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實(shí)質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體方法是：
——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器方式；
——自動(dòng)識(shí)別（ID）依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別；
——算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；
——實(shí)現(xiàn)BandBand控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band－Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào)，對(duì)逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。
矩陣式交交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（<2ms），很高的速度精度（±2％，無(wú)PG反饋），高轉(zhuǎn)矩精度（<＋3％）；同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(shí)（包括0速度時(shí)），可輸出150％～200％轉(zhuǎn)矩。
3變頻器控制方式的合理選用
控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場(chǎng)上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國(guó)產(chǎn)的共約50多種。選用變頻器時(shí)不要認(rèn)為檔次越高越好，而要按負(fù)載的特性，以滿足使用要求為準(zhǔn)，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。表1中所列參數(shù)供選用時(shí)參考。
4轉(zhuǎn)矩控制型變頻器的選型及相關(guān)問(wèn)題
基于調(diào)速方便、節(jié)能、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)，變頻調(diào)速器已逐漸替代傳統(tǒng)的變極調(diào)速、電磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速方式。在推出PWM磁通矢量控制的變頻器數(shù)年后，1998年末又出現(xiàn)采用DTC控制技術(shù)的變頻器。ABB公司的ACS600系列是第一代采用DTC技術(shù)的變頻器，它能夠用開環(huán)方式對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行準(zhǔn)確控制，而且動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)已優(yōu)于PWM閉環(huán)控制指標(biāo)。
直接轉(zhuǎn)矩控制以測(cè)量電機(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入。該模型每隔25μs產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通實(shí)際值，轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器將轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩和磁通的給定值進(jìn)行比較，以確定最佳開關(guān)位置。由此可以看出它是通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁通的測(cè)量，即刻調(diào)整逆變電路的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，以達(dá)到精確控制的目的。
4.1選型原則
首先要根據(jù)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速(最高、最低)和轉(zhuǎn)矩(起動(dòng)、連續(xù)及過(guò)載)的要求，確定機(jī)械要求的最大輸入功率(即電機(jī)的額定功率最小值)。有經(jīng)驗(yàn)公式
P=nT/9950(kW)
式中:P——機(jī)械要求的輸入功率(kW)；
n——機(jī)械轉(zhuǎn)速(r/min)；
T——機(jī)械的最大轉(zhuǎn)矩(N?m)。
然后，選擇電機(jī)的極數(shù)和額定功率。電機(jī)的極數(shù)決定了同步轉(zhuǎn)速，要求電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速盡可能地覆蓋整個(gè)調(diào)速范圍，使連續(xù)負(fù)載容量高一些。為了充分利用設(shè)備潛能，避免浪費(fèi)，可允許電機(jī)短時(shí)超出同步轉(zhuǎn)速，但必須小于電機(jī)允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩取設(shè)備在起動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行、過(guò)載或最高轉(zhuǎn)速等狀態(tài)下的最大轉(zhuǎn)矩。最后，根據(jù)變頻器輸出功率和額定電流稍大于電機(jī)的功率和額定電流的原則來(lái)確定變頻器的參數(shù)與型號(hào)。
