矢量变频器技术是基于DQ轴理论而产生的,它的基本思路是把电机的电流分解为D轴电流和Q轴电流,其中D轴电流是励磁电流,Q轴电流是力矩电流,这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制,使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性,是为交流电机设计的一种理想的控制理论,大大提高了交流电机的控制特性.不过目前这种控制理论已经不仅仅应用在交流异步电动机上了,直流变频电动机(BLDC,也就是永磁同步电动机)也大量使用该控制理论.
矢量与向量是数学上矢量(向量)分析的一种方法或概念,两者是同一概念,只是叫法不同,简单的定义是指既具有大小又具有方向的量。矢量是我们(大陆)的说法,向量的说法一般是港台地区的文献是用的.意义和"布什"和"布希"的意思大致一样.矢量控制主要是一种电机模型解耦的概念.
在电气领域主要用于分析交流电量,如电机分析,汇川MD310变频器维修价格,等,在变频器中的应用即基于电机分析的理论进行变频控制的,称为矢量控制型变频器,实现的方法不是唯y的,但数学模型基本一致。
1 引言 交流电机矢量控制理论是德国学者K Hass和FBlaschke建立起来的,作为交流异步电机控制的一种方式,矢量控制技术已成为变频调速系统的s选方案交流电机的矢量控制技术是基于交流电机的动态模型,通过建立交流电机的空间矢量图,采用磁场定向的方法将定子电流分解为与磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量,并分别对磁通和力矩进行控制,而使异步电机可以像他励直流电机一样控制。随着计算机技术飞速发展,功能强大的数字信号处理器(DSP)的广泛应用使得矢量控制逐渐走向了实用化。
DSP按数据格式可分为DSP和浮点DSP两类。考虑到价格原因,早期的矢量控制器多采用DSP,而浮点数运算要经过软件处理,因此增加了软件的复杂性。随着浮点DSP的提高,更多的矢量控制器将采用浮点DSP。而要完成电机的控制,PWM调制必须进行优化设计。在这种情况下,一个DSP很难完成矢量控制器和优化的PWM调制两项工作,需要双机协同工作才能完成的矢量控制系统。本文基于TI公司的浮点DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240设计了双微机结构的矢量控制系统。TMS320VC33主要完成矢量控制计算,发挥它浮点数运算快的特点,而TMS320F240用硬件实现PWM调制功能。本文给出一全数字化的双DSP矢量控制系统,并在1.5kW笼型异步电机上进行了实验,取得了良好效果。
2 矢量控制的原理 矢量控制技术通过坐标变换,将三相系统等效变换为M-T两相系统,将交流电机定子电流矢量分解成两个直流分量(即磁通分量和转矩分量),从而达到分别控制交流电动机的磁通和转矩的目的,因而可获得与直流调速系统同样好的控制效果。
3 系统组成及设计 基于双DSP矢量控制的三相笼型异步电机驱动系统的系统电路结构图,该变频器采用交直交电压型结构和SVPWM脉宽调制方式。系统由三相整流器、滤波电容、电压型逆变器、逆变器驱动电路、三相笼型异步电机和双DSP控制系统构成。
其中双DSP控制系统由VC33子系统,F240子系统和数据交换单元三部分构成。矢量控制以VC33芯片为,用来完成矢量控制算法,及两相电流检测。F240主要完成三相PWM波形生成,电机测速及过压保护功能。数据交换部分采用双端口RAM,可使两个DSP芯片迅速、方便地交换数据,增强了双DSP系统的并行处理能力。
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变频器用GTR的选用
⑴Uceo 通常按电源线电压U峰值的2倍来选择。
Uceo≥2厂2U 在电源电压为380V的变频器中,应有 Uceo≥2厂2U*380V=1074.8V,故选用 Uceo=1200V的GTR是适宜的。
⑵Icm 按额定电流In峰值的2倍来选择 Icm≥2厂2 In GTR是用电流信号进行驱动的,所需驱动功率较大,故基极驱动系统比较复杂,并使工作频率难以提高,这是其不足之处。 今天我告诉大家的是MOSFET以及IGBT
1、 功率场效应晶体管(POWER MOSFET) 它的3个极分别是源极S、漏极D和栅极G
其工作特点是,G、S间的控制信号是电压信号Ugs。改变Ugs的大小,主电路的漏极电流Id也跟着改变。由于G、S间的输入阻抗很大,故控制电流几乎为0,所需驱动功率很小。和GTR相比,其驱动系统比较简单,工作频率也比较高。此外,MOSFET还具有热稳定性好、安全工作区大 等优点。
但是,功率场效应晶体管在提高击穿电压和增大电流方面进展较慢,故在变频器中的应用尚不能居主导地位。
2、 绝缘栅双极晶体管(IGBT) IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物,是栅极为绝缘栅结构(MOS结构)的晶体管,它的三个极分别是集电极C、发射极E和栅极G。
工作特点是,控制部分与场效应晶体管相同,控制信号为电压信号Uge,输入阻抗很高,栅极电流I≈0,故驱动功率很小。而起主电路部分则与GTR相同,工作电流为集电极电流I。
至今,IGBT的击穿电压也已做到1200V,集电极max饱和电流已超过1500A,由IGBT作为逆变器件的变频器容量已达到250KVA以上。
此外,其工作频率可达20KHZ。由IGBT作为逆变器件的变频器的载波频率一般都在10KHZ以上,故电动机的电源波形比较平滑,基本无电磁噪声。
在变频器工作时,流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的,不能忽视其发热所产生的影响
通常,变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算: 发热量的近似值= 变频器容量(KW)×55 [W]
在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s)
如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。
这时可以用估算: 变频器容量(KW)×60 [W]
因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品.
