交流变频技术

关键词： 节电 交流 能源

交流变频技术（精选十篇）

交流变频技术 篇1

异步电动机是应用于工农业生产中的最为广泛的一种交流电机。但由于交流电机调速存在着调速性能差, 功率因数低等的缺点。在20世纪70年代以前, 在用到调速拖动的场合几乎全部使用的是直流电机。直流电机具有良好的调速性能, 主要表现在调速范围广、稳定性好、过载能力强等静、动态指标上, 特别是在低速运转时也能有较大的过载能力, 这是其它的调速方法所不具备的。但是其制作与维护十分繁杂, 特别是电动机本身的换向器及电刷维护保养困难、寿命短等方面。随着交流变频技术的发展, 应用变频技术来控制交流电机, 能够较好的解决异步电机调速所存在的问题, 从而逐步取代直流调速。

那么, 什么是变频技术和变频器呢?通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。在此技术上产生的变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。通常, 把能将电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称为变频器。

1 交流电机调速原理

因为交流电动机的转速为:

n=60f (1-S) /p式中/为供电电源频率,

P为电机极对数,

S为电机转差率。

由上式可知, 交流调速的基本方法包括三类:

a.改变电机极对数调速,

b.改变电机转差串调速,

c.改变供电电源调速。

我们可以看出, 改变电源频率, 厂能够达到改变转速的效果, 但是, 电源频率/的改变会使得电机机械特性将如何变化呢。

异步电机定子绕组的感应电势为:

E=4.44f NK~式中K为定子绕组系数,

N为定子绕组匝数:

O为气隙磁通量。

如果忽略定子阻抗压降, 则端电压

变频调速在保持U/f比值恒定的时候, 即能够确保电机在低速运转时的转矩特性, 又保证了电机在运转时不会过流甚至发热, 从而实现了交流电机的平滑调速。

2 变频技术的优势

调速时平滑性好, 效率高。低速时, 特性静关率较高, 相对稳定性好, 调速范围较大, 精度高, 起动电流低, 对系统及电网无冲击, 节电效果明显, 变频器体积小, 便于安装、调试、维修简便, 易于实现过程自动化, 必须有专用的变频电源, 目前造价较高, 在恒转矩调速时, 低速段电动机的过载能力大为降低。

3 变频技术的应用

3.1 在节能方面的应用

在使用变频技术之后, 风机、泵类负载的节能效果最为明显, 节电率能够达到20%~60%, 这主要是因为风机、水泵类负载的耗用功率与转速的三次方成正比, 那么当所需要的流量较小时, 其转速较低, 所造成的耗用功率的降低是相当明显的。而传统的挡板或阀门进行流量调节时, 对于耗用功率的影响并不大。

3.2 在控制电机运行方面的应用

首先是在控制电机的正、反转方面:只需要更改变频器内部逆变管的开关顺序, 就能够实现输出换向, 而不会造成因换向不当而烧毁电机的现象。

在加速、减速方面:因为变频器调速系统的起动一般都是从低速区开始, 频率比较低。加、减速时间能够任意设定, 那么就可以做到使力n减速过程平稳, 减小起动电流。

在变频器调速系统制动时, 变频器可以利用自己的制动回路, 将机械负载的能量消耗在制动电阻上。另外, 变频器还具有直流制动功能, 在需要制动的时候, 变频器给电动机施加一个相反的直流电压, 进行制动, 而不需要另外增加制动控制电路。

3.3 在提高产品质量和工艺水平方面的应用

变频器除了应用在泵类、风机等类型的负载上之外, 还可以应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备的控制上, 它能够提高产品质量, 延长设备的正常工作周期和使用寿命, 使操作和控制系统得以简化, 从而提高整个设备的控制水平。

4 变频技术的发展趋势

在当代, 电力电子器件的基片从Si (硅) 发展成了Si C (碳化硅) , 从而使得电力电子器件能够更加耐高压、耐高温、低功耗, 并且能够制造出体积更小、容量更大的驱动装置。永动磁铁电动机也在开发研制当中, 汀技术的迅速普及, 以及人们思维理念的变化, 这些方面的发展, 使得变频技术在以下几个方面得到发展。

4.1 网络智能化

智能化的变频器一经安装就可以使用, 不必进行过多设定, 而且能够进行故障自诊断、遥控诊断以及部件自动置换, 从而确保变频器较长的使用寿命。同时, 使用互联网能够实现多台变频器的联动, 甚至是整个工厂范围变频器综合管理控制系统。

4.2 专门化和一体化

变频器的设计专门化, 能够使得变频器在某一特定领域控制功能更强, 比如风机、水泵专用变频器、起重机械专用变频器等等。此外, 变频器还有与电机一体化设计的趋势, 从而使变频器成为电机的一个部分, 使设备体积更小, 控制更方便。

4.3 环保无公害

环保是当今社会的一个主题, 21世纪的电力拖动装置应该着重考虑的是节能, 而变频器能量转换过程中的低公害, 使得变频器在使用过程中的噪声、电源谐波对电网的污染等问题减小到最低程度。

4.4 适应新能源

现在以太阳能和风力为能源的燃料电池以低廉的价格崭露头角。这些发电设备的最大特点是容量小而且分散, 将来的的变频器就要适应这些新能源的特点, 既要高效, 也要低能耗。

5 结论

交流变频调速传动装置已在我国各行业得到广泛应用, 并已取得了极佳的经济节能效益。随着新型大功率半导体器件的推出, 控制理论不断更新和发展, 微电子技术的不断完善, 现今变频器向着大功率、高电压的方向发展, 控制精确度和动态特性也越趋完善。大力发展变频调速技术, 必需把我国变频调速技术提高到一个新水平, 缩小与世界先进水平的差距, 提高自主开发能力, 满足国民经济重点工程建设和市场的需求。规范我国变频调速技术方面的标准, 提高产品可靠性工艺水平, 实现规模化、标准化生产。

摘要：从交流电机的调速原理入手, 介绍了变频调速技术本身所具备的优势和其在实际当中的应用工。最后, 介绍了交流变频技术在未来的发展趋势。

交流变频调速技术在天车的改造 篇2

1、交流电动机传统调速控制技术介绍

随着我国工业生产的快速发展，对起重机调速性能要求在不断提高，由于起重机使用的电动机都是三相异步绕线式电动机，调速的方法比较单一，对起重机使用的绕线式电动机传统的调速方法有以下几种：

定子调压调速——控制加于电动机定子绕组的电压：

当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值较大的绕线式电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。在电子的调压调速技术诞生之前，这两种方法是在定子调压中主要使用的方法。

绕线式异步电动机转子串入附加电阻调速：

绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。这种方法是使用最为广泛的一种调速方法，目前还有很多起重机在使用这种方法。

绕线转子异步电动机转子串电阻调速，缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，对机械的冲击很大，已不能满足工业生产的特殊要求，特别是象我厂这样的冶金企业。

2、交流变频调速技术的发展及优势

随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，电力半导体器件和微处理器的性能不断的提高，交流变频驱动技术也得到了飞速的发展，应用越来越广泛，作为交流调速系统中重要部分的变频器技术也取得了显著的发展，并逐渐进入了实用阶段。目前，变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且几乎扩展到了工业生产的所有领域，并且在许多的家电产品中也得到了广泛的应用，例如像变频空调、变频微波炉、变频电冰箱等。

通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。而变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通

过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

利用变频器控制对交流电动机进行控制相对传统控制有许多的优点：如节能；容易实现对现有电动机的调速控制；可以实现大范围内的高效连续调速控制；容易实现电动机的正反转切换；可以高频度的起停运转；可以进行电气制动；可以对电动机进行高速驱动；可以适应比较恶劣的工作环境；用一台变频器对多台电动机进行调速控制；变频器的电源功率因数大，所需电源容量小，可以组成高性能的控制系统等。

在采用了变频器的交流拖动系统中，异步电动机的调速控制是通过改变变频器的输出频率实现的。因此，在进行调速控制时，可以通过控制变频器的输出频率使电动机工作在转差率较小的范围内，使电动机获得较宽的调速范围，并可达到提高运行效率的目的。

变频器驱动系统是通过改变变频器的输出频率来达到调速目的的，当变频器把输出频率将至电动机的实际工作频率以下时，负载的机械能将被转换成电能，并回馈到变频器，而变频器则可以利用自己的制动回路将这部分能量以热能消耗或回馈给电网，并形成电气制动。与传统的机械制动相比，电气制动可靠性好、维护简单、对机械系统有较好的保护。但是应该注意到一点，由于在静止状态下，电气制动并不能使电动机产生保持转矩，所以在某些场合还必须与机械制动器配合同时使用。

在使用电网电源对异步电动机进行起动是，电动机的起动电流会很大，通常为额定电流的3～5倍，而采用变频器对异步电动机进行起动时，由于可以将输出频率将至一个很低的值起动，电动机的起动电流很小，对电机会起到较好的保护。

可以看出随着交流变频调速技术在工业界的广泛应用，为交流异步电动机驱动的桥式起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是桥式起重机交流调速技术发展的主流。

（二）起重机的简介 1、80/20T起重机的结构与特点

80/20T桥式起重机是炼钢厂经常使用的一种适用于液体金属的起重机，起升高度可达24m，主起升最大起吊重量为80T，副起升的最大起吊重量为20T。该车采用“四主梁结构”，一般由起升机构、小车走行机构、大车走行机构组成。小车部分分为主小车

部分和副小车部分。主小车部分包括：主起升运行系统和主小车运行系统；副小车部分包括：副起升运行系统和副小车运行系统。起重机大车运行机构的驱动方式采用四机构驱动，即大车两侧各有两台电动机和减速机，分布在大车的四个角，每个主动车轮各用一台电动机驱动，使用变频器控制时就要采用一拖二的控制方式，整车共需两台变频器，桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式。本车的电动运行机构由五个基本独立的拖动系统组成。①大车拖动系统：拖动整台起重机顺着车间做“横向”运动（以操作者的坐向为准）。②主小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。③副小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。④主吊钩拖动系统：拖动重物作吊起或放下的上下运动。重物在空中具有位能，是位能负载。其特点是：重物上升，电机克服各种阻力（包括重物重力，磨擦阻力等）做功，属于阻力负载；重物下降时，当重物重力大于阻力时，电机是能量的接受者，此时负载属于动力负载，但当重物重力小于阻力时，重物下降还要靠电机的拖动，此时负载仍是阻力负载。⑤副吊钩拖动系统：同主起升部分是一样的，只是吊运的重量不同。

相对于提升机构控制，桥式起重机在大车拖动以及小车拖动方面对于变频器的控制要求比较低，所以本文重点介绍安川系列变频器在提升（主起升系统）机构控制上的应用并且对平移（大车系统）机构的设计进行了介绍。提升机构的运转具有大惯性，四象限运行的特点，与其他传动机械相比，对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。2、80/20T运行特征

(1)桥式起重机应具有大的启动转矩，通常超过150%的额定转矩，若考虑超载实验等因素，至少应在起动加速过程中提供200%的额定转矩；

(2)由于机械制动器的存在，为使变频器输出转矩与机械制动器的制动转矩平滑切换，不产生溜钩现象，必须充分研讨变频器启动信号与机械制动器动作信号的控制时序；

(3)当起升机构向下运行或平移机构急减速时，电动机将处于再生发电状态，其能量要向直流电源侧回馈，必须根据不同的现场情况研讨如何处理这部分再生能量；

(4)起升机构在抓吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器应能对这种冲击性负载进行平滑控制。