需要注意的是，變頻器的額定容量及參數(shù)是針對(duì)一定的海拔高度和環(huán)境溫度而標(biāo)出的，一般指海拔1000m以下，溫度在40℃或25℃以下。若使用環(huán)境超出該規(guī)定，則在確定變頻器參數(shù)、型號(hào)時(shí)要考慮到環(huán)境造成的降容因素。
4.2變頻器的外部配置及應(yīng)注意的問(wèn)題
1）選擇合適的外部熔斷器，以避免因內(nèi)部短路對(duì)整流器件的損壞變頻器的型號(hào)確定后，若變頻器內(nèi)部整流電路前沒(méi)有保護(hù)硅器件的快速熔斷器，變頻器與電源之間應(yīng)配置符合要求的熔斷器和隔離開關(guān)，不能用空氣斷路器代替熔斷器和隔離開關(guān)。
2）選擇變頻器的引入和引出電纜根據(jù)變頻器的功率選擇導(dǎo)線截面合適的三芯或四芯屏蔽動(dòng)力電纜。尤其是從變頻器到電機(jī)之間的動(dòng)力電纜一定要選用屏蔽結(jié)構(gòu)的電纜，且要盡可能短，這樣可降低電磁輻射和容性漏電流。當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過(guò)變頻器所允許的輸出電纜長(zhǎng)度時(shí)，電纜的雜散電容將影響變頻器的正常工作，為此要配置輸出電抗器。對(duì)于控制電纜，尤其是I/0信號(hào)電纜也要用屏蔽結(jié)構(gòu)的。對(duì)于變頻器的外圍元件與變頻器之間的連接電纜其長(zhǎng)度不得超過(guò)10m。
3）在輸入側(cè)裝交流電抗器或EMC濾波器根據(jù)變頻器安裝場(chǎng)所的其它設(shè)備對(duì)電網(wǎng)品質(zhì)的要求，若變頻器工作時(shí)已影響到這些設(shè)備的正常運(yùn)行，可在變頻器輸入側(cè)裝交流電抗器或EMC濾波器，抑制由功率器件通斷引起的電磁干擾。若與變頻器連接的電網(wǎng)的變壓器中性點(diǎn)不接地，則不能選用EMC濾波器。當(dāng)變頻器用500V以上電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，需在輸出側(cè)配置du/dt濾波器，以抑制逆變輸出電壓尖峰和電壓的變化，有利于保護(hù)電機(jī)，同時(shí)也降低了容性漏電流和電機(jī)電纜的高頻輻射，以及電機(jī)的高頻損耗和軸承電流。使用du/dt濾波器時(shí)要注意濾波器上的電壓降將引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩的稍微降低；變頻器與濾波器之間電纜長(zhǎng)度不得超過(guò)3m。
5結(jié)語(yǔ)
變頻器的選型是一項(xiàng)需要認(rèn)真對(duì)待的工作，目前市場(chǎng)上低壓通用變頻器的品種及規(guī)格很多，選擇時(shí)應(yīng)按實(shí)際的負(fù)載特性，以滿足使用要求為準(zhǔn)，以便做到量才使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。]]>
在用matlab工具仿真變頻器的起動(dòng)(頻率連續(xù)上升)過(guò)程中，電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，可是一旦固定某個(gè)頻率起動(dòng)(比如5、12、15hz等任一個(gè)頻率)，在相同的仿真條件下(即力矩提升和負(fù)載相同)，則不會(huì)出現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)這種問(wèn)題，而是順利起動(dòng)成功。為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？按理說(shuō)如果按照v/f控制，在基頻50hz下應(yīng)該是恒力矩起動(dòng)，如果某個(gè)頻率能帶動(dòng)負(fù)載，即能提供這么大的力矩，那么在基頻50hz下所有的頻率都能提供這樣大的力矩，使起動(dòng)成功，可是為什么在用matlab仿真變頻器起動(dòng)(頻率連續(xù)上升)時(shí)會(huì)出現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象呢？下面就針對(duì)這個(gè)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行分析和討論。
2 現(xiàn)象分析
(1)
通常spwm在計(jì)算脈寬采用式(1)時(shí):都是認(rèn)為ω=ω1為恒值，則θ=ω1t，此時(shí)
，即在穩(wěn)態(tài)時(shí)用式(1)計(jì)算脈寬，這時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速(頻率)是正確的，角頻率為w1。
但由于起動(dòng)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此在仿真時(shí)，ω是一個(gè)變量，即ω=ω(t)，則θ=ω(t)t，實(shí)際角頻率
