敬辞变频器的工作原理 1、基本概念 (1) VVVF ?? 转变电压、转变频率(Variable Voltage and Variable Frequency)的缩写。 ?(2) CVCF ?? 恒电压、恒频率(Constant Voltage and Constant Frequency)的缩写。 ?? 各国施用的交流供电电源,不论是用于家庭还是用于工厂,其电压以及频率均200V/60Hz(50Hz)或者100V/60Hz(50Hz)。通常,把电压以及频率固定稳定的交流电变换为电压或者频率可变的交流电的装配称作“变频器”。为了产生可变的电压以及频率,该设备首先要把三相或者单相交流电变换为直流电(DC)。然后再把直流电(DC)变换为三相或者单相交流电(AC),我们把使成为事实这类转换的装配称为“变频器”(inverter)。 变频器也可用于家电产品。施用变频器的家电产品中不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器,既可以转变电压,又可以转变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调治电源供电的频率。汽车上施用的由电池(直流电)产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制逆向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的扭转速度为什么能够自由地转变? ?? (1) r/min电机扭转速度单位:每一分钟扭转次数,也可表示为rpm。例如:4极电机 60Hz 1,800 [r/min],4极电机 50Hz 1,500 [r/min],电机的扭转速度同频率成比例。 本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业领域所施用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机(以后简称为电机)的扭转速度近似地取决于电机的极数以及频率。电机的极数是固定稳定的。由于极数据不是一个连续的数据(为2的倍数,例如极数为2,4,6),以是不合适转变极对数来调治电机的速度。另外,频率是电机供电电源的电信号,以是该值能够在电机的外面调治后再供给电机,这样电机的扭转速度就可以被自由的控制。因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p,n: 同步速度,f: 电源频率 ,p: 电机极数,转变频率以及电压是最优的电机控制方法 。如果仅转变频率,电机将被烧坏。特别是当频率降低时,该问题就非常凸起。为了防止电机烧毁变乱的发生,变频器在转变频率的同时必须要同时转变电压,例如:为了使电机的扭转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz转变到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从200V转变到约100V。?例如:为了使电机的扭转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz转变到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从200V转变到约100V。 3、关于散热的问题 如果要正确的施用变频器, 必须认真地思量散热的问题。变频器的妨碍率随温度升高而成指数的上升。施用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度,变频器施用寿命减半。因此,我们要重视散热问题啊!在变频器工作时,流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也长短常大的,不能忽视其发热所产生的影响。 通常,变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少,可以用以下公式估算: 发热量的近似值= 变频器容量(KW)×55 [W]在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% * 60s) 如果变频器带有直流电抗器或者交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或者测上方比较好。这时可以用估算: 变频器容量(KW)×60 [W]因为各变频器厂家的硬件都差不多, 以是上式可以针对各品牌的产品. 注重: 如果有制动电阻的话,因为制动电阻的散热量很大, 因此最好安装位置最好以及变频器隔离开, 如装在柜子上边或者旁边等。那么, 如何采能降低控制柜内的发热量呢? 当变频器安装在控制机柜中时,要思量变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加,要适当地增加机柜的尺寸。因此,要使控制机柜的尺寸尽量减小,就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时,把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面,将会使变频器有70%的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量,以是对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体以及散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样成效也很好。变频器散热设计中都是以铅直安装为基础的,横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器, 都带有冷却风扇。同时,也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注重控制柜以及变频器上的风扇都是要的,不能谁替代谁。 另外,散热问题还要注重以下两个问题: (1)在海拔高于1000m的地方,因为空气密度降低,因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却成效。理论上变频器也应思量降容,1000m每一-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力以及散热能力一般比实际施用的要大, 以是也要看详细应用。 比方说在1500m的地方,可是周期性负载,如电梯,就不必要降容。 ?? (2)开关频率:变频器的发热主要来自于IGBT,IGBT的发热有集中在开以及关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容, 就是这个道理。?? 四、向量控制是如何使电机具有大的转矩的? ?? (1) 转矩提升:此功能增加变频器的输出电压,以使电机的输出转矩以及电压的平方成正比的关系增加,从而改善电机的输出转矩。改善电机低速输出转矩不足的技术,施用"向量控制",可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz(对4极电机,其转速约莫为30r/min)时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩(最约莫为额定转矩的150%)。对于常规的V/F控制,电机的电压降随着电机速度的降低而相对于增加,这就导致由于励磁不足,而使电机不能获患上足够的扭转力。为了补偿这个不足,变频器中需要通过提高电压,来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"(*1)。转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能以及其电流相对于应的提高。 因为电机电流包罗电机产生的转矩分量以及其它分量(如励磁分量)。"向量控制"把电机的电流值进行分配,从而确定产生转矩的电机电流分量以及其它电流分量(如励磁分量)的数据。"向量控制"可以通过对电机端的电压降的响应,进行优化补偿,在不增加电流的情况下,允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。 ???
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