（三）起升机构组成

1、起升机构电动机

电动机型号：YTSP 355M-10 110KW 转速:600r/min；定子电流：215A

调速频率范围：0～50HZ 为了满足80T变频调速桥式起重机的安全稳定的运行，选择电动机应满足的要求:具有高启动转矩、低速满转矩、高绝缘等级、宽调速范围、高效率和高可靠性等。起升、大车和小车运行机构的驱动电动机均选用变频调速三相异步电动机，经过载荷换算和机械效率计算各运行机构驱动电动机的数据如下: 电机容量的选择 P≧GV/6120η

该起重机的起升速度是每分钟10米，机械效率是0.7 电机容量＝（8000KG×10m）/（6120×0.7）

＝186KW 考虑到电机的自身损耗和其他损耗，以及对变频器选择方面的考虑，我们选取两台功率为110KW的电动机作为主起升机构的驱动电机。

2、起升机构变频器

为了能满足行车式起重机运行特点，即具有高启动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制等功能的高性能工程型变频器，变频调速系统由主令控制器或电位器作为输入给定，通过变频调频电控设备、限位开关、制动器等配合使用，来控制起重机的起升机构等交流变频异步电动机起、制动、可逆运转与调速。我们选用的是安川CIMR-G7电流矢量控制变频器。下面就变频器容量的选择做以下介绍：

变频器的容量必须大于负载所需求的输出，即: P0=K×PM/η×cosφ

式中:K—过载系数1.33；

PM—负载要求的电动机轴输出功率，kW； η—电动机效率 0.85； cosφ—电动机的功率因数 0.9。

起升机构要求的起动转矩为1.3～1.6倍的额定转矩，考虑到需有125%的超载要求，其最大转矩需有1.6～2倍的额定转矩，以确保其安全使用。对于拖动等额功率电动机的变频器来说，可提供长达60s、150%额定转矩的过载能力，因此过载系数k=2/1.5=1.33。

经过计算，我们得出每台变频器的容量为175KW，故，选择的变频器为安川CIMR-G7 180KW变频器，共用两台。

在变频器容量选定后，还应做电流验证，即:

ICN≥kIM

式中:k—电流波形修正系数(PWM调制方式时取1.05～1.1)；

ICN—变频器额定输出电流，A； IM—工频电源时的电动机额定电流，A；

80T变频调速行车式起重机是双驱动的起升机构，起升机构由两台电动机驱动一台减速机，带动两个钢丝绳卷筒进行转动，再经过动滑轮组多级减速提升吊钩。该车的减速机为行星式差速减速机，在一台电机出现故障时，可以单独使用另一台电机进行正常的吊运工作。图2为安川变频器外部接线图；图3为起升机构变频器控制回路运行原理图；图4为主回路运行原理图。

图2 安川变频器外部接线图

图3

起升机构控制回路运行原理图

图4

起升机构主回路运行原理图

3、工作原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均

可控制的交流电源以供给电动机。

变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成，图5和图6所示为典型的变频器主回路和控制回路原理图。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

图5 变频器主回路原理图

图6 变频器控制回路原理图

变频器选择从控制回路端子输入运转频率指令，运转指令由主令控制器提供。通过主令控制器的触点闭合顺序，将控制信号输入到变频器的多段速端子1、2、5、6、7、8，其中1、2端子是正反向控制信号，5、6、7、8端子是调速信号，为了和主令控制器闭合表相对应，选择使用：频率指令

1、频率指令

2、频率指令

4、频率指令8 和点动频率。

之后，要进行参数设置，对起升机构的参数设置，和平移机构是有很大不同的，主要涉及到重物在吊运过程中的零速度力矩的问题。所以，在进行一些必要参数设置的同时，对电动机零速度和低速度下，重力负载曲线的设置是必不可少的。起升机构变频器参数的设置主要有以下几方面：驱动方式设置、制动停车方式设置、多段速运行频率设定、电动机的电压和频率选择的设定、重力负载曲线的设置、电动机保护的设置、低速

度高转矩的频率设置等。

在对参数设置完成后，由控制器给入输入信号后，变频器便根据设定好的频率和参数进行工作，起升机构采用一拖一的开环V/f控制方式控制方式，可以满足生产实践的需要。

在图纸可以看到这样一个继电器，它称为：固态继电器。加装它的原因是因为变频器的多功能输出点（M1、M2）功率不够大，直接驱动抱闸接触器（ZDC）容易造成输出点的损坏。通过它来控制制动器接触器，延长了变频器内部接点的使用寿命。

在变频器电源输入端子（R、S、T）和电源之间，配有断路器Q1和AC电抗器。其中断路器Q1的容量为变频器额定电流的1.8倍，感应电流在30mA以上,可以检出对人体有危险的高频漏电流，防止事故的发生；而其AC电抗器和变频器内的电抗器以及输出侧的滤波器可有效改善电源侧的功率因数，降低对外界的干扰。另外，在制动器接触器侧为了安全考虑，也安装了断路器Q2，来给制动器接触器供电。

4、起升机构一些主要参数的设置

A参数：A1-02 速度控制模式

B参数：B1-01 选择频率指令；B1-02 选择运行指令；B1-03 选择停车方式； C参数：C1-01 加速时间设定；C1-02 减速时间设定 D参数：D1-01~~D1-17 频率指令设定

E参数：E1-01 设定输入电压；E1-03 设定V/F曲线 H参数：H1-01~~H1-10 多功能接点输入设定 H2-01~~H2-05 多功能接点输出设定 H3-01~~H3-12 模拟量输入设定 H4-01~~H4-08 模拟量输出设定

L参数：L2-02 瞬时停电补偿时间；L2-03 最小基极封锁时间；

L4-01 频率检出值；L4-02 频率检出幅；L4-03 频率检出幅度（+/-）

5、制动电阻

当采用变频器传动的起升机构拖动位能性负载下放或平移机构急减速、顺风运行时，异步电动机将处于再生发电状态。逆变器中的六个回馈二极管将传动机构的机械能转换成电能回馈到中间直流回路，并引起储能电容两端电压升高。若不采取必要的措施，当中间直流回路电容电压升到保护极限值后变频器将过电压跳闸。

在高性能的工程型变频器中，对连续再生能量的处理有以下两种方案: 8

(1)在中间直流回路设置电阻器，让连续再生能量通过电阻器以发热的形式消耗掉，这种方式称为动力制动；

(2)采用再生整流器方式，将连续再生能量送回电网，这种方式称为回馈制动。动力制动方式控制简单、成本低，但节能效果不如回馈制动。回馈制动方式虽然节能效果好，能连续长时制动，但控制复杂、成本较高。应该注意的是，只有在不易发生故障的稳定电网电压下(电网压降不大于10%)，才可以采用回馈制动方式。在再生发电制动运行时，电网电压的故障时间大于2ms，则变频器控制板用“低电压”故障切断并断开网侧接触器，退出回馈制动运行，从而造成制动不能连续进行的故障。这样就需要进行电气制动，也就是配置制动单元和制动电阻，制动单元的容量是根据变频器的容量进行选择的，而制动电阻的阻值就需要进行计算了。

制动电阻容量的计算：

（1）制动电阻的容量＝电机的容量（2）制动电阻的阻值计算： RB≦U2/PM

式中：RB－制动电阻阻值（Ω）

U－变频器直流回路电压（V），选取700V

PM－电机容量（KW）

带入各种数据，制动电阻阻值＝700x700/110000＝4.45Ω。

（四）平移机构的简介

1、平移机构的简介

80/20T变频调速行车式起重机的平移机构分大车机构、主小车平移机构及副小车平移机构，除了大车机构采用一拖二的传动方案外，其他两种机构均采用一拖一的传动方案。由于起重机平移机构的转动惯量较大，为了加速电动机需有较大的起动转矩，因此行车式起重机平移机构所需的电动机轴输出功率Pm应由负载功率Pj和加速功率Pa组成，即: Pm≥Pj+Pa

由于大车平移机构采用一台变频器拖动两台电动机的通用V/F开环频率控制方式，因此在变频器容量选择时，还要满足以下公式: Icn≥knIm

式中:k—电流波形修正系数(PWM调制方式时取1.05~1.1)

Icn—变频器额定输出电流，A

Im—工频电源时单台电动机的额定电流，A

n—一一台变频器拖动的电动机数量

按照上述选型、计算公式进行换算，大车变频器选定为 安川CIMR-G7 55KW，由于大车走行机构是四台电动机，所以大车变频器为两台；一台主小车变频器选定为安川CIMR-G7 22KW；一台副小车变频器选定为安川CIMR-G7 15KW。

平移机构的工作原理同起升机构的原理基本相同，只是部分参数的设置与主起升变频器的设置不相同，主要是重力负载曲线的设置、电动机保护的设置、低速度高转矩的频率设置等。由于起升机构和平移机构在运行过程中的负载情况不同，所以起升机构的参数更为复杂一些，因此，在设置平移机构参数时，这些参数的设置没有起升机构那么严格的要求。

首先，重力负载的曲线设置，可以选择任意的曲线，基本上就可以满足使用的要求；其次，电动机保护的设置，保护值的调整只需要将一些必要的保护设置好就可以，不像起升机构设置的全面；第三，由于平移机构的工作时的转矩不需要像起升机构运行时那么大的转矩，因此，这部分的参数设置基本上可以忽略不计。

2、平移机构一些主要参数的设置

A参数：A1-02 速度控制模式

B参数：B1-01 选择频率指令；B1-02 选择运行指令；B1-03 选择停车方式； C参数：C1-01 加速时间设定；C1-02 减速时间设定 D参数：D1-01~~D1-17 频率指令设定

E参数：E1-01 设定输入电压；E1-03 设定V/F曲线 H参数：H1-01~~H1-10 多功能接点输入设定 H2-01~~H2-05 多功能接点输出设定 H3-01~~H3-12 模拟量输入设定 H4-01~~H4-08 模拟量输出设定

图5平移机构变频器运行原理图。

（五）变频器的安装调试

1、变频器的安装

(1)安装使用环境

变频器应避开油腻，风棉，尘埃等有浮游物的环境，安装在干燥清洁的场所，或安装在浮游物无法侵入的全封闭型柜内。安装在柜内时，变频器周围环境温度要在允许温度范围之内，变频器正常使用的环境温度容许值为0～40℃，但80/20T变频调速起重机主要用于吊装液体金属（钢水或者铁水），环境温度比较高，尤其是在夏季，环境温度能够达到50~60度，对于变频器来说不能满足变频器使用环境温度的要求。由于不能把变频器的环境温度限制在其允许值以下，因此只能在环境温度上进行解决，通常采用下述方法来保证它们的正常运行：第一，降低电控柜内的温升，在其顶部安装冷却风扇，下方设有带金属丝网的进气孔，并让大发热量器件尽量靠近冷空气进风口，提高散热效率，使空气对流畅通；第二，将设备安装在电气室内，并在电气室内加装空调器，进行温度调节，以保证变频器在适合的环境温度下工作。

(2)电磁兼容性

现在市场上出售的变频器大多采用不可控整流电源及PWM脉宽调制技术，致使变频器输出电流富含各种高次谐波，属于强电磁干扰源。因此，消除或减弱干扰的方法针对干扰形成的三项因素，即干扰源、干扰途径和敏感电路，我们采取了以下两方面的措施。

一、是消除或降低干扰源的强度。变频器属于强电磁干扰源，为了减少谐波污染造成的干扰，尽量降低变频器的载波频率。本例中，所有变频器的载波频率设为2kHz。

二、是破坏干扰途径，防止干扰侵入敏感电路。长线传输引入的干扰是主要因素。为了在强电磁干扰环境中减小过程通道中的干扰，80/20T变频调速行车式起重机采用了以下技术措施。变频器的输入信号线与动力线在电控柜内和主梁内分开走线，且沿各自的线槽进行配线，并使二者之间保持尽可能大的距离。

