变频调速的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第９期　大众科技　Ｎｏ．９．２００８　（总第１０９期）　ＤＡＺＨＯＮＧ　ＫＥＪＩ　（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ　Ｎｏ，１　０９）　调蘧响应用　张桂金　（西安航空职业技术学院，陕西西安７１００８９）　【摘要】根据变频调速装置的原理、特点，结合生产实际，　阐述了变频调速装置的应用领域，以及在使用中的注意事项。　【关键词】变频调速；伺服电机；流量；阀门　【中图分类号】ＴＮ７７３　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１（）（】８—１１５１（２００８）０９—０１３３－０１　变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控　响较大，为近似保持恒磁通可采用电压补偿措施，即适当提　制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的　高定子电压。　交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网　当频率升至额定频率以上时，由于电压不能超过额定电　络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可　压，只能保持Ｕｔ＝ｕ。　，此时，将迫使磁通与频率成反比变化，　控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。与通常的　类似于直流电机中的弱磁调速，属恒功率调速。　控制方式相比，利用变频器直流制动功能实现交流拖动系统　（二）变频调速装置的特点　准确停车的设计方案省去了价值昂贵的变频器专用制动单元　随着时代的发展，现在的变频调速装置已发展成为集多　／制动电阻，有效降低了设备改造成本，工作稳定可靠、控　种高技术应用于～身的机电一体化产品，大多具有以下特点：　制精度高。　１．全数字控制方式。采用高性能的微机控制技术，使用　变频调速可以得到很宽的调速范围，很好的平衡性和有　数字信号处理机及大规模集成电路，实现控制的高速化和高　足够硬度的机械特性。采用变频调速时，起动电流小，无冲　精度，键盘指令输入控制和设定参数、显示参数。　击压力，可实现电机的软起动。　２．极强的自诊断和自保护功能。设有过流、过压、欠压、　（一）变频调速的原理分析　短路、过热保护及失速防止功能，并能显示故障信息及故障　根据交流电动机转速表达式：　信息储存，便于查找故障。　ｎ＝６０ｆ（卜Ｓ）／ｐ　（式１）　３．极强的控制和通讯功能。通过功能块的组合，极易构　可知，转速ｎ与频率ｆ成正比，只要改变频率ｆ即可改变电　成闭环系统，可实现位置速度反馈及Ｐ—Ｉ调节功能，能同计　动机的转速，当频率ｆ在Ｏ￣５０Ｈｚ的范围内变化时，电动机　算机、ＰＬＣ构成通讯网络，实现工厂自动化。　转速调节范围非常宽。这就是变频调速的基本原理。当频率　４．小型化及低噪音。新一代变频调速装置采用全控型功　改变时，若保持Ｓ不变（对异步电机而言），则转速与定子频　率器件一绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ，其开关损耗很小，工频频　率将成线性变化。对许多实际应用来说，转差率变化范围不　率高，从而提高逆变器的开关频率，使电机超静运行。　大。故可以认为调节定子频率时，电机转速随之成线性变化。　５．带可编程功能的数字输入与输出。　根据（忽略定子漏阻抗的）定子电动势方程为：　６．带可编程功能的隔离的模拟量输入和模拟量输出。　Ｕ１－Ｅ　＝４．４４ｆ－Ｎｔ　１中　（式２）　（三）变频装置的应用　在磁通　恒定时，不同频率下的机械特性硬度变化很小。　１．广泛地应用于风机、泵类的调速，同时其节能效果也　所以在调速时，气隙磁通保持为恒定值是一个很重要的因素。　很显著。以往不论对风量或水量的要求如何，其电机均按额　磁通太弱，电机铁芯没有充分利用，造成浪费；磁通太大，　定转速运转。当通过调节风门或阀门来满足要求时，能量都　则铁芯饱和，励磁电流增加，电机过热。　损耗在风门或阀门上，从而造成电机的动力浪费。根据力学　要使磁通保持不变，则应使Ｕ　／ｆ～Ｅ　／ｆ　：常数。　原理，电机的转速与流量成正比，压力和转速的二次方成正　该式即为恒磁通变频应当遵循的协调控制条件。从异步　比，因此，电机的输出功率与转速的立方成正比。