變頻器未來發展凸現六種特性
發布時間:2010-01-28 來源:EEWORLD
中心議題:
變頻器是運動控製係統中的功率變換器。當今的運動控製係統是包含多種學科的技術領域,總的發展趨勢是:驅動的交流化,功率變換器的高頻化,控製的數字化、智能化和網絡化。因此,變頻器作為係統的重要功率變換部件,提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發展。
經曆大約30年(nian)的(de)研(yan)發(fa)與(yu)應(ying)用(yong)實(shi)踐(jian),隨(sui)著(zhe)新(xin)型(xing)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)和(he)高(gao)性(xing)能(neng)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)以(yi)及(ji)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan),變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),體(ti)積(ji)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao),而(er)廠(chang)家(jia)仍(reng)然(ran)在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)實(shi)現(xian)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)小(xiao)型(xing)輕(qing)量(liang)化(hua)、高(gao)性(xing)能(neng)化(hua)和(he)多(duo)功(gong)能(neng)化(hua)以(yi)及(ji)無(wu)公(gong)害(hai)化(hua)而(er)做(zuo)著(zhe)新(xin)的(de)努(nu)力(li)。變(bian)頻(pin)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)優(you)劣(lie),一(yi)要(yao)看(kan)其(qi)輸(shu)出(chu)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)的(de)諧(xie)波(bo)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)影(ying)響(xiang),二(er)要(yao)看(kan)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)和(he)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu),三(san)要(yao)看(kan)本(ben)身(shen)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao)(即效率)如何?這裏僅以量大麵廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發展趨勢:
1、主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高,開關損耗進一步降低。
2、變頻器主電路的拓撲結構方麵:
變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈衝變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈mai衝chong以yi上shang的de變bian流liu器qi。負fu載zai側ce變bian流liu器qi對dui低di壓ya小xiao容rong量liang裝zhuang置zhi常chang采cai用yong兩liang電dian平ping的de橋qiao式shi逆ni變bian器qi,而er對dui中zhong壓ya大da容rong量liang的de裝zhuang置zhi采cai用yong多duo電dian平ping逆ni變bian器qi。對dui於yu四si象xiang限xian運yun行xing的de傳chuan動dong,為wei實shi現xian變bian頻pin器qi再zai生sheng能neng量liang向xiang電dian網wang回hui饋kui和he節jie省sheng能neng量liang,網wang側ce變bian流liu器qi應ying為wei可ke逆ni變bian流liu器qi,同tong時shi出chu現xian了le功gong率lv可ke雙shuang向xiang流liu動dong的de雙shuangPWM變頻器,對網側變流器加以適當控製可使輸入電流接近正弦波,減少對電網的公害。目前,低、中壓變頻器都有這類產品。
3、脈寬調製變壓變頻器的控製方法可以采用正弦波脈寬調製(SPWM)控製、消除指定次數諧波的PWM控製、電流跟蹤控製、電壓空間矢量控製(磁鏈跟蹤控製)。
4、交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)整(zheng)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)的(de)進(jin)展(zhan)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)由(you)標(biao)量(liang)控(kong)製(zhi)向(xiang)高(gao)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)與(yu)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)發(fa)展(zhan)和(he)開(kai)發(fa)無(wu)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)和(he)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)方(fang)麵(mian)。
5、微處理器的進步使數字控製成為現代控製器的發展方向:yundongkongzhixitongshikuaisuxitong,tebieshijiaoliudiandongjigaoxingnengdekongzhixuyaocunchuduozhongshujuhekuaisushishichulidaliangxinxi。jinjinianlai,guowaigedagongsifenfentuichuyiDSP(數字信號處理器)為基礎的內核,配以電機控製所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內的稱為DSP單片電機控製器,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,處理數字運算能力增強10~15倍,以確保係統有更優越的控製性能。
數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)使(shi)硬(ying)件(jian)簡(jian)化(hua),柔(rou)性(xing)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)使(shi)控(kong)製(zhi)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),可(ke)實(shi)現(xian)複(fu)雜(za)控(kong)製(zhi)規(gui)律(lv),使(shi)現(xian)代(dai)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)在(zai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi),易(yi)於(yu)與(yu)上(shang)層(ceng)係(xi)統(tong)連(lian)接(jie)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),便(bian)於(yu)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)加(jia)強(qiang)保(bao)護(hu)和(he)監(jian)視(shi)功(gong)能(neng),使(shi)係(xi)統(tong)智(zhi)能(neng)化(hua)(如有些變頻器具有自調整功能)。