2、变频器的接线及注意事项

（1）.主回路接线要求

变频调速起重机起升机构变频器采用直接转矩控制（DTC）方式，它们要使用电动机的一些电机常数，而数据的获得是由变频器的参数自检程序来完成的，如果按常规的导线发热校验选择电机的配线，必然把长距离线路阻抗加入到参数自检测出的电机数据中，引起变频器的控制精度下降，达不到控制要求。变频器与电动机之间的电缆敷设距离过长会引起线路压降大，有时产生电机转矩不足等问题，特别是变频器输出频率较低时其输出电压也低，线路压降所占的比例增大。变频器与电机间的线路压降以不超过额定电压的2%为允许值，布线时电机电缆的截面积可据此来选择。

由于在变频器的输出布线中存在寄生电容，其容量与电机电缆的长度成正比，电机电缆的寄生电容容量越大，变频器输出电缆中的漏电流也越大，从而造成变频器的出力不够，所以在主回路布线过程中要力求减小变频器到电动机的电缆长度。

（2）.控制回路接线要求

变频器的控制信号为微弱的电压，电流信号，所以与主回路不同，变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此，变频器控制回路的布线不能与主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内，信号线与动力线必须分开走线，使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其他设备的干扰，必须将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线，距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规定，该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。

信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部，连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰，同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此，放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。

模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm～2mm。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（约5～7mm），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其他设备接触引入干扰。为了提高接线的简易性和可靠性，最好在信号线上使用压线棒端子。

3、运行前的测试

1、静态测试（1）测试整流电路

找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑 表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。

（2）、测试逆变电路

将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障。

2、动态测试

在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意以下几点:（1）上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。

（2）检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。

（3）上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。

（4）如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障。

（5）在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载测试。

(1)变频器主回路

80/20T变频调速起重机起升机构的变频器采用直接转矩控制(DTC)方式，它们要使用电动机的一些电机常数，而数据的获得是由变频器的参数自检测程序（变频器的自学习功能）来完成的。如果按常规的导线发热校验选择电机的配线，必然把长距离线路阻抗加入到了参数自检测出的电机数据中，引起变频器的控制精度下降，达不到控制要求。另外，变频器与电动机之间的电缆敷设距离长，则线路压降大，有时产生电机转矩

不足。特别是变频器输出频率较低时，其输出电压也低，线路压降所占的比例增大。变频器与电机间的线路压降以不超过额定电压的2%为容许值，电机电缆的截面可据此来选择。

由于在变频器的输出布线中存在寄生电容，其容量与电机电缆的长度成正比，电机电缆的寄生电容容量越大，采用PWM控制方式的变频器输出电缆中的漏电流也越大，从而造成变频器的出力不够。所以在行车式起重机的布线设计中，应力求减小变频器到电动机的电缆的长度总和。

(2)控制回路

变频器的控制信号为微弱的电压、电流信号，所以与主回路不同，变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此，变频器控制回路的配线不能与变频器主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内敷设。为了进一步提高抗干扰效果，本例采用1.0mm2绝缘屏蔽导线传输变频器与主令控制器之间的控制信号。绝缘屏蔽导线的接地在变频器侧进行单点接地，使用专用的接地端子。

4、调试

（1）、变频器带电机空载调试

1）设置电机的功率、极数，要综合考虑变频器的工作电流。

2）设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。最高频率是变频器/电动机系统可以运行的最高频率，由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压进行设定。转矩类型指的负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/F 类型图和负载特点，选择其中的一种类型。通用变频器均备有多条V/F 曲线供用户选择，用户在使用时应根据负载的性质选择合适的V/F 曲线。如果是风机和泵类负载，要将变频器的转矩运行代码设置成变转矩和降转矩运行特性。为了改善变频器启动时的低速性能，使电机输出的转矩能满足生产负载启动的要求，要调整启动转矩。在异步电机变频调速系统中，转矩的控制较复杂，在低频段，由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持VPF为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩，一般变频器均由用户进行人工设定补偿。

3）将变频器设置为自带的键盘操作模式，按运行键、停止键，观察电机是否能正常地启动、停止。

4）熟悉变频器运行发生故障时的保护代码，观察热保护继电器的出厂值，观察过载保护的设定值，需要时可以修改。变频器的使用人员可以按变频器的使用说明书，对

变频器的电子热继电器功能进行设定，电子热继电器的门限值定义为电动机和变频器两者的额定电流的比值，通常用百分数表示。当变频器的输出电流超过其容许电流时，变频器的过电流保护将切断变频器的输出。因此，变频器电子热继电器的门限最大值不超过变频器的最大容许输出电流。

（2）变频器带负载调试

1）手动操作变频器面板的运行停止键，观察电机运行停止过程及变频器的显示窗，看是否有异常现象。

2）如果启动、停止电机过程中变频器出现过流保护动作，应重新设定加速、减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩，而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化，按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是先按经验选定加、减速时间进行设定，若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间;若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间。另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启动、制动时。

3）如果变频器在限定的时间内仍然是过流保护，应改变启动、停止的运行曲线，从直线改为S形、U形线或反S形、反U形线。电机负载惯性较大时，应该采用更长的启动停止时间，并且根据其负载特性设置运行曲线类型。

4）如果变频器仍然存在运行故障，应尝试增加最大电流的保护值，但是不能取消保护，应留有至少10%～20%的保护余量。

5）如果变频器运行故障还是发生，应更换更大一级功率的变频器。

（六）常见故障分析

1、变频器整流模块损坏

变频器整流模块的损坏是变频器的常见故障之一，早期生产的变频器整流模块均采用二极管，目前，大部分整流模块则采用晶闸管。中大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，整流器件易过热，也易被击穿，当其损坏后伴随着快速熔断器熔断，整机停机。在更换整流模块时，要求其在与散热片接触的面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅脂，再紧固安装螺丝。如果没有同型号整流模块时，可用同容量的其他类型的整流模块代替。

2、变频器充电电路故障

通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式，由于直流侧的平波电容容量较大，在变频器接入电源的一瞬间充电电流很大，可能导致电源开关跳闸，为此在充电回路中设置一个起动电阻来限制充电电流，而在充电完成后，控制电路通过接触器的触点或晶闸管将电阻短路，充电电路故障一般表现为起动电阻被烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障。当变频器的交流输入电源频繁通断时，或者短路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻被烧坏，如遇这种情况，可购买同规格的电阻更换。同时必须找出烧坏电阻的原因，如果故障是由输入电源频繁通断引起的，必须消除这种现象，如果故障是由短路接触器触点或短路晶闸管引起，则必须更换这些元器件，才能再将变频器投入使用。

3、变频器显示过流

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其原因是变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等因素引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载，变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已损坏，需要更换变频器。

系统在工作过程中出现过电流，具体有以下几方面：

（1）电动机遇到冲击负载或传动机构出现“卡住”现象时，引起电动机电流的突然增加。

（2）变频器的输出侧短路，如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路，或电动机内部发生短路等。

（3）变频器自身工作不正常，如逆变桥中同一个桥臂的上、下两个器件发生“直通”，使直流电压的正、负极间处于短路状态。

（4）负载的惯性较大，而升速时间设定得太短时，电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去，结果使升速电流太大。

（5）负载的惯性较大，而降速时间设定得太短时，电动机转子因负载的惯性大，仍维持较高的转速，结果使转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。

针对上述故障现象主要检查以下几个方面：（1）工作机械有没有被卡住。（2）用兆欧表检查负载侧短路点。（3）变频器功率模块有没有损坏。

（4）电动机的起动转矩是否过小，使拖动系统转不起来。（5）升速时间设定是否太短。

（6）减速时间设定是否太短。

（7）转矩补偿（V/F比）设定是否太大，引起低频时空载电流过大。

（8）电子热继电器整定是否不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作。

4、变频器过压欠压保护动作

变频器出现过压欠压保护动作，大多是由电网电压的波动引起的。在变频器供电回路中，若存在大负荷电机的直接启动或停车，会引起电网电压瞬间大范围波动，导致变频器过压欠压保护动作，而不能正常工作。这种情况一般不会持续太久，电网电压波动过后即可正常运行，而这种情况只有增大供电变压器容量，改善电网质量才能避免。

另外，变频器出现过压故障还可能是由于变频器驱动大惯性负载，因为在这种情况下，变频器的减速停止属于再生制动，在停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转化为电能，并被变频器直流侧的平波电容吸收，当这种能量足够大时，变频器直流侧的电压就会超过直流母线的过电压保护整定值而跳闸。对于这种故障，一是将减速时间参数设置长一些，或增大制动电阻，或增加制动单元；二是将变频器的停止方式设置为自由停车。

另一种情况是变频器整流部分损坏或检测电路损坏而引起故障报警，电压检测一般都是通过对直流母线电压采样，然后与过电压保护整定值进行比较，再将比较差值传送到微控制器。如果整流桥、滤波电容、采样电路或比较电路中任一器件出现问题，都会出现这种报警。

5、驱动电路故障

变频器的逆变驱动电路也容易发生故障。一般有明显的损害痕迹，诸如元器件（电容、电阻、二极管及印刷版）爆裂、变色、断线等异常现象，但不会出现驱动电路全部损害的情况。处理方法一般是按照原理图，每组驱动电路逐级寻找故障点。处理时首先对整块电路板清灰除污，如发现电路断线，则进行补线处理，查出损坏的元器件进行更换，根据经验分析，对怀疑的元器件，进行测量、对比、替代等方法判断，有的元器件需要离线测定。驱动电路修复后，应用示波器观察各组驱动电路信号的输出波形，如果三相脉冲大小、相位不相等，则驱动电路仍然有异常（更换的元器件参数不匹配，也会引起这类现象），应重复检查处理。大功率晶体管驱动电路的损坏也是导致过流保护动作的原因之一，驱动电路损坏表现出来最常见的现象是缺相，三相输出电压不相等，三相电流不平衡等特征。

6、电机发热变频器显示过载

过载故障包括变频过载和电机过载，其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等，负载

过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障，就必须检查负载的状况。对于新安装的变频器如果出现这种故障，很有可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题。如一台新装变频器，驱动的变频电机，额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置参数为380 V/50 HZ。由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，过载而发热。所以，在新变频器使用之前，必须设置好相应参数。另外，使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时，若没有正确设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数，也会导致电机过载发热。还有一种情形是设置的变频器载波频率过高时，也会导致电机发生过载发热。最后一种情况是变频器经常处于低频段工作，使电机长时间在低频段工作，电机散热效果又不好，致使电机工作一段时间后过载发热，对于这种情况，需加装散热装置。

（七）日常维护

1、变频器的日常维护及注意事项

变频器在运行过程中经常会出现一些故障，而这些故障并不是变频器本身的原因造成的，多是由于设备操作管理人员维护不当或维护不及时引起的，有些变频器长期缺乏正常日常维护，造成变频器内灰尘多、元器件老化加速，故障频发。

因此设备维护人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作基本知识。在对变频器检查及保养之前，必须在设备总电源全部切断；并且等变频器Chang灯完全熄灭的情况下进行。日常的维护有以下几个方面：

