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更新時(shí)間:2018-10-23 16:56:34瀏覽次數(shù):376

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SIEMENS  西門子閥門定位器技術(shù)參數(shù)

在直流電動(dòng)機(jī)中,主磁通和電樞電流分布的空間位置是確定的,而且可以獨(dú)立控制,交流異步電動(dòng)機(jī)的磁通則由定子與轉(zhuǎn)子電流合成產(chǎn)生,它的空間位置相對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子都是運(yùn)動(dòng)的,除此以外,在籠型異步電動(dòng)機(jī)中,轉(zhuǎn)子電流還是不可測(cè)和不可控的。因此,異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型要比直流電動(dòng)機(jī)模型復(fù)雜得多,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里,人們對(duì)它的精確表述還不得要領(lǐng)。好在不少機(jī)械負(fù)載,例如風(fēng)機(jī)和水泵,并不需要很高的動(dòng)態(tài)性能,只要在一定范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)高效率的調(diào)速就行,因此可以只根據(jù)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型來設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型如*講中所述,為了實(shí)現(xiàn)電壓-頻率協(xié)調(diào)控制,可以采用轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂品桨?,這就是常用的通用變頻器控制系統(tǒng)。如果對(duì)調(diào)速范圍和起制動(dòng)性能要求高一些,可以采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的方案。本講將分別介紹這兩類基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。

5.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)—通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)


現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流器和由全控開關(guān)器件igbt或功率模塊ipm組成的pwm逆變器,構(gòu)成交-直-交電壓源型變壓變頻器,它們已經(jīng)占據(jù)了全球0.5~500 kva中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場(chǎng)。所謂“通用”,包含著兩方面的含義:一是可以和通用的籠型異步電動(dòng)機(jī)配套使用;二是具有多種可供選擇的功能,適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。
圖5-1繪出了一種典型的數(shù)字控制通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。它包括主電路、驅(qū)動(dòng)電路、微機(jī)控制電路、保護(hù)信號(hào)采集與綜合電路,圖中未繪出開關(guān)器件的吸收電路和其它輔助電路。

 

圖5-1 數(shù)字控制通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖


通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主電路由二極管整流器ur、pwm逆變器ui和中間直流電路三部分組成,采用大電容c1和c2濾波,同時(shí)兼有無功功率交換的作用。為了避免大電容在合上電源開關(guān)q1后通電的瞬間產(chǎn)生過大的充電電流,在整流器和濾波電容間的直流回路中串入限流電阻r0(或電抗)。通上電源時(shí),由r0限制充電電流,經(jīng)延時(shí)在充電完成后用開關(guān)q2將r0短路,以免長(zhǎng)期接入r0影響變頻器的正常工作并產(chǎn)生附加損耗。
由于二極管整流器不能為異步電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)提供反向電流的通路,所以除特殊情況外通用變頻器一般都用電阻(見圖5-1中的rb)吸收制動(dòng)能量。減速制動(dòng)時(shí),異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài),首先通過逆變器的續(xù)流二極管向電容充電,當(dāng)中間直流回路的電壓(通稱泵升電壓)升高到一定的限制值時(shí),通過泵升限制電路使開關(guān)器件vtb導(dǎo)通,將電動(dòng)機(jī)釋放出來的動(dòng)能消耗在制動(dòng)電阻rb上。為了便于散熱,制動(dòng)電阻器常作為附件單獨(dú)裝在變頻器機(jī)箱外邊。
二極管整流器雖然是全波整流裝置,但由于其輸出端有濾波電容存在,只有當(dāng)交流電壓幅值超過電容電壓時(shí),才有充電電流流通,交流電壓低于電容電壓時(shí),電流便終止,因此輸入電流呈脈沖波形,如圖5-2所示。這樣的電流波形具有較大的諧波分量,使電源受到污染。為了抑制諧波電流,對(duì)于容量較大的通用變頻器,都應(yīng)在輸入端設(shè)有進(jìn)線電抗器lin,有時(shí)也可以在整流器和電容器之間串接直流電抗器。lin還可用來抑制電源電壓不平衡對(duì)變頻器的影響。

 

圖5-2 三相二極管整流電路的輸入電流波形
工作電壓:380v, 50hz
工作電流:6a(加載)


現(xiàn)代通用變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路(見圖5-1),其功能主要是接受各種設(shè)定信息和指令,再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工作的pwm信號(hào)。微機(jī)芯片主要采用8位或16位的單片機(jī),或用32位的dsp(數(shù)字信號(hào)處理器),現(xiàn)在已有應(yīng)用risc(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))的產(chǎn)品出現(xiàn),可以完成諸如無速度傳感器矢量控制等更為復(fù)雜的控制功能。pwm信號(hào)可以由微機(jī)本身的軟件產(chǎn)生,由pwm端口輸出,也可采用的pwm生成電路芯片。各種故障的保護(hù)由電壓、電流、溫度等檢測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行分壓、光電隔離、濾波、放大等綜合處理,再進(jìn)入a/d轉(zhuǎn)換器,輸入給cpu作為控制算法的依據(jù),或者作為開關(guān)電平產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)和顯示信號(hào)。
需要設(shè)定的控制信息主要有u/f特性、工作頻率、頻率升高時(shí)間、頻率下降時(shí)間等,還可以有一系列特殊功能的設(shè)定。采用恒壓頻比控制時(shí),只要改變?cè)O(shè)定的“工作頻率”信號(hào),就可以平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。低頻時(shí),或負(fù)載的性質(zhì)和大小不同時(shí),須靠改變u/f函數(shù)發(fā)生器的特性來補(bǔ)償,使系統(tǒng)達(dá)到eg/f1恒定的功能(見*講中有關(guān)內(nèi)容),在通用變頻器產(chǎn)品中稱作“電壓補(bǔ)償”或“轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償”。實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ袃煞N:一種是在微機(jī)中存儲(chǔ)多條不同斜率和折線段的u/f函數(shù)曲線,由用戶根據(jù)需要選擇特性;另一種辦法是采用霍爾電流傳感器檢測(cè)定子電流或直流回路電流,按電流大小自動(dòng)補(bǔ)償定子電壓。但無論如何都存在過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)目赡?,這是開環(huán)控制系統(tǒng)的不足之處。
由于系統(tǒng)本身沒有自動(dòng)限制起制動(dòng)電流的作用,因此頻率設(shè)定必須通過給定積分算法產(chǎn)生平緩的升速或降速信號(hào),升速和降速的積分時(shí)間可以根據(jù)負(fù)載需要由操作人員分別選擇。
綜上所述,通用變頻器的基本控制作用如圖5-3所示。近年來,許多企業(yè)不斷推出具有更多自動(dòng)控制功能的變頻器,使產(chǎn)品性能更加完善。

 

圖5-3 通用變頻器的基本控制作用


5.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)


前節(jié)所述的轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求,但靜、動(dòng)態(tài)性能都是有限的,要提高靜、動(dòng)態(tài)性能,首先要用轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制,這時(shí)在圖5-1中就應(yīng)增加轉(zhuǎn)速檢測(cè)(硬件)和數(shù)字測(cè)速(軟件)功能。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比開環(huán)系統(tǒng)強(qiáng),這是很明顯的,但是否能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能?還得作進(jìn)一步的探討。
我們知道,任何電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動(dòng)方程式

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