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羅賓康變頻器

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產(chǎn)品型號LDZ10000432.00C

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更新時間:2019-07-26 13:26:12瀏覽次數(shù):952次

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供貨周期 現(xiàn)貨 規(guī)格 4*15
貨號 LDZ10000432.00C 應(yīng)用領(lǐng)域 建材,電子,交通,印刷包裝,紡織皮革
主要用途 變頻器
羅賓康變頻器變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),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(shè)備。 [1]
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(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節(jié)能、調(diào)速

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主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類

變頻功率分析儀

 

變頻功率分析儀(5張)

 :電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器“。 [4] 

整流器

大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉(zhuǎn)。 [4] 

平波回路

在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。 [4] 

逆變器

同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。 [4] 

控制電路是給異步電動機供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。 [4] 

(1)運算電路:將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。[4] 

(2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 [4] 

(3)驅(qū)動電路:驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 [4] 

(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。 [4] 

(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發(fā)生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞。 [4] 

功能作用

編輯

變頻節(jié)能

變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機、水泵的應(yīng)用上。風(fēng)機、泵類負載采用變頻調(diào)速后,節(jié)電率為20%~60%,這是因為風(fēng)機、泵類負載的實際消耗功率基本與轉(zhuǎn)速的三次方成比例。當用戶需要的平均流量較小時,風(fēng)機、泵類采用變頻調(diào)速使其轉(zhuǎn)速降低,節(jié)能效果非常明顯。而傳統(tǒng)的風(fēng)機、泵類采用擋板和閥門進行流量調(diào)節(jié),電動機轉(zhuǎn)速基本不變,耗電功率變化不大。據(jù)統(tǒng)計,風(fēng)機、泵類電動機用電量占全國用電量的31%,占工業(yè)用電量的50%。在此類負載上使用變頻調(diào)速裝置具有非常重要的意義。目前,應(yīng)用較成功的有恒壓供水、各類風(fēng)機、中央空調(diào)和液壓泵的變頻調(diào)速。 [5] 

在自動化系統(tǒng)中應(yīng)用

由于變頻器內(nèi)置有32位或16位的微處理器,具有多種算術(shù)邏輯運算和智能控制功能,輸出頻率精度為0.1%~0.01%,且設(shè)置有完善的檢測、保護環(huán)節(jié),因此,在自動化系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。例如:化纖工業(yè)中的卷繞、拉伸、計量、導(dǎo)絲;玻璃工業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃窯攪拌、拉邊機、制瓶機;電弧爐自動加料、配料系統(tǒng)以及電梯的智能控制等。變提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量方面的應(yīng)用頻器在數(shù)控機床控制、汽車生產(chǎn)線、造紙和電梯上的應(yīng)用。 [5] 

在提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量方面的應(yīng)用

變頻器還可以廣泛應(yīng)用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設(shè)備控制領(lǐng)域,它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,減少設(shè)備的沖擊和噪聲,延長設(shè)備的使用壽命。采用變頻調(diào)速控制后,使機械系統(tǒng)簡化,操作和控制更加方便,有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范,從而提高了整個設(shè)備的功能。例如,紡織和許多行業(yè)用的定型機,機內(nèi)溫度是靠改變送入熱風(fēng)的多少來調(diào)節(jié)的。輸送熱風(fēng)通常用的是循環(huán)風(fēng)機,由于風(fēng)機速度不變,送入熱風(fēng)的多少只有用風(fēng)門來調(diào)節(jié)。如果風(fēng)門調(diào)節(jié)失靈或調(diào)節(jié)不當就會造成定型機失控,從而影響成品質(zhì)量。循環(huán)風(fēng)機高速啟動,傳動帶與軸承之間磨損非常厲害,使傳動帶變成了一種易耗品。在采用變頻調(diào)速后,溫度調(diào)節(jié)可以通過變頻器自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的速度來實現(xiàn),解決了產(chǎn)品質(zhì)量問題。此外,變頻器能夠很方便地實現(xiàn)風(fēng)機在低頻低速下啟動并減少了傳動帶與軸承之間的磨損,還可以延長設(shè)備的使用壽命,同時可以節(jié)能40%。 [5] 