1）、日常检查事项

变频器上电之前应先检测周围环境的温度及湿度，温度过高会导致变频器过热报警，严重时会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路；空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路。在变频器运行时要注意其冷却系统是否正产，如：风道排风是否流畅，风机是否有异常声音。一般防护等级比较高的变频器如：IP20以上的变频器可直接敞开安装，IP20以下的变频器一般应是柜式安装，所以变频柜散热效果如何将直接影响变频器的正常运行，变频器的排风系统如风扇旋转是否流畅，进风口是否有灰尘及阻塞物都是我们日常检查不可忽略的地方。电动机电抗器、变压器等是否过热，有异味；变频器及马达是否有异常响声；变频器面板电流显示是否偏大或电流变化幅度太大，输出UVW三相电压与电流是否平衡等。

a、加强变频器的规范化使用管理，建立变频器的日常保养维护制度

设立专人负责保养，具体内容有做好运行数据记录和故障记录，定期测量变频器及电机的运行数据，包括变频器输出频率，输出电流，输出电压，变频器内部直流电压，散热器温度，工作环境温度、湿度等参数，与合理数据对照比较，以利于提早发现故障隐患；变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码和跳闸时变频器的运行工况，以便于具体分析故障原因。

b、加强日常检查

最好每半月检查一次，检查、记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录散热器温度，工作环境温度；察看变频器有无异常振动、声响，风扇是否运转正常。

c、加强变频器的日常保养

做到变频器每季度保养一次，要及时清除变频器内部的积灰、脏物，将变频器保持清洁，操作面板清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器内有无发热变色部分，阻尼电阻有无开裂，电解电容有无膨胀、漏液、防爆孔突出等现象，PBC板有无异常，有没有发热烧黄部位等。

2）、定期保养

进行定期保养和维护时，主要应清扫空气过滤器冷却风道及内部灰尘。检查螺丝钉、螺栓以及即插件等是否松动，输入输出电抗器的对地及相间电阻是否有短路现象，正常应大于几十兆欧。导体及绝缘体是否有腐蚀现象，如有要及时用酒精擦拭干净。在条件允许的情况下，要用示波器测量开关电源输出各电路电压的平稳性，如：5V、12V、15V、24V等电压。测量驱动器电路各路波形的方法是否有畸变。U、V、W相间波形是否为正弦波。接触器的触点是否有打火痕迹，严重的要更换同型号或大于原容量的新品；确认控制电压的正确性，进行顺序保护动作试验；确认保护显示回路无异常；确认变频器在单独运行时输出电压的平衡度。

（八）结束语

结束语：

随着电力电子技术的不断发展完善，交流变频调速技术日益显现出优异的控制及调速性能，高效率、易维护等特点，加之它的价格不断下降，使其成为起重机械一种优选的调速方案。但是，要使变频器成功地应用于起重机调速，就必须针对起重机的特点，计算和选择变频器及其外围的辅件，并在安装与布线时采取特殊技术措施，以保证变频调速起重机安全、可靠地运行。本文提出的变频调速控制方案和设计计算方法已成功应

用于我公司的接收跨、出坯跨的起重机上。经过几年多的实际运行证明，各项调速性能均优于传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统，再加上变频器完善的故障诊断和显示功能，使整个调速系统的可靠性、可维修性得到大幅度提高。

参考文献

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交流异步电动机的变频调速技术 篇3

关键词:异步电动机;变频调速;调速方式

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0023-02

电动机是进行工业、农业生产的一种重要工具,它能够将电能转变成为机械能从而满足生产的需要,也因此被广泛的运用到社会生产的各个领域。一般来讲,电动机可以分为直流电机与交流电机,只是近年来随着技术的发展以及直流电机固有的缺点,人们对交流电机的运用更为广泛。但是交流电机相对直流电机来说在调速方面有着一些困难,所以变频调速技术也就应用而生。随着交流传动电动机调速理论研究逐步突破以及调速装置(主要为变频器)性能的完善,交流电动机调速系统的缺点(性能较差)已经基本得到了克服。目前,交流调速系统的性能已经可以与直流系统相媲美,甚至可以超过直流系统。不仅使交流调速系统控制装置体积小,效率高,而且还更容易实现各种功能复杂但在结构上简单的控制方案,更加充实和推动了变频器理论的进一步发展。

一、交流异步电动机的变频调速技术概述

(一)交流异步电动机特点概述。交流异步电动机是在现今社会经济条件下运用最为广泛的一种动力机械,其承载着工业生产以及农业生产等重要的任务。但是作为一种机械设备,由于其特定的结构以及性能也有着属于自身的使用特点,具体来讲如下:

1.交流异步电动机使用优点。在电动机中主要有直流电动机与交流电动机,而交流异步电动机作为交流电动机的一种,具有自己明显的运用优势。首先,它具有简单的结构,并且功能齐全,可靠性高;其次,在其内部,控制器可以自成系统,也就使得软件功能完善灵活;再次,其控制功能全面精确,使用寿命长;最后,它在工作的过程中拥有着较高的工作效率,并且机器本身的重量也轻,通用性强,具有较低的运行成本。

2.交流异步电动机使用缺陷。虽然说,通过上面的分析我们可以看出交流异步电动机有着很多的运行优势,但是不可避免的它还是有着自身的一些缺点。其中调速性能差是其主要的缺点。它不能够像直流电动机一样进行灵活简单的调速,而是由于其工艺要求,需要一定的电动机调速上场合。所以,很多时候人们也往往因为交流异步电动机这样的一个缺点,会选用直流电动机来进行作业,或者是运用新的技术,来让交流异步电动机的运行能够进行符合其工艺要求的调速。当然这时候,交流异步电动机变频调速技术也就应用而生。

(二)交流异步电动机变频调速技术概述。变频调速技术是一种有效的交流异步电动机的调速技术,其是随着变频装置的出现而慢慢的发展起来的。并且随着电力电子技术以及微电子技术的不断深入发展,其技术也得到了很大的几进步,几乎可以跟直流电机的调速技术相媲美。具体来讲,变频调速技术有着下面的一个特点。

1.变频调速技术使用优点。在交流异步电动机中,使用变频调速技术主要有下面的一些优势:首先,变频调速相对于普通调速具有平滑性好、效率高的优点,并且在电动机处于低速运动的时候,其稳定性也好;其次,在调速的过程中范围比较大,并且使用时候的精确度也相对来说比较高;再次,在变频调速中由于其在电机启动的过程中所需要的电流比较低,所以具有比较明显的节电效果;最后,整个变频调速技术自动化程度高。

2.变频调速技术使用缺陷。跟所有的调速技术一样,虽然变频调速技术有着很多的优点,但是不可避免的也会出现一些缺陷。首先,由于变频调速技术的电流中含有很多的高次谐波,一方面会对电网造成污染,另一方面还能够对电机造成损耗,使得电机发热;其次,变频调速技术需要专用的变频电源,所以在造价方面就比较高,而且投资的回收期也相对来说比较长,技术复杂。

二、交流异步电动机变频调速技术发展方向

在现今的社会中,随着技术的不断发展以及科技的进步,变频调速技术也得到了长足的发展。作为变频调速技术的承载者变频器应该适应技术发展的趋势,不断的进行自身的完善,从而让整个变频调速技术更加现代化,更加灵活化。下面是变频调速技术的发展方向:

(一)向网络智能化发展。智能化是现金社会发展的一个主流方向,不管是小到手机等通讯工具还是大到电动机等机械设备,都在向网络智能化的道路上行走。而变频技术也应该适应这样的一个发展,能够免去那么多的设定,从而实现故障自我诊断以及部件的自动更换等等,并且在此基础上不断的延长变频器的寿命。

(二)向专门化一体化发展。专门化的研究与制造能够使得设备的性能更强,也能够使得技术更加先进。所以对于交流异步电动机来说也应该走专门化的发展道路。专门就某个领域进行变频器的研究,强化其性能,提高其技术。当然除此之外,还应该让变频器与电动机逐渐的一体化,让变频器成为电动机的一部分,从而更好的进行控制。

(三)向环保无公害的方向发展。近些年来,随着人们对环境的越来越重视,各种机械设备也慢慢的在呼吁环保无公害。而交流异步电动机作为一种设备在其进行调速的过程中也应该考虑绿色环保,将噪声以及电源谐波的污染将到最低。

三、交流异步电动机的变频调速技术的应用

交流异步电动机被广泛的应用到了电气传动之中,而在其的运用中对调速原理的理解就显得十分重要,下面是交流异步电动机变频调速的技术原理以及控制方法。

(一)交流异步电动机变频调速原理。在了解交流异步电动机变频调速技术原理之前,我们需要对交流异步电动机的转速先做个大体的了解。因为交流异步电动机变频调速技术的原理是从交流异步电动机的转速方程中得出的。

1.交流异步电动机转速方程。在交流异步电动机中,往往交流的调速是通过定子与转子之间的产生的旋转磁场而实现的,在定子与转子进行旋转的时候会产生感应电流,这个电流跟磁场相互发生作用,也就产生了电磁转矩,使得电动机转动起来,产生一定的转速,也就是同步转速。一般用n0来表示。其具体的转速公式如下:

nlc202309011129

其中,f是交流电源的频率,一般设定为50Hz,p则是磁极的对数,一般来讲当p=1的时候,n0就为每分钟3000转;而当p=2的时候,则n0为每分钟1500转。通过公式我们可以看出,当磁极对数越多的时候,转速也相应越慢,而转子的实际转速n一般都会比同步转速n0慢一点,也就是所谓的异步电机,由此产生的差别会用s来表述,其公式如下:

由上面的两个公式我们就可以得出交流异步电动机的转速方程,也就是如下面所示:

2.交流异步电动机变频调速技术原理。交流异步电动机变频调速技术原理是通过交流异步电动机的转速而实现的,也就是说在交流异步电动机中,电机的转速n与电源的频率f成正比,所以在进行电机异步频率的改变中,可以通过调节输入电源的频率以及改变电机的同步转速而实现,这也就是所谓的交流异步电动机变频调速的原理。

(二)交流异步电动机变频调速技术控制方法。在交流异步电动机变频调速中最基本的控制方法则为 恒定控制。这种控制方法通过改变变频器输出电压频率与电压幅值而实现调速,让整个电机的频率保持在稳定的状态内,使得电机的效率以及功率保持恒定。并且在控制的方式上也会随着运行频率基频的不同而控制状况不同。具体来讲,主要有下面的两种控制调速状况:

1.基频以下的变频调速。基频以下的变频调速又可以成为恒磁通变频调速,这种调速是 比恒定调速在基频以下的调速,所以当频率较低的时候,定子的抗压都不能够被忽视,所以这种变频后的机械的性能应该如下图所示:

如图所示,我们可以看出,当电机向低于额定转速n0方向调速的时候,电机会保持原来的机械特征,并且转矩也会随着电机转速的下降而减小,这就会让电机的负载能力下降。这也是变频调速的缺陷的一个反应。所以往往为了提高电机的负载能力,则使用 转矩补偿法,来增强交流电动机变频调速的使用性能。

补偿法是在电机频率降低的时候,采用提高电压的方法来使得磁通量保持恒定,从而让电机的转矩能够得到回升,以此来提高电机的变频调速使用性能。一般而言,进行补偿后的电动机机械性能曲线图如下所示:

2.基频以上的变频调速。交流异步电动机基频以上的调速方式,属于恒功率的调速方式,在进行变频调速之后的机械的性能曲线图如下所示:

我们可以看出,电动机在基频以上进行调速的时候机械特性曲线工作段的斜率逐渐的增大,使得机械的特性变软。使得机械在一个比较恒定的状态下进行工作。

四、总结

通过以上对于交流异步电动机变频调速技术的分析,我们可以看出这样的一种变频调速的控制方式虽然说给电动机的调速带来了很大的方便,使得操作也变得简单,但是在其控制的过程中还是存在着低速性能差的缺陷。所以,在进行交流异步电动机变频调速中一定要加大对技术的研究,弥补这些缺憾,从而让变频调速技术变得更加完善。

参考文献:

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[2]程林贵.交流变频调速技术的应用及注意的问题[J].中国科技博览,2010,33