，顯然多出了一項(xiàng)
，即在加速時(shí)
，實(shí)際頻率會(huì)超過(guò)ω(t)。同樣在減速時(shí) 
，實(shí)際頻率會(huì)低于ω(t)。即此時(shí)不能保證v/f為穩(wěn)定時(shí)的常數(shù)。因?yàn)樵谄饎?dòng)時(shí)，實(shí)際頻率比正常運(yùn)行時(shí)的頻率大，而電壓v是按照正常值上升的，所以實(shí)際中得到的v/f壓頻比當(dāng)然要比正常時(shí)小，所提供的力矩也就要小，這就是為什么連續(xù)上升時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載，而固定某個(gè)頻率卻能順利起動(dòng)的原因。
例:若電機(jī)頻率的給定積分曲線為:
但當(dāng)t=x秒時(shí)，電機(jī)的頻率不是kx，而是2kx。
因?yàn)?f(t)=kt
(2)
即實(shí)際的頻率為2kx赫茲。為驗(yàn)證其真實(shí)性，在simulink中對(duì)其進(jìn)行仿真，simulink模型如圖1所示。
圖1 vf曲線的vvvf控制系統(tǒng)仿真
的前半部分是產(chǎn)生一條vf曲線，設(shè)定頻率是20hz，框圖中的限幅值是20hz，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定頻率時(shí)的調(diào)制度為1。
以k=10，c=20為例，仿真波形如圖2所示。
圖2 未做處理的變頻器起動(dòng)頻率示意波形
圖2(a)中可以明顯的看出在上升過(guò)程中，有一段頻率顯示比穩(wěn)定時(shí)的頻率顯示緊密，即此時(shí)的頻率比穩(wěn)定時(shí)的設(shè)定的最大值還要大。從圖2(b)中的臨界狀態(tài)也可以看出，從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程中，頻率反而減小，其原因可以從上面的公式推導(dǎo)中得到解釋。
這樣的現(xiàn)象對(duì)電機(jī)起動(dòng)不利，即起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)弱磁，停機(jī)時(shí)出現(xiàn)過(guò)磁，不能保持真正的恒壓頻比控制。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須加一個(gè)補(bǔ)償:
補(bǔ)償角度: 
(3)
此時(shí)
而
就正確了，即在每次計(jì)算完角度后減去補(bǔ)償角度θc。
以上例
此時(shí) 
在考慮補(bǔ)償后的simulink仿真模型如圖3所示。
圖3 帶有補(bǔ)償?shù)膙vvf系統(tǒng)
仿真波形如圖4所示。
從圖4(a)中可以看出，加了補(bǔ)償后在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，頻率是按照正常的斜率上升，能保證真正的恒壓頻比，從圖4(b)中可以看出，在從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，頻率不變，因此按照這樣的方式進(jìn)行起動(dòng)仿真，能夠在整個(gè)基頻下保持恒力矩起動(dòng)，使電機(jī)順利起動(dòng)。
圖4 變頻器起動(dòng)時(shí)頻率示意波形
從圖4(a)中可以看出，加了補(bǔ)償后在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，頻率是按照正常的斜率上升，能保證真正的恒壓頻比，從圖4(b)中可以看出，在從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，頻率不變，因此按照這樣的方式進(jìn)行起動(dòng)仿真，能夠在整個(gè)基頻下保持恒力矩起動(dòng)，使電機(jī)順利起動(dòng)。
人們不禁要問(wèn)，為什么在以單片機(jī)或者dsp控制的變頻器在起動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)弱磁現(xiàn)象呢？那是因?yàn)樵趩纹瑱C(jī)或者dsp控制的系統(tǒng)中， 的計(jì)算是靠在每個(gè)中斷周期中進(jìn)行累加，即先求出△θ=2πfts，再計(jì)算θi=θi-1+△θ，在這種情況下，可以避免上述起動(dòng)或者停機(jī)過(guò)程中的超頻或低頻現(xiàn)象，這是因?yàn)?/p>
但是對(duì)于用高級(jí)語(yǔ)言編程的場(chǎng)合，如果直接計(jì)算 ω=2πf(t)就會(huì)出現(xiàn)事實(shí)上的超頻或低頻現(xiàn)象，這一點(diǎn)需要注意。
3 結(jié)論
通過(guò)上面的分析可知，對(duì)于采用連續(xù)積分來(lái)計(jì)算頻率，實(shí)現(xiàn)變頻器的起動(dòng)仿真，會(huì)出現(xiàn)超頻現(xiàn)象，因此在起動(dòng)過(guò)程中，需要做出相應(yīng)的補(bǔ)償措施。但在實(shí)際的單片機(jī)控制系統(tǒng)中，則不需要考慮這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槠漕l率不是連續(xù)上升的，而是通過(guò)累加上升的。