實現(xiàn)電機軟啟動

電機硬啟動不僅會對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊,而且會對電網(wǎng)容量要求過高,啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對擋板和閥門的損害極大,對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻器后,變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始變化,大值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設(shè)備和閥門的使用壽命,同時也節(jié)省設(shè)備的維護費用。 [6] 

分類

編輯

1.按輸入電壓等級分類

變頻器按輸入電壓等級可分低壓變頻器和高壓變頻器,低壓變頻器國內(nèi)常見的有單相220 V變頻器、三相220 V變頻器、i相380 V變頻器。高壓變頻器常見有6 kV、10 kV變壓器,控制方式一般是按高低一高變頻器或高一高變頻器方式進行變換的。 [7] 

2.按變換頻率的方法分類

變頻器按頻率變換的方法分為交-交型變頻器和交-直交型變頻器。交-交型變頻器可將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可以控制的交流,故稱直接式變頻器。交直-交型變頻器則是先把工頻交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)變成直流電,然后再把直流電變換成頻率、電壓均可以調(diào)節(jié)的交流電,故又稱為間接型變頻器。 [7] 

3.按直流電源的性質(zhì)分類

在交-直-交型變頻器中,按主電路電源變換成直流電源的過程中,直流電源的性質(zhì)分為電壓型變頻器和電流型變頻器。 [7] 

給定方式

編輯

變頻器常見的頻率給定方式主要有:操作器鍵盤給定、接點信號給定、模擬信號給定、脈沖信號給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點,必須按照實際的需要進行選擇設(shè)置,同時也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式進行疊加和切換。 [6] 

控制方式

編輯

低壓通用變頻輸出電壓為380~650V,輸出功率為0.75~400kW,工作頻率為0~400Hz,它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。 [8] 

正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式

其特點是控制電路結(jié)構(gòu)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(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出大轉(zhuǎn)矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。 [8] 

電壓空間矢量(SVPWM)控制方式

它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,一次生成三相調(diào)制波形,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進,即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環(huán),以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到*。 [8] 

矢量控制(VC)方式

矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換,實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量,經(jīng)坐標變換,實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準確觀測,系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果。 [8] 

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式

1985年,德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授*提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型,控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型。 [8] 

矩陣式交—交控制方式

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是: [8] 

1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現(xiàn)無速度傳感器方式; [8] 

2、自動識別(ID)依靠精確的電機數(shù)學(xué)模型,對電機參數(shù)自動識別; [8] 

3、算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制; [8] 

4、實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號,對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行控制。 [8] 

矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms),很高的速度精度(±2%,無PG反饋),高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%);同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,尤其在低速時(包括0速度時),可輸出150%~200%轉(zhuǎn)矩。 [8] 

變頻器的選用

編輯

選用變頻器的類型,按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩的要求,決定選用那種控制方式的變頻器合適。所謂合適是既要好用,又要經(jīng)濟,以滿足工藝和生產(chǎn)的基本條件和要求 [9]  

需要控制的電機及變頻器自身

1)電機的極數(shù)。一般電機極數(shù)以不多于(極為宜,否則變頻器容量就要適當加大。

2)轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。在同等電機功率情況下,相對于高過載轉(zhuǎn)矩模式,變頻器規(guī)格可以降額選取。3)電磁兼容性。為減少主電源干擾,使用時可在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器,或安裝前置隔離變壓器。一般當電機與變頻器距離超過50m時,應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護電纜 [9]  

變頻器功率的選用

系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時,則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā),在選用變頻器功率時,要注意以下幾點: [9] 

1)變頻器功率值與電動機功率值相當時合適,以利變頻器在高的效率值下運轉(zhuǎn)。 [9] 

2)在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時,則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率,但應(yīng)略大于電動機的功率。 [9] 

3)當電動機屬頻繁起動、制動工作或處于重載起動且較頻繁工作時,可選取大一級的變頻器,以利用變頻器長期、安全地運行。 [9] 