交流变频技术 篇4

高炉探尺在冶炼实际生产中起着至关重要的作用, 如何提高探尺的控制精度是当前自动控制技术需要面对及解决的问题。传统的高炉探尺控制多采用直流电机和直流装置, 依靠直流电机抱闸及速度继电器实现对探尺重锤的提升和下降, 特性稳定, 转矩特性好, 控制方式简单, 但应用过程中也表现一些缺点:机械抱闸装置动作频繁, 直流控制系统故障率高, 造成直流电机维护量大, 设备投资大, 探尺曲线失真度高, 恢复生产困难;继电器性能不稳定, 导致重锤下降过程中超速埋进料面, 造成探尺过载故障, 使重锤脱落。探尺在高炉生产过程中发挥的作用越来越大, 一旦出现故障将会造成高炉停产, 严重影响生产。为适应高炉顺利生产及长远发展需求, 高炉探尺采用矢量变频系统控制, 通过与PLC通信实现准确驱动控制, 可精准地检测炉内料面的位置, 为操作人员提供准确的布料指令, 有效提高了探尺控制精度和数据的可靠性, 从而为高炉炉况的稳定性提供了依据, 减少了工人劳动强度, 提高了生产效率, 减少焦炭能耗。

1 高炉探尺工艺

1.1 探尺工作原理

探尺是一种检测高炉内部矿石与焦炭料面的装置, 由金属链条、重锤组成, 挂在一个由电机、减速机、链轮及抱闸装置所组成的机构上。高炉内的料位随着炼铁生产的进行而不断变化, 探尺工作后, 探尺重锤在电机的反向电磁力矩作用下缓慢下降, 电机有一个相对大一点的电流流过, 当重锤接触到高炉内的物料后, 重力减小, 电机电流也会突然变小, 检测电路根据该信号的变化, 就可计算出这一过程中重锤下降了多少米, 从而知道高炉内料线的位置。整个监测过程是通过对卷扬机的控制实现的, 探尺的工作方式可分为放尺操作、扶尺操作及提尺操作。探尺若要运行稳定, 必须满足以下工艺要求:探尺放尺速度应均衡;准确检测料面位置;探尺随着料面下降而下降;提尺速度快且准确;当探尺达到上限位时能自动停止;料位位置必须实时在监控机上显示。探尺控制系统结构如图1所示。

1.2 探尺工作运行控制过程

探尺工作运行过程:控制器系统发出探尺动作命令, 同时给定电机放尺频率, 电机带动重锤上升或是下降, 电机运行时驱动力矩与探尺重锤及链条的重力力矩方向相反, 与重锤运动方向相反;变频器发出反转输出, 同时控制抱闸打开, 变频器处于速度闭环调节状态, 重锤以一恒速下落或上升, 提尺时以高速运行, 当达到某一设定位置时, 降低探尺提升速度, 确保探尺提升位置的准确性;当探尺到达等待位置时, 抱闸闭合。力矩的检测和改变依靠变频器内部参数设定实现, 设定方法简单可靠, 探尺运行控制如图2所示。

2 系统硬件选型

(1) 采用性价比较好的SIEMENS公司6SE70系列交流变频控制系统, 矢量开环控制;采用三相交流异步电动机, 参数为:额定功率2.2k W, 额定电压380V, 额定转速965r/min, 额定电流6.6A。

(2) 电机主轴上的编码器选用25位多圈绝对值型格雷码编码器, 通过DP总线和PLC控制系统通信, PLC控制系统计算编码器转的圈数, 换算成探尺的运行位置, 并把运行位置信号反馈于程序中参与探尺运行控制。

(3) 由于探尺是位能性负载, 其下放的动能不能通过变频器回馈给交流电源, 为实现探尺位置的准确测量, 需另设一主令控制器, 检测各个极限位置。

3 高炉探尺矢量变频控制的实现

高炉探尺采用无速度传感器开环矢量控制。在直流电机轴端安装增量码盘作为位置检测元件, 减速机轴端接多圈绝对值编码器, 信号经高速计数器反馈到PLC, 经PLC计算探尺的运行位置, 作为探尺的控制信号依据。PLC与变频器之间通过DP线进行通信。PLC发给传动变频的控制信号主要有:提尺信号、放尺信号、故障复位等控制命令。根据生产工艺操作要求, 以及通过变频器给定的力矩大小和运动方向, PLC发给变频器控制命令, 实现对探尺运动的精准控制, 变频控制系统结构如图3所示。

4 结语

在莱钢高炉实际运行表明, 高炉探尺自动控制系统解决了传统探尺设计存在的不足, 系统运行稳定, 控制灵活, 满足高炉工艺生产要求, 提高了高炉冶炼效率。

参考文献

[1]吕伟, 曹建东, 吕红芝, 等.直流调速装置在高炉探尺控制中的应用[J].山东冶金, 2010, (03)

[2]范杰, 李宁.基于矢量控制技术的高炉探尺传动系统在高炉中的应用[J].金属世界, 2009, (03)

防爆变频技术门槛 篇5

1、安全保障 门槛

A、煤矿井下有瓦斯、一氧化碳，且温度高，电气设备所有地方必须经过本质安全认证，虽然国家出台文本标准，但是没有三年以上经验，很难保证取证一次通过，而每次排队取证的时间都长达半年以上。

B、煤矿井下有生产数据监管系统，变频装置会产生电磁干扰，很容易造成生产数据瘫痪，在此方面无井下经验，不能在设计变频时避免，产品是无法使用的。

2、稳定性门槛

A、对所有产品，特别是工业用产品，稳定的重要性甚至高于性

能，而稳定绝对不是凭空而就的，没有长期行业开发背景，以及多套蓝本产品为依据，不可能出好的产品。而普通变频同煤矿井下防爆变频是完全不同体系下的东西。

B、煤矿井下封闭，再加上防爆壳体，再加上壳体越小越好，逆

变、整流大量热量无法散去。当然很多厂家外协散热装置，但是是否可以保证长期有效，必须有多年经验，否则电容、电阻等器件会造成稳定性崩溃。

3、负载适应性 门槛

A、防爆变频要适用于煤矿井下设备，如提升机、皮带机、采煤

机、对旋风机等等，煤矿井下设备同井下普通设备不同，要对煤矿设备负载有所了解才能有针对性的开发。

B、变频程序和算法的设计也需要适应于煤矿井下各类电机设

备。

4、大多数厂家如何迈过门槛

大多数从事这个行业的厂家都是煤矿研究院管这个的或者是原来煤矿的，他们知道这个是趋势利润超高，他们一般首先出钱由其他厂家OEM取证，然后加价卖，由于用了自己的牌子，经过时间积累他们或者同类似汇川合作或者花大价钱自建团队，逐步形成了规模化公司。

总之，煤矿井下防爆变频，需要有多年煤矿井下防爆设备开发经验，加上变频器开发经验，加上对煤矿井下负载、情况的长年经验才能做这类设备。

其他门槛：

1、时间门槛：鞍山荣信开发新产品的时间是18个月，它是有

变频技术和防爆经验的。

2、财力门槛：MA认证对注册资金、厂房、实验设备人员资

质数量有硬性规定。

电控厂的优势：

1、注册资金、场地、生产齐备。

2、电控厂有PLC电控自动化配套。

交流变频技术 篇6

摘要：在北极区蕴藏着丰富的石油、天然气资源，由于其特殊的低温环境使得开发难度大，对钻机各方面的性能要求更高。目前我国生产的钻机一般适用条件是温度不低于-20℃的工作环境，不能满足工作环境温度

－45℃地区的使用要求。绞车作为钻机的核心部件，担负着起下钻具、下套管、控制钻压、处理事故、提取岩芯筒、试油以及井架和底座起升下放等各项作业，其性能好坏直接影响钻机的钻井效率。江汉石油管理局第四机械厂研制开发了ZJ50DB低温轮轨钻机，已经在俄罗斯西伯利亚北极圈内作业，通过了-45℃工作环境的考验，性能稳定，为该钻机研制的交流变频两档绞车得到了成功应用。

关键词：交流变频；低温钻机；两档绞车；传动系统；两档齿轮减速箱；自动送钻装置

中图分类号：TE922 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0040-03

目前我国生产的钻机一般适用条件是温度不低于－20℃的工作环境，不能满足工作环境温度

－45℃地区的使用要求。由于低温使用环境对钻机金属结构件、橡胶件、电器原件、信号原件、流体介质、制造工艺、操作环境等的性能都产生极大的影响，使得研制开发适合－45℃使用的低温钻机有着独特的意义。绞车是钻机的核心部件，直接决定钻机的钻井效率，要求其性能好、启动平稳、调速范围广、过载能力强、功率利用率高、电机无电刷火花隐患等独特优势，重要的一点还必须满足特殊环境下的使用要求。

为了满足俄罗斯－45℃低温环境下钻丛式井的要求，钻深能力5000m，特研制开发了ZJ50DB低温轮轨钻机，为该钻机研制的交流变频两档绞车，经过了－45℃工作环境的考验，性能稳定。本文结合常规ZJ50DB钻机的成熟技术，研制一种交流变频电机驱动的两档单滚筒绞车，满足环境温度－45℃条件下的使用要求。

1 传动原理及技术参数

1.1 传动原理

为了满足ZJ50DB低温轮轨钻机最大钩载3150kN和最大钩速达到1.5m/s以上的使用要求，同时实现65m外远程控制绞车起升井架，确定两档绞车配置2台800kW交流变频电机、1台两档齿轮减速箱、1台单滚筒轴总成、1套液压盘式刹车和1台45kW自动送钻装置。传动原理如图1所示：

1，3.交流变频电机 2.两档齿轮减速箱

4.液压盘式刹车 5.主滚筒 6.绞车架及护罩总成

7.推盘离合器 8.自动送钻装置

图1

绞车共分2个传动系统，即由2台800kW交流变频电机为动力的主传动系统和由1台45kW交流变频电机为动力的自动送钻系统。整个绞车独立成撬布置，保证运输要求。

主传动系统构成：绞车由2台800kW、0～2300r/min的交流变频电动机经过1台两档两级齿轮减速箱后，动力合并，同步驱动主滚筒轴，绞车整个调速过程及同步控制完全由主电机交流变频控制系统操作实现，具有零转速悬停、下钻能耗制动功能。

自动送钻系统构成：自动送钻由1台45kW的交流变频电动机驱动，经过大扭矩、大传动比的减速机后，通过推盘离合器将动力输入到两档齿轮箱送钻输入轴，满足提升最大钻柱重量的要求。

1.2 技术参数

绞车输入功率 2×800kW

快绳最大拉力 340kN

档数 2正2倒（无级调速）

钩速 0～1.63m/s（高速档） 0～0.91m/s（低速档）

滚筒直径×长度（开槽） Ф685×1386mm

适用钢绳直径 Ф35mm

主刹车形式 液压盘式刹车（风冷）

辅助刹车形式 能耗制动

刹车盘直径×厚度 Ф1570×76mm

自动送钻电机功率 45kW（交流变频）

自动送钻速度 0～0.0138m/s

绞车外形尺寸 7460×3205×2530

绞车总重量 38000kg

2 提升特性分析

根据配置的电机功率，绞车传动原理以及钻机游吊系统特性及计算方法，绘制出绞车工作时大钩负荷和大钩速度之间的特性曲线，如图2所示：

图2 绞车工作特性曲线

根据交流变频电机特性，由图2可知，提升特性曲线分为3个区域：恒扭矩区、恒功率区和降功率区。

绞车在低速档（I档）时，大钩速度范围0～0.91m/s，当钩速在0～0.28m/s范围内时，为恒扭矩区，大钩载荷为3743kN，保持恒定值，在电机不过载时，可以满足起升最大载荷3150kN的使用要求，如果利用电机过载（通常电动机和变频器允许过载1.5倍），大钩的提升载荷更大，绞车可以利用这段曲线来处理井下事故、下套管以及起升井架。当钩速在0.28～0.57m/s范围内时，为恒功率区，可以提升的载荷为1875～3743kN。当钩速在0.57～0.91m/s范围内时，为降功率区，对钻井要求偏低，一般不用。

