解析變頻器調(diào)速運行的節(jié)能原理
2021-03-29
實現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動電路、保護電路以及控制器（MCU/DSP）等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過整流器并經(jīng)電容濾波后，形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調(diào)速對U/f協(xié)調(diào)控制的要求。PWM的優(yōu)點是能消除或抑制低次諧波，使負(fù)載電機在近正弦波的交變電壓下運行，轉(zhuǎn)矩脈沖小，調(diào)速范圍寬。
采用PWM控制方式的電機轉(zhuǎn)速受到上限轉(zhuǎn)速的限制。如對壓縮機來講，一般不超過7000r/rain。而采用PAM控制方式的壓縮機轉(zhuǎn)速可提高1.5倍左右，這樣大大提高了快速增速和減速能力。同時，由于PAM在調(diào)整電壓時具有對電流波形的整形作用，因而可以獲得比PWM更高的效率。此外，在抗干擾方面也有著PWM無法比擬的優(yōu)越性，可抑制高次諧波的生成，減小對電網(wǎng)的污染。采用該控制方式的變頻調(diào)速技術(shù)后，電機定子電流下降64％，電源頻率降低30％，出膠壓力降低57％。由電機理論可知，異步電機的轉(zhuǎn)速可表示為：n=60·f8（1—8）/p。
fs為電機定子頻率（也即是電網(wǎng)頻率），P電機定子的繞組極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率。由上式可知，只要轉(zhuǎn)差率不太大，可以近似認(rèn)為轉(zhuǎn)速n與fs成正比，這就意味著連續(xù)平滑的改變電源頻率，就可以實現(xiàn)交流電動機大范圍的連續(xù)平滑調(diào)速。例如一個額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分的電動機，由變頻器供電，若啟動頻率設(shè)定為5HZ，那么變頻器可以運行在5—50HZ之間的任一頻率上，則電動機可以運行在30o——3000轉(zhuǎn)/分之間的任一轉(zhuǎn)速上·電動機由市電啟動，啟動平衡，力矩大又節(jié)能。
50HZ380V的市電經(jīng)過整流濾波環(huán)節(jié)后成為直流電，再經(jīng)過逆變環(huán)節(jié)變成了頻率和幅度都可調(diào)的交流電。在變頻器主回路中電能經(jīng)過了交流——直流——交流的變換，所以這類變頻器稱作交——直——交類變頻器。
