變頻器未來發展凸現六種特性
發布時間:2010-01-28 來源:EEWORLD
中心議題:
變頻器是運動控製係統中的功率變換器。當今的運動控製係統是包含多種學科的技術領域,總的發展趨勢是:驅動的交流化,功率變換器的高頻化,控製的數字化、智能化和網絡化。因此,變頻器作為係統的重要功率變換部件,提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發展。
經曆大約30年nian的de研yan發fa與yu應ying用yong實shi踐jian,隨sui著zhe新xin型xing電dian力li電dian子zi器qi件jian和he高gao性xing能neng微wei處chu理li器qi的de應ying用yong以yi及ji控kong製zhi技ji術shu的de發fa展zhan,變bian頻pin器qi的de性xing能neng價jia格ge比bi越yue來lai越yue高gao,體ti積ji越yue來lai越yue小xiao,而er廠chang家jia仍reng然ran在zai不bu斷duan地di提ti高gao可ke靠kao性xing實shi現xian變bian頻pin器qi的de進jin一yi步bu小xiao型xing輕qing量liang化hua、高gao性xing能neng化hua和he多duo功gong能neng化hua以yi及ji無wu公gong害hai化hua而er做zuo著zhe新xin的de努nu力li。變bian頻pin器qi性xing能neng的de優you劣lie,一yi要yao看kan其qi輸shu出chu交jiao流liu電dian壓ya的de諧xie波bo對dui電dian機ji的de影ying響xiang,二er要yao看kan對dui電dian網wang的de諧xie波bo汙wu染ran和he輸shu入ru功gong率lv因yin數shu,三san要yao看kan本ben身shen的de能neng量liang損sun耗hao(即效率)如何?這裏僅以量大麵廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發展趨勢:
1、主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高,開關損耗進一步降低。
2、變頻器主電路的拓撲結構方麵:
變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈衝變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈mai衝chong以yi上shang的de變bian流liu器qi。負fu載zai側ce變bian流liu器qi對dui低di壓ya小xiao容rong量liang裝zhuang置zhi常chang采cai用yong兩liang電dian平ping的de橋qiao式shi逆ni變bian器qi,而er對dui中zhong壓ya大da容rong量liang的de裝zhuang置zhi采cai用yong多duo電dian平ping逆ni變bian器qi。對dui於yu四si象xiang限xian運yun行xing的de傳chuan動dong,為wei實shi現xian變bian頻pin器qi再zai生sheng能neng量liang向xiang電dian網wang回hui饋kui和he節jie省sheng能neng量liang,網wang側ce變bian流liu器qi應ying為wei可ke逆ni變bian流liu器qi,同tong時shi出chu現xian了le功gong率lv可ke雙shuang向xiang流liu動dong的de雙shuangPWM變頻器,對網側變流器加以適當控製可使輸入電流接近正弦波,減少對電網的公害。目前,低、中壓變頻器都有這類產品。
3、脈寬調製變壓變頻器的控製方法可以采用正弦波脈寬調製(SPWM)控製、消除指定次數諧波的PWM控製、電流跟蹤控製、電壓空間矢量控製(磁鏈跟蹤控製)。
4、jiaoliudiandongjibianpintiaozhengkongzhifangfadejinzhanzhuyaotixianzaiyoubiaoliangkongzhixianggaodongtaixingnengdeshiliangkongzhiyuzhijiezhuanjukongzhifazhanhekaifawusuduchuanganqideshiliangkongzhihezhijiezhuanjukongzhixitongfangmian。
5、微處理器的進步使數字控製成為現代控製器的發展方向:運yun動dong控kong製zhi係xi統tong是shi快kuai速su係xi統tong,特te別bie是shi交jiao流liu電dian動dong機ji高gao性xing能neng的de控kong製zhi需xu要yao存cun儲chu多duo種zhong數shu據ju和he快kuai速su實shi時shi處chu理li大da量liang信xin息xi。近jin幾ji年nian來lai,國guo外wai各ge大da公gong司si紛fen紛fen推tui出chu以yiDSP(數字信號處理器)為基礎的內核,配以電機控製所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內的稱為DSP單片電機控製器,價格大大降低,體積縮小,結構緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機相比,處理數字運算能力增強10~15倍,以確保係統有更優越的控製性能。
數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)使(shi)硬(ying)件(jian)簡(jian)化(hua),柔(rou)性(xing)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)使(shi)控(kong)製(zhi)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),可(ke)實(shi)現(xian)複(fu)雜(za)控(kong)製(zhi)規(gui)律(lv),使(shi)現(xian)代(dai)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)在(zai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi),易(yi)於(yu)與(yu)上(shang)層(ceng)係(xi)統(tong)連(lian)接(jie)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),便(bian)於(yu)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)加(jia)強(qiang)保(bao)護(hu)和(he)監(jian)視(shi)功(gong)能(neng),使(shi)係(xi)統(tong)智(zhi)能(neng)化(hua)(如有些變頻器具有自調整功能)。