绞车在高速档（Ⅱ档）时，钻机的工作范围较宽，大钩速度范围为0～1.63m/s，大钩速度在0～0.51m/s范围内时，为恒扭矩区，可以提升的载荷为2089kN，满足提升最大钻柱重量1600kN的使用要求，当钩速在0.51～1.01m/s和1.01～1.63m/s范围内时，分别为恒功率区和降功率区，通常用于绞车空吊卡解卡工作。

3 结构及特点

3.1 结构

交流变频低温钻机两档绞车为撬装结构，主要由交流变频电机、液压盘式刹车、主滚筒、两档齿轮减速箱、自动送钻装置、离合器、联轴器以及加热装置等组成。主动力由2台800kW的交流变频电动机经联轴器同步输入齿轮减速箱输入轴，经两档两级齿轮减速后传给滚筒轴，主刹车采用四开两闭的液压盘式刹车，辅助刹车采用能耗制动，绞车同时还配备了独立的自动送钻装置，由一台45kW的交流变频电机驱动，经大传动比的立式减速机和推盘离合器后，将动力传入齿轮减速箱输入轴端，再经过两档齿轮减速箱一级减速后带动滚筒轴完成自动送钻过程。

3.2 特点

为了满足－45℃环境下正常作业的要求，绞车的部件选用了低温材料，并采取防护保暖措施。对受力件，如滚筒轴、齿轮箱轴、绞车撬座、刹车盘及钳架、齿轮箱体、电机外壳等，均采用耐低温的材料，并对材质取样做低温冲击功试验。板材及壳体件均采用Q345E，轴类采用40CrNiMoA，要求Q345E的板材以及型材－45℃低温冲击功平均值Akv≥34J，单个值不低于27J，经检验合格后方可使用；轴类材料要－45℃低温冲击功平均值Akv≥42J，单个值不低于34J，经检验合格后方可使用；焊接部位采用特殊工艺处理，所有橡胶密封件均采用耐低温的材料，选用的润滑油和润滑脂必须满足低温环境下的使用要求，同时在油箱内安装了加热装置，保证绞车能在－45℃的环境下正常

作业。

绞车配置两台主电机互为备用，当一台电机出现故障时，另外一台仍可正常工作；配置两档齿轮箱，满足不同钻井工况的使用要求，不同的工况选择不同的档位，通过手动实现换档，当处理井下事故、下套管以及起升井架底座时选择低速档，当仅需要提升下放钻柱或者空吊卡解卡工作时选择高速档，在同一个档位下绞车变速过程完全由主电机交流变频控制系统操作实现。在同一档位下，大钩的速度完全依靠交流变频控制系统完成，对电机进行无极调速，实现完成起下钻杆和解卡的目的。自动送钻减速机具有自动送钻、应急和起放井架的多重功用，在钻机搬家、没有电网和发电机组供电时，使用小型的应急发电机组就可以完成井架和底座的起放等搬家安装工作，节约搬家时间；简化绞车结构，提高了传动效率，结构更加紧凑，绞车重量与直流绞车相比，降低了30%。自动送钻减速机还可以实现65m外远程控制起升井架。

4 现场应用

已经有8台ZJ50DB低温钻机在俄罗斯西伯利亚北极圈内作业，经过了－45℃低温环境的考验，两档绞车各项指标均满足使用要求，性能稳定，反应良好，创造了较好的经济效益。当然，对于局部出现的漏油和轴承损坏问题，经过更改密封型式和更换进口轴承，已彻底得到解决，总体上受到了俄方用户的欢迎。

参考文献

[1] 李继志．石油钻采机械概论[M]．北京：石油大学出版社，2004.

[2] 汪金桃．低温钻机金属材料性能与工艺研究[J]．机械与电子，2008，（3）：65-67．

[3] 张力，周海领．基于现代设计理论与方法的JC50DB交流变频单轴绞车的研究[J]．机械与电子，2011，（3）：117-120．

[4] 周天明，彭勇，贾秉炎，陈思祥，赖笑辉．JC-90DB两挡齿轮传动单轴绞车设计分析[J]．石油机械，2008，（12）：35-37．

作者简介：何江海（1977-），男， 高级工程师， 长江大学机械学院工程硕士研究生在读，研究方向：石油钻采机械绞车和传动设计。

交流变频技术 篇7

1.1应达到规定的工艺标准

在进行轧制钢铁工作之前,应当先对轧机进行相关的专业性检查。确保下一步工作中将要用到的轧钢机的功率、转动速度、转动范围、可控区间等方面顺利进行。观察在检查工作中轧机所达到的最大功率值,这样能够帮助我们快速获取轧机的过载能力。与此同时,还要认真观察,记录机器是否会出现逆向运行的情况,以及机器的转动能力,运行时的平均功率是否正常等等。

1.2传动装置的数据需求

传送系统是机器的重要组成部分之一。应当通过科学合理的手段,精确控制其运行速度,保证工作精度,减少由于低级错误而导致的不必要的麻烦。

1.3顺应电网的具体规定

电机和相应的电力电子变换器也应当做到顺应国家电网的具体要求,时刻注意它们在工作进程中对国家电力网络的注入功率是否达到规定标准。

1.4实现其自动化能力

传动系统以及轧钢机的发展同样也应该跟上时代发现潮流,不断增强其通讯接口的标准性、优质性、对外开放性。此外,还要将系统的信息收集能力、管理能力、传播能力等等考虑在内。

1.5经济性要求

在判定一个传动系统是否经济实惠时,最为直观的数据就是企业位置所付出的经济压力,除此以外还包括企业在使用该系统时所损失的运行费用等,这些都是其经济性能的判定基础。

2轧机主传动交流调速技术比较

2.1交-交变频调速传动系统

这类调速技术实际上就是由直流调速技术不断转变而来的,在他的主要回路上使用的是一种名为相控晶闸管的设备。在通常情况下,在对于6相变频的使用时,经常采用3组反并联的变压器对其进行电力供应。以此类推,在12相变频时往往采用的就是6相变频关联的方式进行电力支持。这种传动系统最为明显的就是在电网工作时的频率以下进行工作。另外交-交变频系统也具有许多的优点:在它的电流供应过程中,它是并不会参与其中的,减少了电力资源的损失。此外,它还具有占地空间小、运行效率高、波形优良、价格低等等主要优点。而且采用这类变频可以有效的解决无环流交-交变频系中经常出现的功率低下、频率不足、波形污染严重等等致命性缺点。当然他也有不足之处,尤其是它们的闸晶管的供电方式是不同的。这种方式除了可以对电源处的无功分量进行有效控制,还能够提高变频系统的输出电压,提升频率等。另外,它还存在传动系统有效率低下,安装复杂,费用高,占有空间大等特点。

2.2负载换流变频调速系统

由一个直流耦合电抗器、一台整流变压器、一套电源测自然换流闸晶管整流器以及一套电动机侧负载换流晶闸管逆变器组合而成的系统被称为LCL系统。是通过同步电机转子过激磁的容性无功率,进而来实现晶闸管换流。它的输出电流和输出电压分别由电动机测逆变器和电源侧整流器进行控制。LCI系统是属于交-直-交变频系统的一种,便于四象限的运行,能够满足对其对输出频率的具体需求。但由于在电流的输出方面,是呈现出层次性的,而且其电流波较大,低速时,它的力矩脉动同样是较大的。所谓的低速,也就是在它的转动速度小于百分之十时,更加明显。在一般情况下,LCI系统能够控制的速度范围是在一比十。为了降低输出力矩的脉动,大型LCI系统通常采用12相供电方式。在这样的脉动能力和速度控制之下,通常是没有办法达到相关的工艺要求的。

2.3交-直-交三电平变频传动系统

伴随着科学技术的进步,一些电流较大、电压值较高的电子器件的被研发出来,例如GTO、IGBT等元件。交-直-交的变频系统在它的变频调速方面也在不断的向着大容量的方向发展。这些大电流、高电压的电子器件,在与一些传统的器件相对比时,可以发现在使用了可自关断的半导体原件之后,达到了节约资源、节约费用、结构简单、使用方便、工作效率高等优点。PWM作为现代轧钢机最为主要的传动系统,三电平结构是其最长使用的结构。在PWM的作用之下,可以将调速的控制在一定的范围之内,此外还能够把电流波量控制在百分之四以下。这样以来,能够对实现其工作效率的提高、费用降低、能量的再次利用起到重要作用。

3我国当代的具体发展情况

在经济飞速发展的现代,大众对高质量生活的需求越来越强烈,现代化建筑规模也越来越大。在这样的形势之下,交-交变频系统的使用依旧十分普遍,因为这种系统不仅成本低,还具有很多特有的优越之处;相反,另外一种系统的价格较高,在最出的购买与使用中需要相关单位承受较大的经济压力。但是它同样也有着自己的优点。比如说,它的性能相对于交-交变频系统来说则更加的优越,并别还能省去无功补偿的使用,这样以来在为企业节约了资金资源之外还节约了大量的企业的占地面积。另外在使用过程中它还比交-交变频系统有更强的节能性。企业是否拥有交-直-交三电平变频系统是判定一个钢铁企业也是否迈向现代化的重要指标之一,还是一个钢铁企业的综合实力的体现。对于轧钢机的控制系统的研究问题上,我们涉及了电机学、电子学、自动化、计算机科学、数学计算等准多学科。在过去的较长一段时间里,我们国家在轧钢机的控制系统等核心技术上,都是需要依赖进口的。因此,在较长一段时间内,外国企业对我国轧钢机控制系统的产业实施了技术以及市场垄断。在关于三电平整流以及逆变主要回路的结构上,对PWM这一重要理论的积极研究以及使用问题上逐渐成为了我们关注的焦点。我国在使用DPS对于变频系统的控制上逐渐走向成熟化。这样以来,不但能够打破国外技术对我国经济以及市场的垄断,还能够为自身的进步以及发展做出奉献。

摘要：随着社会的不断进步,钢铁需求量也在稳步提升。但是由于钢铁的轧制技术种类繁多,不同种类的技术手段对于电控系统的需求问题上,往往会有不同之处,钢铁企业中轧机的电动传动问题的解决上呈现出了多样化。本文将相关措施进行了科学规划与统计,并对其优劣之处加以比较。此外,还将对我国当代一些运行功率较大的调控系统的使用以及发展情况进行简要分析与评价。

关键词：轧机主传动,交流变频传动技术,发展

参考文献

[1]李华德,主编.交流调速控制系统[M].电子工业出版社,2003.

[2]刘涛.一种无回馈交流变频主电路的分析[J].电气应用,2010(08).