注意: 如果有制动电阻的话,因为制动电阻的散热量很大, 因此安装位置和变频器隔离开, 如装在柜子上面或旁边等。
引起干扰的原因分析
引起干扰的原因基本上是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射;磁场改变产生电流,电磁高速产生电磁波。在现场有四种情况可以引起这样的变化:
1、强电干扰:
由仪表信号、PLC控制信号都为弱电,易受强电干扰。所以要求在柜外布线时(在电缆沟、电缆桥架、穿管等敷设方式),将通讯线、信号线、控制线等弱电信号远离强电,间距不得少于20CM。电缆沟多层时,要求弱电电缆敷设在强电电缆下方。
2、柜内干扰:
PLC不能和高压电器安装在同一个开关柜内,PLC的输出采用中间继电器实现对外部开关量信号的隔离。如果现场条件限制,输入信号不能和强电电缆有效的隔离,可用小型继电器来隔离输入端的开关量信号。当然PLC来自控制柜内的输入信号和距控制柜不远的输入信号一般没有必要用继电器隔离。
控制柜内的有很多信号线。如走线混乱,会引起设备误动作,检查起来却相当麻烦。所以在控制柜设计时应考虑到这种情况,设备分层罢放,走线清晰。成套时,将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同槽内,分开捆扎交流线、直流线,如条件允许,分槽走线,并使其有尽可能大的空间距离,力求将干扰降到lowest限度。
不同的信号线不用同一个插接件转接,如必须用同一个插接件,要用备用端子或地线端子将它们分隔开,以减少相互干扰。
PLC不能和高压电器安装在同一个开关柜内,汇川MD310变频器维修公司,在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。
3、信号线的抗干扰
信号线承担着检测信号和控制信号的传输任务,传输质量直接影响到整个控制系统的准确性、稳定性和可靠性。对信号线的干扰主要是来自空间的电磁辐射,有差模干扰和共模干扰两种。
差模干扰是指叠加在测量信号线上的干扰信号,这种干扰大多是频率较高的交变信号,其来源一般是耦合干扰。抑制常态干扰的方法有:
在输入回路接RC滤波器或双T滤波器;
尽量采用双积分式A/D转换器,由于这种积分器工作的特点,具有一定的消除高频干扰的作用;
将电压信号转换成电流信号再传输。
共模干扰是指信号线上共有的干扰信号,藕塘汇川MD310变频器维修,一般是由被测信号的接地端与控制系统的接地端存在一定的电位差引起的,这种干扰在两条信号线上的周期、幅值基本相等情况下,采用上面的方法无法消除或抑制。方法如下:
采用双差分输入的差动放大器,这种放大器具有很高的共模抑制比;
输入线采用绞合线,绞合线能降低共模干扰,其感应互相抵消;
采用光电隔离的方法,可以消除共模干扰;
使用屏蔽线,并单边接地;
为避免信号失真,对于较长距离传输的信号要注意阻抗匹配。
4、变频器干扰
一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰,引起电网电压畸变,影响电网的供电质量;二是变频器的输出会产生较强的电磁辐扰,影响周边设备的正常工作。
5.通讯干扰:用隔离通讯方式或用巨腾的串口转光纤环模块。
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