6、交jiao流liu同tong步bu電dian動dong機ji已yi成cheng為wei交jiao流liu可ke調tiao傳chuan動dong中zhong的de一yi顆ke新xin星xing,特te別bie是shi永yong磁ci同tong步bu電dian動dong機ji,電dian機ji獲huo得de無wu刷shua結jie構gou,功gong率lv因yin數shu高gao,效xiao率lv也ye高gao,轉zhuan子zi轉zhuan速su嚴yan格ge與yu電dian源yuan頻pin率lv保bao持chi同tong步bu。同tong步bu電dian機ji變bian頻pin調tiao速su係xi統tong有you他ta控kong變bian頻pin和he自zi控kong變bian頻pin兩liang大da類lei。自zi控kong變bian頻pin同tong步bu電dian機ji在zai原yuan理li上shang和he直zhi流liu電dian機ji極ji為wei相xiang似si,用yong電dian力li電dian子zi變bian流liu器qi取qu代dai了le直zhi流liu電dian機ji的de機ji械xie換huan向xiang器qi,如ru采cai用yong交jiao—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機(BLDC)”。傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)機(ji)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)有(you)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi),現(xian)正(zheng)開(kai)發(fa)無(wu)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)係(xi)統(tong)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)他(ta)控(kong)變(bian)頻(pin)方(fang)式(shi)也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi),其(qi)按(an)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)定(ding)向(xiang)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)比(bi)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)簡(jian)單(dan)。
- 變頻器未來發展趨勢
- 自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高
- 脈寬調製變壓變頻器的控製方法可以采用正弦波脈寬調製(SPWM)控製
- 微處理器的進步使數字控製成為現代控製器的發展方向
變頻器是運動控製係統中的功率變換器。當今的運動控製係統是包含多種學科的技術領域,總的發展趨勢是:驅動的交流化,功率變換器的高頻化,控製的數字化、智能化和網絡化。因此,變頻器作為係統的重要功率變換部件,提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發展。
經曆大約30年nian的de研yan發fa與yu應ying用yong實shi踐jian,隨sui著zhe新xin型xing電dian力li電dian子zi器qi件jian和he高gao性xing能neng微wei處chu理li器qi的de應ying用yong以yi及ji控kong製zhi技ji術shu的de發fa展zhan,變bian頻pin器qi的de性xing能neng價jia格ge比bi越yue來lai越yue高gao,體ti積ji越yue來lai越yue小xiao,而er廠chang家jia仍reng然ran在zai不bu斷duan地di提ti高gao可ke靠kao性xing實shi現xian變bian頻pin器qi的de進jin一yi步bu小xiao型xing輕qing量liang化hua、高gao性xing能neng化hua和he多duo功gong能neng化hua以yi及ji無wu公gong害hai化hua而er做zuo著zhe新xin的de努nu力li。變bian頻pin器qi性xing能neng的de優you劣lie,一yi要yao看kan其qi輸shu出chu交jiao流liu電dian壓ya的de諧xie波bo對dui電dian機ji的de影ying響xiang,二er要yao看kan對dui電dian網wang的de諧xie波bo汙wu染ran和he輸shu入ru功gong率lv因yin數shu,三san要yao看kan本ben身shen的de能neng量liang損sun耗hao(即效率)如何?這裏僅以量大麵廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發展趨勢:
1、主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化,開關頻率不斷提高,開關損耗進一步降低。
2、變頻器主電路的拓撲結構方麵:
變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈衝變流器,而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈mai衝chong以yi上shang的de變bian流liu器qi。負fu載zai側ce變bian流liu器qi對dui低di壓ya小xiao容rong量liang裝zhuang置zhi常chang采cai用yong兩liang電dian平ping的de橋qiao式shi逆ni變bian器qi,而er對dui中zhong壓ya大da容rong量liang的de裝zhuang置zhi采cai用yong多duo電dian平ping逆ni變bian器qi。對dui於yu四si象xiang限xian運yun行xing的de傳chuan動dong,為wei實shi現xian變bian頻pin器qi再zai生sheng能neng量liang向xiang電dian網wang回hui饋kui和he節jie省sheng能neng量liang,網wang側ce變bian流liu器qi應ying為wei可ke逆ni變bian流liu器qi,同tong時shi出chu現xian了le功gong率lv可ke雙shuang向xiang流liu動dong的de雙shuangPWM變頻器,對網側變流器加以適當控製可使輸入電流接近正弦波,減少對電網的公害。目前,低、中壓變頻器都有這類產品。