交流变频技术 篇8

1 PLC概述

1.1 PLC含义

PLC (Programmable Logic Controller) 中文名称为可编程逻辑控制器, 是一类具有可编程功能的存储器, 主要用于执行程序的存储、逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等用户所发出的操作指令, 并且可以通过现代化控制模块来实现设备的有效控制, 从而为用户提供服务[1]。目前PLC应用范围日渐多样, 在日常生活中, 电梯运行控制是较为常见的应用形式。

1.2 PLC特点

随着研究的不断深入, PLC所具有的特点逐渐被挖掘出来。本文在总结当前既有研究成果并结合本学科所学知识后将其特点总结如下:

(1) 操作简便性。相较于传统的逻辑控制单元, PLC采取了更加直观清晰的梯形图、逻辑图以及相对较为简单的编程语言来对逻辑控制器执行程序进行编写, 从而有效解决了从业人员需要大量的计算机基础知识以及高级语言编程的弊端, 加之控制单元研发周期大幅缩短, 使得整个现场调试过程更加快捷。在对其修改时可以通过程序调整的方式而不用拆开整个系统, 使得其操作便捷性特征更加明显。

(2) 效费比高。相较于传统的继电器控制系统只能控制数量有限的电气设备, PLC自身内部存储着成百上千个可以供使用者进行编撰的逻辑单元, 并且还可以通过通讯链接的方式将一套PLC控制系统的所有控制组件进行统一集中管理, 在大幅降低成本的同时, 提高了其实用性, 效费比高的特征一览无余。

2 PLC控制交流变频调速控制系统运行原理

PLC控制交流变频调速控制系统在实际应用过程中其工作程序通常可以分为以下三个步骤:输入采样、操作程序执行以及输出刷新。当上述三个步骤均被控制系统完成则为一个扫描周期。在整个PLC控制交流变频调速控制系统运行过程中可以以预定的扫描速度反复执行扫描周期的操作。其具体工作原理图相见图1所示。

当PLC控制交流变频调速控制系统输出端口与输入端口相连接而形成一个闭合回路时, 系统内部与二者相对应的COM以及19#变频器操作口将会形成一个信号公共端。而在信号公共端被激活的情况下, 其与下面的25#、26#、27#端口就形成了对PLC控制交流变频调速控制系统状态的有效控制。当12#、13#端口与整个控制系统相连接之后, 变频器内已经存储的操作信号将会被PLC控制系统所接收, 从而构建变频器与PLC控制系统的连接通道, 信号即可以通过该通道实现实时交互[2]。

但是在系统设计过程中需要注意电梯上下行优先级的问题。同时其设计的思想应符合电梯的实际运行需求。为了能够保证PLC控制交流变频调速控制系统下的电梯正常运行, 其所采用的编程方式应按照上行优先、上行次优先、下行优先、下行次优先合理选取[3]。由于高层住宅层数较高, 在相同的时间段可能同时存在上行与下行需求的用户, 甚至在同一时间段, 如:上下班高峰时期, 则短时间内PLC控制系统就将会收到大量脉冲信号。此时PLC控制交流变频调速控制系统针需对同一时间段的电梯使用需求做出有效回应, 自主选取最佳运行方案, 如:上行或下行等, 从而提升电梯控制系统运行效率, 使得更多用户需求得到有效满足。

3 PLC控制交流变频调速控制系统的调试

PLC控制交流变频调速控制系统的调试主要分为安装调试与模拟调试两种, 其各自调试内容如下:

3.1 PLC控制交流变频调速控制系统安装调试

安装调试主要是对整个控制系统与电梯相连接之后的实际运行效果进行评估, 以保证电梯的正常使用。首先, 需要工作人员将各种仪器进行组装, 并且检查各个部件是否已经安装到位, 其自身的参数是否符合电梯运行需求。当所有准备工作完成后方可以进行安装工作。安装过程中应注意电梯接触器、空气开关以及PLC控制系统之间的空间距离, 避免相互干扰的情形发生[4]。所有电梯的组件应依次按照顺序安装, 严格禁止顺序不明的安装工作, 以保证电梯运行具有较高的安全系数。

3.2 PLC控制交流变频调速控制系统模拟调试

模拟调试主要是在各种复杂条件下对整个控制系统运行情况进行测试, 其主要的调试方法为取消系统自动控制, 将手动按钮与PLC控制系统输入端相连接, 采取手动信号输入的方式进行调试。此时测试人员需要观察整个系统在手动操作脉冲信号发出后是否及时做出了反应, 并且其反应速率如何。假如手动输入的信号为上行, 而电梯则沿着高楼层向底层运行, 或者电梯显示数值与楼层不符, 则应及时查找控制系统存在的问题并予以有效解决, 以确保相应问题不会在电梯实际运行中发生。

结论:综上所述, 随着PLC控制技术的日臻成熟, 其所具有的应用价值也将会得到进一步开发。此次本文针对PLC控制交流变频调速控制系统的应用研究, 不仅顺应了当前各个领域的使用需求, 同时还能够丰富相应研究内容, 希望能够推动该控制系统的进一步推广。

摘要：交流变频调速控制系统在当前社会经济生产生活中较为常见并且其所发挥的作用与日俱增。然而, 随着我国城镇化进程不断加快, 高层住宅数量激增, 对于电气设备及系统的应用需求日渐高涨。如何将PLC控制交流变频调速控制系统更好地应用在实际生活中, 提高建筑的使用价值, 更好地服务于社会成为当前重要的研究议题。为此, 本文将以高层电梯为例, 从PLC特点及工作原理入手, 探讨PLC控制交流变频调速控制系统调试内容以及在实际中所具有的应用价值, 从而为该技术及系统的推广使用提供帮助。

关键词：可编程逻辑控制器,交流变频调速控制系统,工作原理

参考文献

[1]任超.如何应用PLC控制交流变频调速控制系统[J].电子制作, 2013, 11 (04) :12-13.

交流变频技术 篇9

随着电力电子技术的发展,交流变频技术已经非常成熟。基于交流变频原理的感应耐压试验仪是将新技术应用到高压试验设备中,它的优点是易于控制,参数调整方便高效,可以实现输出电压0~380 V连续可调,输出频率30~300 Hz连续可调,能够实现电压互感器的感应耐压试验和励磁特性试验。本试验仪代替了传统电磁感应原理的三倍频发生器,可以节能30%以上。克服了三倍频发生器噪声大,发热大,设备笨重等缺点。本文以电压互感器作为试验对象展开介绍,该试验仪同样适用于变压器试验。

1 感应耐压和励磁特性试验

1.1 试验的基本内容

感应耐压就是在电压互感器的低压侧施加高于额定电压的电压,在高压侧感应出高电压,达到检验高压侧绕组绝缘强度的目的。国家标准(GB50150-2006)和国际电工委员会(IEC)标准中规定的“感应耐压试验”是专门用于检验电磁式电压互感器(变压器)纵绝缘性能的测试方法之一[1]。感应耐压试验的关键是对试品提供频率高于50 Hz的电源,确保试验电流小于低压侧绕组额定电流。

励磁特性试验(即空载试验)在电压互感器低压侧绕组测量,电源频率50 Hz,测量电压为低压绕组额定电压的20%、50%、80%、100%和120%,记录相应的稳态电流值。对于中性点直接接地的电压互感器(N端接地),电压等级35 k V及以下的电压互感器最高测量电压为190%Um(Um=1.15 Un,Un为额定电压);电压等级66 k V及以上的电压互感器最高测量电压为150%Um。在上述情况下铁芯不饱和则产品合格。

1.2 试验的必要性

励磁特性试验可有效的检测电压互感器是否选用了高饱和特性的铁芯。当前电网中负荷情况越来越复杂,负荷闪变、谐波等暂态因素增多,可能引起电磁式电压互感器与电网其他元件的铁磁谐振,导致电网发生过电压。最常见的电压互感器运行故障为高压熔断器熔断,谐振是此类故障的主要原因之一。不仅如此,铁磁谐振会导致电压互感器铁芯饱和,产生大量的热量,如果热量长时间积聚,将烧毁电压互感器。所以励磁特性试验是检验铁芯是否合格的重要手段。

感应耐压试验前后的励磁特性试验数据对比,可有效检测出互感器绕组是否有匝间短路、过热、闪络、振动等不良现象,使缺陷提前暴露,以免造成设备运行事故。匝间短路形成的环流会增大空载损耗,使空载电流增大。对于分级绝缘的电压互感器而言,感应耐压是其必不可少的试验手段。

2 感应耐压试验仪的设计

现代工业中,交流变频技术应用的主要领域是电机控制和变频电源,近几年也被应用到一些检测设备中。交流变频技术作为一种新的工作原理应用在感应耐压试验仪中是完全满足技术要求的。因为电力电子开关器件控制方法的改进,变频试验仪可输出标准的正弦波电压,所以完全能够满足电压互感器感应耐压试验和励磁特性试验的要求。并且采用方便操作的单相电源输入,实现电压、频率的准确、宽范围输出。相比三倍频发生器具有成本低,重量轻,易于控制,节能等优点。

为满足电压互感器试验要求,试验仪设计功率为2 k W,输入电压为单相220 V,输出电压范围从0~380 V连续可调,调压步长0.1 V,变频范围从30~300 Hz,变频步长为0.1 Hz,仪器整体测量精度达到0.5级。

2.1 主电路的设计

试验仪采用交-直-交变频电路[2],由整流电路、滤波稳压电路、逆变电路、隔离变压器依次连接构成,如图1。

2.1.1 变频电路设计

输入端通过交流接触器接入整流部分,实现延时启动,以减小电源合闸瞬间对滤波电容器C的电流冲击。采用单相桥式整流,由4个电力二级管组成。当电网交流电经过整流并在LC滤波电路上滤波稳压以后,进入后续逆变环节。逆变部采用特定谐波消除脉宽调制单相全桥逆变,输出脉冲宽度在1~60μs内变化。由于IGBT1、IGBT4的触发信号相同,故控制单元输出直接接入这两个IGBT栅极,IGBT2、IGBT3的触发信号恰好和IGBT1、IGBT4信号相差半个周期的时间,故通过加入半个周期的时间延时后接入栅极。

2.1.2 滤波电路设计

本试验仪有整流后LC滤波电路和隔离变滤波单元两部分。LC滤波元件参数的选择与开关频率有关,因为IGBT工作在开关状态时,工作频率大于15 k Hz后开关的损耗将大大增加,效率降低。综合考虑LC滤波电路,匹配适合的电容电感,起到滤波和稳压的作用。从理论上来说,SHEPWM控制的单相桥式逆变器能产生标准的正弦电压,但是实际的瞬时输出电压并不是标准的正弦波,而只是它在一个采样周期中的平均值为正弦波,实际上输出电压是SHEPWM调制波。因此,必须经过滤波才能获得期望的正弦量。由于隔离变压器为阻感性负载,负载本身可起到滤波的作用,使得SHEPWM调制波在电磁感应的作用下变成冲量相等的标准正弦波。

2.2 控制电路的设计

控制电路是感应耐压试验仪性能好坏的关键,它包括ARM控制芯片外围电路,功率器件的隔离驱动电路,电流、电压和功率检测电路,保护电路等,如图2。

2.2.1 控制器及控制方法

变频单元中逆变环节的脉宽调制方式对电源性能来说是非常重要的。控制方法不仅决定了输出电压波形的质量,还对减少系统开关损耗和提高系统效率起着至关重要的作用。载波比对输出波形有重要的影响。若采用同步SPWM调制方法,当载波比较低时,将会产生低次谐波电压。本系统调频范围较宽,而且感应耐压试验对输出波形要求较高,故采用SHEPWM可消除逆变输出电压的低次谐波,通过开关时刻的优化选择,控制IGBT的开关时刻[3]。控制器采用ARM芯片,结合特定算法得到相应的开关角度信号,产生控制逆变的SHEPWM脉冲。此种算法使控制更加高效,而且根据试验的实际情况可以便捷地设定需要消除的谐波项,适应多种设备的试验。SHEPWM在交流变频中应用有以下显著优点[4]:

