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起重機變頻器產品優劣的判斷變頻器的技術品位的高低是逐步發展而成型的,隨著使用要求的提高及技術的發展,器件的品質,功能的擴展,自動化技術的進步而逐步前進的。一般判斷產品的質量有以下十個要點是首先要考慮的。 變頻器的控制方式 控制方式是決定變頻器性能的首位,它取決于軟件編程技術。隨著時代的前進,技術發展,變頻器控制方式有: (1)V/f=C屬開環控制; (2)SVPWM空間電壓矢量控制,屬開環控制; (3)矢量控制VC,屬閉環控制,有電流I,磁通φ,轉矩T,轉速n四種;一般內環是φ、T、I任選一種,外環是n(或w)。 (4)直接轉矩控制DTC屬閉環控制,在n=0時可有400%Te,以上四種常用的。 2000年后國外出現無反饋裝置的變頻器,即不需要另外加裝傳感器或編碼器,利用變頻器在工作時的電流、電壓、磁通、轉速變化,通過檢測、解耦等器件裝置,反饋到輸入端 詳見圖1、表1、表2。自問世后深受用戶歡迎和青睞,主要是方便使用,功能不亞于有速度傳感器反饋裝置的變頻器。目前高壓變頻器控制方式以A、B兩種為多數。無反饋裝置在試制中,C處于研發中。 獨特的幾種變頻器的控制方法 (1)優化PWM矢量控制 正弦脈寬調制SPWM具有電路簡單、線性度好的優點,但輸出電壓不高,最大線性輸出電壓幅值僅為輸入電壓的/2=0.866,其實質是相電壓控制法。優化PWM矢量控制模式采用雙調制過程,即三角波相位預及調制信號(0~50Hz)的幅值共同調節來控制IGBT的開關工作狀態,方法是通過開關角α(30°~60°)及調制深度α=正弦波幅值/三角波幅值<0.95。特點是總諧波電流損耗小,脈動轉矩小。當α=0.92~0.95時,諧波損耗最小,尤其當載波頻率較低時,能充分顯示出其優越性,表現為輸出電壓提高約20%,諧波減小,但信號波調制深度與開關角之間的線性度受到影響。隨著α加大電壓受控性變小,但總諧波電流失真THD值仍較小,因此常被選用。 (2) PWM的調制方法控制 ①同步調制 在開關頻率較低時,可以保證輸出波形的對稱性,但在較低頻率時,載波數量顯得稀疏,從而產生電流波形脈動諧波加大,因此只適用在f>20Hz頻率段工作,目前的V/F方式即如此。 ②異步調制 這種調制特點是在低頻工作時對減小諧波損耗及轉矩脈動大有改善,適用f<20Hz低頻工作段。 ③隨機調制 按調制信號的周期及輸出的電壓值,能自動選擇調制方式與調制深度a及開關角α,以適應工作頻率變動幅值較大、負載轉矩或功率變動大及有沖擊性的閉環系統。這種調制方式是從根本上解決SPWM在低頻工作段存在先天不足,即轉矩變小、轉矩脈動、諧波較大的缺點,但軟件技術上有一定難度,幾乎國內外沒有這類調制方式的產品。 (3)按電動機U型特性曲線與V/f配合方式的控制 按電動機U特性曲線與V/f配合的控制方式——眾所同知,V/f控制是靜態的調壓,即當f一定時,電壓也一定了,它沒有按電動機負載率β的大小進行最佳控制。日本AREX公司10年前獲得世界公認的超能士節能控制器,多了一個環節,可按實際的負載率β來自動搜索(通過專用集成電路),輸出最小的工作電壓和最小工作電流(U形特性曲線),因此是最節電的,比一般變頻器在相同工況條件下,能多節電8%~10% (4)模糊控制方式 此方式按電動機參數及運行狀態,通過模糊控制方法控制,特別適用通用單片機如8031等為CPU的場合應用,模糊控制軟件簡化不要數學模型,又可對多變量實時控制,隨機變量能達一定精度要求,在冰箱、空調、洗衣機、微波爐等家電應用較廣。當然模糊控制也適用變頻器的控制,如Vacon變頻器就采用模糊電流矢量控制。 (5)自整定(電動機參數在線測量控制) (6)最近有綠色無諧波問世 未來發展的幾種控制方式 (1)智能型控制方式: ①以變頻器、電動機、負載(風機、水泵等)的三個效率乘積最大為依據,通過模糊控制技術后,輸入到變頻器,見結構框圖4(北京四方方圓)。 ②加裝無源濾波器,主要消除5次、7次的逆序諧波,使變頻器的THD%指標值低于諧波標準,幾乎接近為零。 ③最后效果。在不同的負載率條件下,系統效率高達90%以上,采用先進的濾波技術,使輸出諧波含量低于國家標準。功率因數達到0.96以上,動態響應時間不大于30ms,總之在相同工況條件下,能夠多節省電量10%以上。 (2)雙PWM型控制方式 當今電壓型交一直一交的主電路應用十分廣泛,SPWM調制僅用在逆變器部分,而整流器是三相不可控的。因輸入有諧波存在,cosφ也較低,損耗較大,對電網有一定影響。隨著變頻器的廣泛應用,對電網的諧波污染問題又提到議事日程,經專家研討,認為采用雙PWM控制,即整流橋也采用可控IGBT的SPW |