變頻器還可以廣泛應用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設備控制領域,它可以提高工藝水平和產品質量,減少設備的沖擊和噪聲,延長設備的使用壽命。采用變頻調速控制后,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,從而提高了整個設備的功能。例如,紡織和許多行業(yè)用的定型機,機內溫度是靠改變送入熱風的多少來調節(jié)的。輸送熱風通常用的是循環(huán)風機,由于風機速度不變,送入熱風的多少只有用風門來調節(jié)。如果風門調節(jié)失靈或調節(jié)不當就會造成定型機失控,從而影響成品質量。循環(huán)風機高速啟動,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。在采用變頻調速后,溫度調節(jié)可以通過變頻器自動調節(jié)風機的速度來實現(xiàn),解決了產品質量問題。此外,變頻器能夠很方便地實現(xiàn)風機在低頻低速下啟動并減少了傳動帶與軸承之間的磨損,還可以延長設備的使用壽命,同時可以節(jié)能40%。
正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
其特點是控制電路結構簡單、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速要求,已在產業(yè)的各個領域得到廣泛應用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出轉矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調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,轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。
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(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(xiàn)的。具體方法是:
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;
2、自動識別(ID)依靠的電機數(shù)學模型,對電機參數(shù)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(xiàn)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(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)轉矩特性、臨界轉矩、加速轉矩。在同等電機功率情況下,相對于高過載轉矩模式,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,應在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護電纜 。