6、交(jiao)流(liu)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)已(yi)成(cheng)為(wei)交(jiao)流(liu)可(ke)調(tiao)傳(chuan)動(dong)中(zhong)的(de)一(yi)顆(ke)新(xin)星(xing),特(te)別(bie)是(shi)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji),電(dian)機(ji)獲(huo)得(de)無(wu)刷(shua)結(jie)構(gou),功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)高(gao),效(xiao)率(lv)也(ye)高(gao),轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)速(su)嚴(yan)格(ge)與(yu)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)有(you)他(ta)控(kong)變(bian)頻(pin)和(he)自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)兩(liang)大(da)類(lei)。自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)在(zai)原(yuan)理(li)上(shang)和(he)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)極(ji)為(wei)相(xiang)似(si),用(yong)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)變(bian)流(liu)器(qi)取(qu)代(dai)了(le)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)機(ji)械(xie)換(huan)向(xiang)器(qi),如(ru)采(cai)用(yong)交(jiao)—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機(BLDC)”。傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)機(ji)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)有(you)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi),現(xian)正(zheng)開(kai)發(fa)無(wu)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)係(xi)統(tong)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)他(ta)控(kong)變(bian)頻(pin)方(fang)式(shi)也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi),其(qi)按(an)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)定(ding)向(xiang)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)比(bi)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)簡(jian)單(dan)。
- 變頻器未來發展趨勢
- 自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高
- 脈寬調製變壓變頻器的控製方法可以采用正弦波脈寬調製(SPWM)控製
- 微處理器的進步使數字控製成為現代控製器的發展方向
變頻器是運動控製係統中的功率變換器。當今的運動控製係統是包含多種學科的技術領域,總的發展趨勢是:驅動的交流化,功率變換器的高頻化,控製的數字化、智能化和網絡化。因此,變頻器作為係統的重要功率變換部件,提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發展。
經曆大約30年(nian)的(de)研(yan)發(fa)與(yu)應(ying)用(yong)實(shi)踐(jian),隨(sui)著(zhe)新(xin)型(xing)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)和(he)高(gao)性(xing)能(neng)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)以(yi)及(ji)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan),變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),體(ti)積(ji)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao),而(er)廠(chang)家(jia)仍(reng)然(ran)在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)實(shi)現(xian)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)小(xiao)型(xing)輕(qing)量(liang)化(hua)、高(gao)性(xing)能(neng)化(hua)和(he)多(duo)功(gong)能(neng)化(hua)以(yi)及(ji)無(wu)公(gong)害(hai)化(hua)而(er)做(zuo)著(zhe)新(xin)的(de)努(nu)力(li)。變(bian)頻(pin)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)優(you)劣(lie),一(yi)要(yao)看(kan)其(qi)輸(shu)出(chu)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)的(de)諧(xie)波(bo)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)影(ying)響(xiang),二(er)要(yao)看(kan)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)和(he)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu),三(san)要(yao)看(kan)本(ben)身(shen)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao)(即效率)如何?這裏僅以量大麵廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發展趨勢:
1、主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高,開關損耗進一步降低。
2、變頻器主電路的拓撲結構方麵:
