變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。
變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率,根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節能、調速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應用。
1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式:
其特點是控制電路結構簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求,已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出轉矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意,且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降,穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。
VVC的控制原理:
VVC的控制原理是將矢量調制的原理應用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上,該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。
因為有功和無功電流成分對于控制系統來說都是很重要的,控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內的動態性能,而在標準的PWM U/F驅動中0-10HZ范圍一般都存在著問題。
利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關模式,可使氣隙轉矩的脈動很小(與使用同步PWM的變頻器相比)。
合理的容量選擇本身就是一種節能降耗措施。根據現有資料和經驗,比較簡便的方法有三種:1)電機實際功率確定發。首先測定電機的實際功率,以此來選用變頻器的容量。2)公式法。當一臺變頻器用于多臺電機時,應滿足:至少要考慮一臺電動機啟動電流的影響,以避免變頻器過流跳閘。3)電機額定電流法變頻器。變頻器容量選定過程,實際上是一個變頻器與電機的匹配過程,最常見、也較的是使變頻器的容量大于或等于電機的額定功率,但實際匹配中要考慮電機的實際功率與額定功率相差多少,通常都是設備所選能力偏大,而實際需要的能力小,因此按電機的實際功率選擇變頻器是合理的,避免選用的變頻器過大,使投資增大。對于輕負載類,變頻器電流一般應按1.1N(N為電動機額定電流)來選擇,或按廠家在產品中標明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的電機功率來選擇。