(1)在确定了试验电压频率情况下,可以通过调节参数来得到较高的基波电压,消除特定谐波,提高直流电压的利用率,减小电流纹波,从整体上提高控制性能。

(2)波形输出要求一定的情况下,利用SHEPWM技术可以得到最低的开关频率,有效降低开关损耗,提高转换效率,在大功率试验中节能显著。

2.2.2 检测单元和保护电路设计

检测单元采用反馈控制,用PI(比例积分)控制器来减小输出电压与参考电压的误差。根据控制方式和试验要求,需要对输出电压、电流、频率和功率进行检测。检测单元采用的电量测试单元准确级达0.5级。

保护电路设计了防止器件击穿的过电压保护,和防止器件过热损坏的过电流保护。

3 感应耐压试验仪的实现

按照主电路和控制电路的设计理念研制出感应耐压试验仪,如图3。国家标准中要求电压互感器感应耐压试验时输入的波形为正弦波。为了实现这个要求,逆变单元的控制方法使用SHEPWM技术,得到SHEPWM电压波形,通过示波器检测到的波形为标准正弦波,如图4。

4 试验仪与三倍频发生器比较

传统的感应耐压试验采用三倍频发生器,其原理为选用低饱和单相变压器接线组成。三台单相变压器原边星型连接无中性线引出,接至三相交流电源,副边开口三角连接,接被试设备。在单相变压器励磁饱和的状态下副边开口三角侧输出电压频率以150 Hz(约占50%)为主,但含有基波和高次谐波。设备体积较大,能量损耗高,电源采用三相输入不易操作,价格较昂贵。

经过工作中的对比发现,应用三倍频发生器现场进行电压互感器感应耐压试验的工作平均时间为30 min,时间大部分消耗在仪器搬运和连接三相电源上,且不具有励磁特性试验功能,若工作现场无三相电源,还需将电压互感器搬运回实验室。而应用本试验仪现场进行电压互感器感应耐压试验的工作平均时间为10 min,可同时完成励磁特性试验,试验仪轻便,单相电源易于接线,小型发电机亦可作为电源。可见基于交流变频技术的感应耐压试验仪为工作带来了便利。

5 试验中的注意事项

对电压互感器进行感应耐压试验时,当试验频率大于150 Hz后,必须考虑容升电压的影响,因此需测量电压互感器高压侧电压。试验仪使用时配备了电容分压器,测量高压侧电压最大值和有效值,保证试验工作的安全性。

被试设备是否合格,需要运用感应耐压试验和励磁特性试验数据进行综合判断。在感应耐压试验前后分别进行一次励磁特性试验(此时试验电压频率为50 Hz),读取空载电流值,并将前后两次试验结果进行比较,不应有明显差别;与同一批次的电压互感器的励磁特性试验结果进行比较,合格的被试设备空载电流值差别很小(在30%以内)。

对大容量设备试验时需要考虑电容电流的影响。感应耐压试验频率越高,被试设备中流过的电容电流越大,直接影响试验仪容量的合理利用。试验仪理想的工作状态是输出的有功和无功均达到最小值,这就需要选择合适的试验频率。当被试品的对地电容很大时,仅依靠降低试验仪的试验频率无法满足要求的情况下,可以考虑在被试设备旁并联电抗器,采用并联谐振补偿的方式将无功容量完全补偿,只剩下有功容量。在并联电抗器电感量匹配的情况下,可实现对电力变压器等大容量设备的感应耐压试验。若与电抗器串联使用,可组成串联谐振耐压试验系统。

6 结语

应用感应耐压试验仪进行电压互感器试验,到目前为止,检测300余台。通过感应耐压试验和耐压前后励磁特性试验,有效地检验了电压互感器的纵绝缘和铁芯质量。满足电气设备性能技术监督要求,保证了电网安全稳定。感应耐压试验仪可有效检验电压互感器的潜在缺陷,降低了互感器在电网中的故障率;与补偿电抗器串、并联使用,可组成串联谐振耐压系统或完成更大容量设备(如电力变压器)的感应耐压试验。该试验仪经济效益和社会效益显著,具有广阔的推广前景。

参考文献

[1]焦学增,王志强.变压器感应耐压测试仪的原理及应用[J].电子元器件,2005(6):34-37.

[2]王兆安,刘进军.电力电子技术(第五版)[M].北京:机械工业出版社,2012:122-143.

[3]陈新,谢少军.用开关点预置SHEPWM控制方案实现变换器调压[J].电力电子技术,2000(2):19-22.

交流变频技术 篇10

近年来,随着微电子技术特别是变频调速技术的迅速发展应用,许多产品的性能得到了极大的提高。微机控制的交流变频调速技术在船舶上的应用也越来越广泛,比如控制起货机的起升机构,控制其起货速度,提高生产率;控制船舶的导航,可以快速灵敏地控制航向;在船舶的推进装置中,利用交流变频调速技术的交流电力推进系统来替代传统的机械传输推进系统,实现船舶作不同速度的前进、后退和转向等各种航行动作,并对船舶在航行过程中的主要运行参数进行实时监控,确保船舶的安全、快捷地航行。

1 交流变频调速技术的原理

变频调速就是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转速,从而达到调速的目的,是无附加转差损耗的高效调速方式。我们经常使用的是交-直-交变频调速器。交-直-交变频调速系统的变频部分主要是由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。整流器为二极管三相桥式整流器,逆变器是大功率晶体管组成的三相桥式电路,它是将恒定的直流电交换为可调电压,可调频率的交流电。中间滤波环节是用电容器或电抗器对整直后的电压或电流进行滤波。交流变频调速技术原理图如图1所示。

从我国船舶设计制造的现状来看,可能采用电力推进的功率规模一般在5 000 k W以下,所以交-直-交变频系统应该是电力推进的主要型式。

2 交流变频调速技术在船舶电力推进系统中具体应用

2.1 船舶电力推进系统

电力推进系统由原动机带动发电机,产生电能,通过配电及功率管理系统以及变频调速系统,供电给推进电动机,再由推进电动机带动螺旋桨。船舶电力推进系统主要由原动机/发电机组、配电站、推进电机、螺旋桨以及控制部分等构成,如图2所示。

2.2 Siemens 6SE71变频器电力推进系统具体设计

交流异步电机的转速n与电源频率f之间的关系为

式中:p——旋转磁场的磁极对数;

s——电机转差率。

从以上函数关系可知,当电机转差率变化不大时,电机的转速与电源频率成正比。因此,如用频率可以平滑调节的供电设备,即可平滑调节异步电机的转速。变频控制器一般就是根据电压随频率变化且满足一定的比例关系而设计成的。

影响发电机投入并联的因素有三个:电压差、频率差和相角差。待并发电机与电网不等时投入发电机,电压差将产生无功的均压电流;频率不等和相角不一致时,频率差和相角差将产生有功的整步电流,所产生的电流力图消除这些差别。发电机投入电网的瞬间,发电机的电抗骤降至超瞬变电抗X,引起冲击电流。差值越大冲击电流越大。发电机投入时应限制这些差值,否则,产生的冲击电流可能危及机组的安全,影响正常供电。

设待并发电机的瞬时电压为为其中下标g表示待并发电机,下标n表示电网,ω表示角频率,ω0g汽表示初相位,ωg=ωn+ω0,δ为相差角,那么,待并机与运行机组(电力系统或电网)之间并车条件可表示为:

1)待并机的电压与电网电压相等,即ug=Un。

2)待并机的频率与电网频率相等,即fg=fn。

3)待并机的相位与电网相位相等,即δ=ωg-φn=0。

若符合上述三个条件,则待并发电机电压相量与电网电压相量完全重合,冲击电流为零,这是准同步并车的理想情况。但实际上,要做到完全满足上述三个条件,达到理想同步是不可能的。因此,只能要求电压差、频率差和相位差都在一定的允许范围之内即可合闸并车。

通常在船舶电站并车操作中,电压差不得大于10%额定电压;相位差一般限制在±15°以内;频率差在0.5Hz以内。在实际设计中,为了不出现逆功现象通常使待并机以正压差、正频差投入,即需要在上述条件的基础上再满足ug-un>0,fgfn>0。船舶电站负载突然发生变化时,如电动机的起动、停车等,原动机(如柴油机)油门尚未来得及变化,使原动机的驱动功率与发电机组负载功率的平衡关系被破坏,引起发电机组转速的变化,从而使电网频率发生变化。

设计采用一台一燃气轮机和两台柴油发电机推进该船舶,其中两台用于加速。它们分别与两台交流发电机直接耦合。另一台燃气轮机驱动一台单输入双输出齿轮装置。该齿轮装置的一个输出端驱动一台18.3兆瓦交流推进发电机,而另一个输出端以900转/分的转速运行并与4000千瓦、8极、450伏、3相交流船舶日用发电机相耦合。船舶日常用电系统可由此获得大部分电力。出航时,出航燃气轮机以3600转/分恒速运行,出航推进发电机和巡航日用发电机的输出功率为恒定60赫。出航推进发电机的电力按规定路线传送给两个功率控制器。这两个功率控制器可将60赫电力转换成频率、电压和相序可调的电力。这种可调电力施加到34500马力、44极、6.3千伏的交流同步推进电动机上。因此,电机可正、倒车任一方向驱动定距桨。紧急倒航时,动态制动电阻瞬时跨接到电动机绕组两端,以便吸收螺旋桨轴的功率。因为两个功率控制器是独立配置的,所以在纯全力控制下,两个推进轴能以不同转速旋转,甚至能以相反方向旋转。高速运行时则应使用两台加速燃气轮机投入运行。因为巡航LM一2500燃气轮机单独运行仅能使船速达21节而这时对应的功率控制器输出频率为42赫,电动机转速为115转分。为了进一步增加船速,须将两个加速机组升到42赫并与其各自的功率控制器的输出同步。然后,可使发电机频率和功率控制器同步升到60赫。这时所对应的每轴轴速为164转/分,功率为34500马力。采用这种运行方式两抽的正车转速是分别控制的在没有返回到巡航方式之前,不能改变旋转方向。在应急情况下,首先借助向动态制动电阻反馈所产生的负转矩使螺旋桨几乎停车。然后功率控制器改变接入电动机的三相交流相序电动机反转,从而实现紧急倒航。其船舶推进系统主回路图如图3所示。

在控制电路方面,控制电路由AC220V及DC24V两种组成的,还有电动机调速电路、电动机脉冲编码器测速电路和电动机温度检测电路直接输入到变频器闭环控制电子板并从其上输出电动机电流和转速的模拟量信号至电表。

在操纵方式上,驾驶室的遥控操纵采用特殊的带有零位、正向、反向开关和操纵调速电位器,变频柜采用就地操纵,有起动、停止、变向、加速、减速5个按钮操作,在柜子面板上还有一个遥控和就地操纵转换开关,是通过变频器的B1CO数据组切换的软件功能来控制柜子上的转换开关。在系统中还设计了较多的电路环节系统,设置了一个联动和分动操纵转换开关方便操纵和防止操纵器的调速不一致,把装置设计放在驾控台上,可实现用一个操纵器操纵两套装置的目的。

其主要的推进控制系统框示意图如图4所示。

3 结束语

随着电力电子技术与微机控制技术的不断革新进步,交流变频调速技术也得到迅速发展,电力推进系统具有布置方便,工作噪声低、节能、操纵灵活、易于实现自动控制等优点,在船舶电力推进系统得到了越来越广泛的应用。它的使用范围已由潜艇、工程船舶扩大到水面舰船,并有逐步取代直接推进之势。Siemens公司SIMOVERTMA STERDRIVES矢量6SE71系列变频器/变频调速柜具有强大的功能能,代表了变频器世界的先进水平,在船舶电力推进系统中起到了巨大的推进作用,Siemens 6SE71系列变频器的成功应用将会对我国船舶动力装置的变革起到较大的鼓舞作用。会促进更多的电力推进船舶的出现。

参考文献

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