3、脈寬調製變壓變頻器的控製方法可以采用正弦波脈寬調製(SPWM)控製、消除指定次數諧波的PWM控製、電流跟蹤控製、電壓空間矢量控製(磁鏈跟蹤控製)。
4、jiaoliudiandongjibianpintiaozhengkongzhifangfadejinzhanzhuyaotixianzaiyoubiaoliangkongzhixianggaodongtaixingnengdeshiliangkongzhiyuzhijiezhuanjukongzhifazhanhekaifawusuduchuanganqideshiliangkongzhihezhijiezhuanjukongzhixitongfangmian。
5、微處理器的進步使數字控製成為現代控製器的發展方向:運yun動dong控kong製zhi係xi統tong是shi快kuai速su係xi統tong,特te別bie是shi交jiao流liu電dian動dong機ji高gao性xing能neng的de控kong製zhi需xu要yao存cun儲chu多duo種zhong數shu據ju和he快kuai速su實shi時shi處chu理li大da量liang信xin息xi。近jin幾ji年nian來lai,國guo外wai各ge大da公gong司si紛fen紛fen推tui出chu以yiDSP(數字信號處理器)為基礎的內核,配以電機控製所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內的稱為DSP單片電機控製器,價格大大降低,體積縮小,結構緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機相比,處理數字運算能力增強10~15倍,以確保係統有更優越的控製性能。
數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)使(shi)硬(ying)件(jian)簡(jian)化(hua),柔(rou)性(xing)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)使(shi)控(kong)製(zhi)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),可(ke)實(shi)現(xian)複(fu)雜(za)控(kong)製(zhi)規(gui)律(lv),使(shi)現(xian)代(dai)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)在(zai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi),易(yi)於(yu)與(yu)上(shang)層(ceng)係(xi)統(tong)連(lian)接(jie)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),便(bian)於(yu)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)加(jia)強(qiang)保(bao)護(hu)和(he)監(jian)視(shi)功(gong)能(neng),使(shi)係(xi)統(tong)智(zhi)能(neng)化(hua)(如有些變頻器具有自調整功能)。
6、交jiao流liu同tong步bu電dian動dong機ji已yi成cheng為wei交jiao流liu可ke調tiao傳chuan動dong中zhong的de一yi顆ke新xin星xing,特te別bie是shi永yong磁ci同tong步bu電dian動dong機ji,電dian機ji獲huo得de無wu刷shua結jie構gou,功gong率lv因yin數shu高gao,效xiao率lv也ye高gao,轉zhuan子zi轉zhuan速su嚴yan格ge與yu電dian源yuan頻pin率lv保bao持chi同tong步bu。同tong步bu電dian機ji變bian頻pin調tiao速su係xi統tong有you他ta控kong變bian頻pin和he自zi控kong變bian頻pin兩liang大da類lei。自zi控kong變bian頻pin同tong步bu電dian機ji在zai原yuan理li上shang和he直zhi流liu電dian機ji極ji為wei相xiang似si,用yong電dian力li電dian子zi變bian流liu器qi取qu代dai了le直zhi流liu電dian機ji的de機ji械xie換huan向xiang器qi,如ru采cai用yong交jiao—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機(BLDC)”。傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)控(kong)變(bian)頻(pin)同(tong)步(bu)機(ji)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)有(you)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi),現(xian)正(zheng)開(kai)發(fa)無(wu)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)係(xi)統(tong)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)他(ta)控(kong)變(bian)頻(pin)方(fang)式(shi)也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi),其(qi)按(an)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)定(ding)向(xiang)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)比(bi)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)簡(jian)單(dan)。
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