變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈衝變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈mai衝chong以yi上shang的de變bian流liu器qi。負fu載zai側ce變bian流liu器qi對dui低di壓ya小xiao容rong量liang裝zhuang置zhi常chang采cai用yong兩liang電dian平ping的de橋qiao式shi逆ni變bian器qi,而er對dui中zhong壓ya大da容rong量liang的de裝zhuang置zhi采cai用yong多duo電dian平ping逆ni變bian器qi。對dui於yu四si象xiang限xian運yun行xing的de傳chuan動dong,為wei實shi現xian變bian頻pin器qi再zai生sheng能neng量liang向xiang電dian網wang回hui饋kui和he節jie省sheng能neng量liang,網wang側ce變bian流liu器qi應ying為wei可ke逆ni變bian流liu器qi,同tong時shi出chu現xian了le功gong率lv可ke雙shuang向xiang流liu動dong的de雙shuangPWM變頻器,對網側變流器加以適當控製可使輸入電流接近正弦波,減少對電網的公害。目前,低、中壓變頻器都有這類產品。
3、脈寬調製變壓變頻器的控製方法可以采用正弦波脈寬調製(SPWM)控製、消除指定次數諧波的PWM控製、電流跟蹤控製、電壓空間矢量控製(磁鏈跟蹤控製)。
4、交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)整(zheng)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)的(de)進(jin)展(zhan)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)由(you)標(biao)量(liang)控(kong)製(zhi)向(xiang)高(gao)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)與(yu)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)發(fa)展(zhan)和(he)開(kai)發(fa)無(wu)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)和(he)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)方(fang)麵(mian)。
5、微處理器的進步使數字控製成為現代控製器的發展方向:yundongkongzhixitongshikuaisuxitong,tebieshijiaoliudiandongjigaoxingnengdekongzhixuyaocunchuduozhongshujuhekuaisushishichulidaliangxinxi。jinjinianlai,guowaigedagongsifenfentuichuyiDSP(數字信號處理器)為基礎的內核,配以電機控製所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內的稱為DSP單片電機控製器,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,處理數字運算能力增強10~15倍,以確保係統有更優越的控製性能。
數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)使(shi)硬(ying)件(jian)簡(jian)化(hua),柔(rou)性(xing)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)使(shi)控(kong)製(zhi)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),可(ke)實(shi)現(xian)複(fu)雜(za)控(kong)製(zhi)規(gui)律(lv),使(shi)現(xian)代(dai)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)在(zai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi),易(yi)於(yu)與(yu)上(shang)層(ceng)係(xi)統(tong)連(lian)接(jie)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),便(bian)於(yu)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)加(jia)強(qiang)保(bao)護(hu)和(he)監(jian)視(shi)功(gong)能(neng),使(shi)係(xi)統(tong)智(zhi)能(neng)化(hua)(如有些變頻器具有自調整功能)。
6、交(jiao)流(liu)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)已(yi)成(cheng)為(wei)交(jiao)流(liu)可(ke)調(tiao)傳(chuan)動(dong)中(zhong)的(de)一(yi)顆(ke)新(xin)星(xing),特(te)別(bie)是(shi)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji),電(dian)機(ji)獲(huo)得(de)無(wu)刷(shua)結(jie)構(gou),功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)高(gao),效(xiao)率(lv)也(ye)高(gao),轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)速(su)嚴(yan)格(ge)與(yu)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)有(you)他(ta)控(kong)變(bian)頻(pin)和(he)自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)兩(liang)大(da)類(lei)。自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)在(zai)原(yuan)理(li)上(shang)和(he)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)極(ji)為(wei)相(xiang)似(si),用(yong)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)變(bian)流(liu)器(qi)取(qu)代(dai)了(le)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)機(ji)械(xie)換(huan)向(xiang)器(qi),如(ru)采(cai)用(yong)交(jiao)—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機(BLDC)”。傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)機(ji)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)有(you)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi),現(xian)正(zheng)開(kai)發(fa)無(wu)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)係(xi)統(tong)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)他(ta)控(kong)變(bian)頻(pin)方(fang)式(shi)也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi),其(qi)按(an)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)定(ding)向(xiang)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)比(bi)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)簡(jian)單(dan)。
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