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應(yīng)用設(shè)計

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ABB變頻器不同控制方式下機(jī)型選擇

ABB變頻器不同控制方式下機(jī)型選擇

     說到變頻器,就不能不說交流電動機(jī),因為變頻器必須配合電動機(jī)使用,被稱為“工業(yè)的騾馬”,支撐著工業(yè)的發(fā)展。
U/F控制方式(壓頻比控制)—ABB變頻器對應(yīng)的機(jī)型為ACS510系列
     上世紀(jì)70年代,最初的變頻器出現(xiàn),即U/F控制的變頻器是通過改變同步轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行調(diào)速。分為基頻以下和基頻以上兩種情況。
1.基頻以下調(diào)速
      為充分利用電動機(jī)鐵心,發(fā)揮電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力,在基頻下采用恒磁通的控制方式,要保持磁通不變,當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時必須同時降低感應(yīng)電動勢,然而繞組中的感應(yīng)電動勢是難以直接控制的,當(dāng)電動勢值較高時,可以忽略定子電阻和漏磁感抗壓降,用定子相電壓來替代,即則得定子相電壓/頻率=常值。
       低頻時定子相電壓和感應(yīng)電動勢都較小,定子電阻和漏磁感抗壓降所占的分量相對較大,電機(jī)的轉(zhuǎn)矩變小,可以人為的抬高定子相電壓以補(bǔ)償定子壓降,稱作低頻補(bǔ)償或轉(zhuǎn)矩提升。
2.基頻以上調(diào)速
      在基頻以上調(diào)速時,頻率升高,而定子電壓卻不可能超過額定電壓,只能保持進(jìn)線電壓,這將使磁通與頻率成反比的下降,使電動機(jī)工作在弱磁狀態(tài),基本上屬于“恒功率調(diào)速”
缺點(diǎn):在低頻時,啟動轉(zhuǎn)矩不足
應(yīng)用:一般用于風(fēng)機(jī),泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載
 

矢量控制(仿真控制)—ABB變頻器對應(yīng)的機(jī)型為ACS550系列
      上世紀(jì)80年代,由于U/F控制的局限性,發(fā)展出了矢量控制模式的變頻器
矢量控制早在上世紀(jì)60年代就已出現(xiàn),并由Siemens在1972年提出,但真正應(yīng)用還是在微電子技術(shù)發(fā)展的80年代。
      控制原理是通過對電機(jī)控制參數(shù)的實(shí)時解耦,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通控制,達(dá)到和直流電機(jī)一樣的調(diào)速特性。
      眾所周知,異步電動機(jī)是一個高階,非線性,強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng),矢量控制就是通過坐標(biāo)系的變換,實(shí)現(xiàn)定子側(cè)控制量的解耦,把定子電流中的勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量變成標(biāo)量獨(dú)立開來,分別進(jìn)行控制。這樣通過坐標(biāo)系變換重建的電動機(jī)模型就可以等效為一臺直流電動機(jī),從而可象直流電動機(jī)那樣進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)矩和磁通控制。
缺點(diǎn):處理速度受中央處理器的運(yùn)算決定,一般為20~30ms
應(yīng)用:一般用于對可靠性要求不高的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載
 

DTC控制(直接轉(zhuǎn)矩控制)—ABB變頻器對應(yīng)的機(jī)型為ACS800系列
      上世紀(jì)90年代,由ABB公司出了DTC控制模式的變頻器DTC控制技術(shù)于上世紀(jì)80年代中期提出,產(chǎn)品成形于90年代中期。最早出現(xiàn)的產(chǎn)品型號是ACS600,經(jīng)過近10年的發(fā)展,現(xiàn)已被ACS800替代。
      和矢量控制不同,DTC控制摒棄了解耦得思想,取消了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換,簡單地通過檢測電機(jī)定子電壓和電流,借助瞬間空間矢量理論計算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,并根據(jù)與給定值比較所得的差值,實(shí)現(xiàn)磁鏈與轉(zhuǎn)矩的直接控制。這種控制模式和其他控制模式在相同處理器的條件下,DTC模式下的運(yùn)算處理更快,這意味著在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時,可以更加快速的響應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化。
缺點(diǎn):由于是對電流的控制,所以不能應(yīng)用在高低高的場合
應(yīng)用:工程型變頻器可以應(yīng)用在任何交流電機(jī)的場合

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