變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,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備。
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、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率,根據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、調速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應用。
變頻器節(jié)能主要表現在風機、水泵的應用上。風機、泵類負載采用變頻調速后,節(jié)電率為20%~60%,這是因為風機、泵類負載的實際消耗功率基本與轉速的三次方成比例。當用戶需要的平均流量較小時,風機、泵類采用變頻調速使其轉速降低,節(jié)能效果非常明顯。而傳統的風機、泵類采用擋板和閥門進行流量調節(jié),電動機轉速基本不變,耗電功率變化不大。據統計,風機、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速裝置具有非常重要的意義。目前,應用較成功的有恒壓供水、各類風機、中央空調和液壓泵的變頻調速。
由于變頻器內置有32位或16位的微處理器,具有多種算術邏輯運算和智能控制功能,輸出頻率精度為0.1%~0.01%,且設置有完善的檢測、保護環(huán)節(jié),因此,在自動化系統中獲得廣泛應用。例如:化纖工業(yè)中的卷繞、拉伸、計量、導絲;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、配料系統以及電梯的智能控制等。變提高工藝水平和產品質量方面的應用頻器在數控機床控制、汽車生產線、造紙和電梯上的應用。
矩陣式交—交控制方式
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—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,即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應運而生。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。它能實現功率因數為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統的功率密度大。該技術雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是:
1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現無速度傳感器方式;
2、自動識別(ID)依靠的電機數學模型,對電機參數自動識別;
3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制; [8]
4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號,對逆變器開關狀態(tài)進行控制。 [8]
矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(