4)經(jīng)測試,電動機實際功率確實有富余,可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器,但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。 [9] 

5)當變頻器與電動機功率不相同時,則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置,以利達到較高的節(jié)能效果 [9]  

變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用

變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應(yīng),即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。常見有下列幾種結(jié)構(gòu)類型可供用戶選用: [9] 

1)敞開型IPOO型本身無機箱,適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上,尤其是多臺變頻器集中使用時,選用這種型式較好,但環(huán)境條件要求較高; [9] 

2)封閉型IP20型適用一般用途,可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場合; [9] 

3)密封型IP45型適用工業(yè)現(xiàn)場條件較差的環(huán)境; [9] 

4)密閉型IP65型適用環(huán)境條件差,有水、塵及一定腐蝕性氣體的場合 [9]  

變頻器容量的確定

合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗,比較簡便的方法有三種: [9] 

1)電機實際功率確定發(fā)。首先測定電機的實際功率,以此來選用變頻器的容量。 [9] 

2)公式法。當一臺變頻器用于多臺電機時,應(yīng)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。 [9] 

3)電機額定電流法變頻器。 [9] 

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,常見、也較安全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(shè)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(yīng)按1.1N(N為電動機額定電流)來選擇,或按廠家在產(chǎn)品中標明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的大電機功率來選擇 [9]  

主電源

1)電源電壓及波動。應(yīng)特別注意與變頻器低電壓保護整定值相適應(yīng),因為在實際使用中,電網(wǎng)電壓偏低的可能性較大。 [9] 

2)主電源頻率波動和諧波干擾。這方面的干擾會增加變頻器系統(tǒng)的熱損耗,導(dǎo)致噪聲增加,輸出降低。 [9] 

3)變頻器和電機在工作時,自身的功率消耗。在進行系統(tǒng)主電源供電設(shè)計時,兩者的功率消耗因素都應(yīng)考慮進去 [9]  

發(fā)展方向

編輯

電力電子器件的基片已從Si(硅)變換為SiC(碳化硅),使電力電子新元件具有耐高壓、低功耗、耐高溫的優(yōu)點;并制造出體積小、容量大的驅(qū)動裝置;

磁鐵電動機也正在開發(fā)研制之中。隨著IT技術(shù)的迅速普及,變頻器相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速,未來主要向以下幾個方面發(fā)展: [10] 

網(wǎng)絡(luò)智能化

智能化的變頻器使用時不必進行很多參數(shù)設(shè)定,本身具備故障自診斷功能,具有高穩(wěn)定性、高可靠性及實用性。利用互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)多臺變頻器聯(lián)動,甚至是以工廠為單位的變頻器綜合管理控制系統(tǒng)。 [10] 

專門化和一體化

變頻器的制造專門化,可以使變頻器在某一領(lǐng)域的性能更強,如風(fēng)機、水泵用變頻器、電梯變頻器、起重機械變頻器、張力控制變頻器等。除此以外,變頻器有與電動機一體化的趨勢,使變頻器成為電動機的一部分,可以使體積更小,控制更方便。 [10] 

節(jié)能環(huán)保無公害

保護環(huán)境,制造“綠色”產(chǎn)品是人類的新理念。電力拖動裝置應(yīng)著重考慮節(jié)能、變頻器能量轉(zhuǎn)換過程的低公害,使變頻器在使用過程中的噪聲、電源諧波對電網(wǎng)的污染等問題減少到低程度。 [10] 

適應(yīng)新能源

現(xiàn)在以太陽能和風(fēng)力為能源的燃料電池以其低廉的價格嶄露頭角,有*之勢。這些發(fā)電設(shè)備的大特點是容量小而分散,將來的變頻器就要適應(yīng)這樣的新能源,既要高效,又要低耗。現(xiàn)在電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)以驚人的速度向前發(fā)展,變頻調(diào)速傳動技術(shù)也隨之取得了日新月異的進步,這種進步集中體現(xiàn)在交流調(diào)速裝置的大容量化、變頻器的高性能化和多功能化、結(jié)構(gòu)的小型化等方面。 [10] 

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