湖南西门子阀门定位器代理商

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SIEMENS  西门子阀门定位器技术参数

在直流电动机中，主磁通和电枢电流分布的空间位置是确定的，而且可以独立控制，交流异步电动机的磁通则由定子与转子电流合成产生，它的空间位置相对于定子和转子都是运动的，除此以外，在笼型异步电动机中，转子电流还是不可测和不可控的。因此，异步电动机的动态数学模型要比直流电动机模型复杂得多，在相当长的一段时间里，人们对它的精确表述还不得要领。好在不少机械负载，例如风机和水泵，并不需要很高的动态性能，只要在一定范围内能实现GX率的调速就行，因此可以只根据电动机的稳态模型来设计其控制系统。异步电动机的稳态数学模型如讲中所述，为了实现电压-频率协调控制，可以采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，这就是常用的通用变频器控制系统。如果对调速范围和起制动性能要求高一些，可以采用转速闭环转差频率控制的方案。本讲将分别介绍这两类基于稳态数学模型的变压变频调速系统。

5.1 转速开环恒压频比控制调速系统—通用变频器-异步电动机调速系统

现代通用变频器大都是采用二极管整流器和由全控开关器件igbt或功率模块ipm组成的pwm逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器，它们已经占据了0.5~500 kva中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。所谓“通用”，包含着两方面的含义：一是可以和通用的笼型异步电动机配套使用；二是具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。
图5-1绘出了一种典型的数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图。它包括主电路、驱动电路、微机控制电路、保护信号采集与综合电路，图中未绘出开关器件的吸收电路和其它辅助电路。

图5-1 数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图

通用变频器-异步电动机调速系统的主电路由二极管整流器ur、pwm逆变器ui和中间直流电路三部分组成，采用大电容c1和c2滤波，同时兼有无功功率交换的作用。为了避免大电容在合上电源开关q1后通电的瞬间产生过大的充电电流，在整流器和滤波电容间的直流回路中串入限流电阻r0（或电抗）。通上电源时，由r0限制充电电流，经延时在充电完成后用开关q2将r0短路，以免长期接入r0影响变频器的正常工作并产生附加损耗。
由于二极管整流器不能为异步电动机的再生制动提供反向电流的通路，所以除特殊情况外通用变频器一般都用电阻（见图5-1中的rb）吸收制动能量。减速制动时，异步电动机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容充电，当中间直流回路的电压（通称泵升电压）升高到一定的限制值时，通过泵升限制电路使开关器件vtb导通，将电动机释放出来的动能消耗在制动电阻rb上。为了便于散热，制动电阻器常作为附件单独装在变频器机箱外边。
二极管整流器虽然是全波整流装置，但由于其输出端有滤波电容存在，只有当交流电压幅值超过电容电压时，才有充电电流流通，交流电压低于电容电压时，电流便终止，因此输入电流呈脉冲波形，如图5-2所示。这样的电流波形具有较大的谐波分量，使电源受到污染。为了YZ谐波电流，对于容量较大的通用变频器，都应在输入端设有进线电抗器lin，有时也可以在整流器和电容器之间串接直流电抗器。lin还可用来YZ电源电压不平衡对变频器的影响。

图5-2 三相二极管整流电路的输入电流波形
工作电压：380v, 50hz
工作电流：6a(加载)

现代通用变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路（见图5-1），其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的pwm信号。微机芯片主要采用8位或16位的单片机，或用32位的dsp（数字信号处理器），现在已有应用risc（精简指令集计算机）的产品出现，可以完成诸如无速度传感器矢量控制等更为复杂的控制功能。pwm信号可以由微机本身的软件产生，由pwm端口输出，也可采用专用的pwm生成电路芯片。各种故障的保护由电压、电流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、光电隔离、滤波、放大等综合处理，再进入a/d转换器，输入给cpu作为控制算法的依据，或者作为开关电平产生保护信号和显示信号。
需要设定的控制信息主要有u/f特性、工作频率、频率升高时间、频率下降时间等，还可以有一系列特殊功能的设定。采用恒压频比控制时，只要改变设定的“工作频率”信号，就可以平滑地调节电动机的转速。低频时，或负载的性质和大小不同时，须靠改变u/f函数发生器的特性来补偿，使系统达到eg/f1恒定的功能（见讲中有关内容），在通用变频器产品中称作“电压补偿”或“转矩补偿”。实现补偿的方法有两种：一种是在微机中存储多条不同斜率和折线段的u/f函数曲线，由用户根据需要选择特性；另一种办法是采用霍尔电流传感器检测定子电流或直流回路电流，按电流大小自动补偿定子电压。但无论如何都存在过补偿或欠补偿的可能，这是开环控制系统的不足之处。
由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用，因此频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升速或降速信号，升速和降速的积分时间可以根据负载需要由操作人员分别选择。
综上所述，通用变频器的基本控制作用如图5-3所示。近年来，许多企业不断推出具有更多自动控制功能的变频器，使产品性能更加完善。

图5-3 通用变频器的基本控制作用

5.2 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统

前节所述的转速开环变频调速系统可以满足平滑调速的要求，但静、动态性能都是有限的，要提高静、动态性能，首先要用转速反馈闭环控制，这时在图5-1中就应增加转速检测（硬件）和数字测速（软件）功能。转速闭环系统的静特性比开环系统强，这是很明显的，但是否能够提高系统的动态性能？还得作进一步的探讨。
我们知道，任何电力拖动自动控制系统都服从于基本运动方程式