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電機調速技術的歷史與現(xiàn)狀分析

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電機調速技術的歷史與現(xiàn)狀分析 

20 世紀的大多數(shù)時期為直流傳動調速和交流傳動恒速階段,直至20 世紀末,交直流傳動按調速分工的格式才被打破,主要原因是直流電機換向器受容量限制(極限容量與轉速乘積應小于106 kW/ r·min - 1) ,為此,世界先進國家投進了大量的人力和財力往研究高效節(jié)能的交流調速系統(tǒng),并取得了極大成功。
由交流異步電動機原理可知:從定子傳進轉子的電磁功率Pe = Pm + Ps ,即為機械功率和轉差功率。根據(jù)轉差功率消耗情況,目前異步電動機調速系統(tǒng)的基本類型可分為3 類。 電阻計 | 傳感器 | 氣體分析儀 | 功率計 | 毒性氣體 | 無紙記錄儀 | 濁度計 | 溫度探頭 | 電源供應器 | 鯉魚鉗 | 一氧化碳檢測器 | 測速儀 | 溶氧計 | 真空表 | 扁嘴鉗 | 剪線鉗 | 電容表
1.1  轉差功率消耗型調速系統(tǒng)
該調速系統(tǒng)主要通過降低電壓調速、電磁轉差離合器調速和轉子繞阻串電阻調速。主要通過增加轉差功率的消耗來換取轉速的降低, 因而效率較低。
1.2  轉差功率回饋型調速系統(tǒng)
該調速方法使轉差功率的一部分消耗掉,而大部分則通過變流裝置回饋給電網或轉為機械能。主要采用轉子繞阻串級調速,但新增變流裝置后會消耗一定的功率。
1.3  轉差功率不變型調速系統(tǒng)
該調速系統(tǒng)的轉差功率消耗基本保持不變,如改變磁極對數(shù)進行調速等. 由于轉差功率消耗基本不變,因此,效率最高. 但改變磁極對數(shù)只能進行有級調速,而應用場合有限。最理想的交流調速應采用無級變頻調速。保持每極磁通量為額定值,既可防止磁通太弱,沒有充分利用鐵心造成的浪費,又可防止過分增大磁通使鐵心飽和、導致勵磁電流過大而損壞電機的現(xiàn)象,根據(jù)電機學理論


要保持Φm 不變,且E 接近電動機電源電壓,可近似要求V/ f = 常數(shù),這就能滿足Φm 不變。我們將此稱為恒壓頻比控制,也稱變壓變頻控制,即VVVF 型(Variable Voltage Variable Frequency) 。

由于傳統(tǒng)的逆變環(huán)節(jié)采用相控方式,調壓、調頻兩極可控,造成電路復雜、本錢高、功率因數(shù)低、輸出諧波分量大;采用SPWM 后,用不控整流,輸進端功率因數(shù)不變,調壓、調頻在同一環(huán)節(jié)完成,可以較好地抑制和減少輸出諧波,使輸出波形接近正弦波,這是當前變頻裝置中較為理想的結構形式,見圖2。馬鞍山電廠變頻改造采用了這種結構方式。
SPWM是根據(jù)能量等效原理在慣性環(huán)節(jié)中不同外形的窄脈沖能量作用近似相同,將正弦波用若干等幅不等寬的窄方波等效,見圖3。
設正弦波電壓U1 = UMsinωt,直流矩形波電壓U = Us/ 2。將正弦波半個波作n等分,則每等分為π/ n ,則對應第i 個直流矩形波窄脈沖寬度為δi ,根據(jù)面積相等的等效原則


當n 較大時 
           
于是    

可見,隨著正弦波幅值的變化,矩形波寬度也會發(fā)生相應變化。根據(jù)數(shù)學分析可知,期看的正弦波分段越多,脈沖寬度越窄,等效性越好。依據(jù)上述原理,可以用計算方法求得SPWM 脈沖波形的寬度,而且采用數(shù)字控制是很輕易實現(xiàn)的。馬鞍山電廠使用的LB 系列變壓變頻器,控制元件采用的就是Intel 公司的16 位微處理器芯片N87C196mc ,在軟件控制下可直接產生高質量的SPWM脈沖序列。功放元件采用的是盡緣柵雙極晶體管IGBT,其開關頻率可達20 kHz ,按基頻50Hz 計算,每個周波可分段40 次,從而滿足了波形要求。

發(fā)布人:2012/2/20 10:35:00978 發(fā)布時間:2012/2/20 10:35:00 此新聞已被瀏覽:978次