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變頻器總的發(fā)展趨勢(shì)探討分析

2009-12-08 14:19    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域,總的發(fā)展趨勢(shì)是:驅(qū)動(dòng)的交流化,功率變換器的高頻化,控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此,變頻器作為系統(tǒng)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(fā)展。

  隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展,變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高,體積越來(lái)越小,而廠家仍然在不斷地提高可靠性實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。變頻器性能的優(yōu)劣,一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響;二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù);三要看本身的能量損耗(即效率)如何。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發(fā)展趨勢(shì):

  主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化;開關(guān)頻率不斷提高,開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。

  變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器,而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器,而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng),為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量,網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器,同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器,對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波,減少對(duì)電網(wǎng)的公害。

  脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制(磁鏈跟蹤控制)。

  交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。

  微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。近幾年來(lái),國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)為基礎(chǔ)的內(nèi)核,配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器,價(jià)格大大降低,體積縮小,結(jié)構(gòu)緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機(jī)相比,處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)10~15倍,可確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。數(shù)字控制使硬件簡(jiǎn)化,柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律,使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí),易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,便于故障診斷、加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能,使系統(tǒng)智能化(如有些變頻器具有自調(diào)整功能)。

延伸閱讀:趨勢(shì) 分析 變頻器
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