（电机功率　电动机转矩与磁通的关系可知，当有功电流额定，气隙磁通　＝流量木压力）可见通过降低转速来降低流量所消耗的电机功　恒定，则电动机输出转矩也恒定。低频时，定子阻抗压降影　率将按转速的立方关系下降。　（下转第１０９页）　【收稿日期】２００８—０６～０２　【作者简介】张桂金（１９６６－－），女，西安航空职业技术学院自动化工程系讲师，研究方向为电气控制。　一ｌ３３—　维普资讯 http://www.cqvip.com （二）树立“个性化”设计理念　它所反映的不同个性，应是一种亲切、温馨多种形式的结合，　室内设计决非是用最流行装饰材料去粘贴构成室内空间　变化又协调、富有家庭情趣的格调。家居装饰设计一开始就应　几个界面，而是应该根据建筑的性质以及房门使用特点去营造　有个性设计，应追求一种风格。由于各个民族、年龄、性别、　某种符合人的心理、生理及行为需要的室内环境，即艺术性地　职业不同，每个家庭应根据自己的特点要求，在装饰确定一种　体现某个特定生活环境、情感与生活气息。从室内设计史来看，　风格基调上，追求符合一定个性特征的新颖设计。有人认为把　可以说，任何创新都离不开传统，并或多或少都与传统设计相　自己看到的好的装饰，用在自己的居室里就一定会满意的，而　联系。从传统中寻求启发，不能仅盯着几种历史风格或者名家　事实上，从别处看好的东西，用在自己的居室里就不一定如意。　设计，也不能照抄照搬某某风格和一些地方风情的原样加以再　家居装饰还要注意业主的审美观，这就如同人的梳妆打扮一　现，而应根据新的设计理念和功能技术的思考，进行“再认识”　般，有的人喜欢浓妆艳抹，有的人喜欢淡雅清纯，有的人喜欢　和“再生性”创造加工。２０世纪８０年代初日本建筑师黑川说　穿金戴银，也有人喜欢稍稍点缀。设计师要善于抓住业主这些　过“建筑师要下功夫研究传统，发现语言，提炼符号，创造自　特点，可以把家居装饰成现代型，也可以是传统型、艺术型、　己的语言”。只有对传统中看不见的东西有真正理解才能把最　浪漫型等，而不必拘泥于社会流行什么。只要结合业主的审美　有特色的部分作为符号，想象并分解出来，并把这种符号运用　情趣，就一定能设计出与众不同、尽显个性情趣而又温馨舒适　到符号系统中形成风格。创新可以整合大干世界各种启发，可　的家。　以对传统的空间形式及构件进行简化、几何化、丰富化。可隐　此外，在居室的装饰中，色彩应当说是最富有表现力的，　喻处理，也可以进行断裂、残缺，变异位置，转换风格，在整　居室装饰只有做到充分展示个性化，才能使得家居具有个性灵　体统一前提下，追求装饰表现形式多样性与丰富变化是必须　魂，而色彩丰富的世界不仅仅是客观存在的，同时，也是人类　的，否则，会使室内设计显得单调、模式化。　视觉感官的重要方面。丰富色彩的组合和搭配，无论是运用相　设计具有文化价值、生活环境的装饰是设计师的出发点，　近的同类色或者是互补色，都会带来无限的想象，每一种颜色　设计师审美意识经历了从建筑空间到时间环境的过程。个性化　都会赋予一种个性的魅力。由于人们的年龄、性别不同，文化　就是要以人为主体，强调人的参与和体验，设计师也要从形式　品位、宗教信仰也各有差异，每个人完全可以根据各自不同的　美感转向文化意识，从过去的为装饰而装饰走到对艺术文化文　需要，恰到好处地进行色彩调配与组合，尽情地表现个性。例　脉和意境的创造，从而创造出“以人为本”的具有个性化的环　如：一个怀旧的传统家庭，可以选择褐色地板，再配上白色字　境空间。　画，仿佛在诉说过去的故事；追求现代感的人，可以选择明快　（三）设计出“个性化”家居装饰　而简洁的黑白两色，纯白的天棚、墙面，浅色地板，黑色沙发，　家居是以人为中心的。设计要从生理上和心理上满足不　都会产生很强的现代感视觉效果。总之，用好色彩的和谐配置　同人的不同要求，因而它具有明显的个性，是形成家居设计中　常常会使人感受到有一种全新的愉悦心情和饱满精神状态，因　创新的基础。同时家居又随着不同的气候环境以及物质与精神　此说创造个性化设计是至关重要的。　生活方式的变化而向多元化发展，设计师要充分和业主全面地　当前，中国已进入发展住宅建设，不断提高居民实际居　沟通、合作，尊重和理解业主，善于用自己的审美观引导业主　住水平的新时期。在居室室内设计中讲求个性、追求风格的整　的审美趣味，不要把所谓“流行”设计强加给业主，而是要依　体设计和空问合理布局以及高层次的文化品位，是居室设计的　据业主家庭成员的构成、生活方式和习惯、个人专长和爱好以　发展趋势和必然要求。因此加强设计师的专业素质、提高设计　及大家休息、娱乐、社交、工作、学习诸多需要来处置相应的　水平、追求个性化装饰设计，尽快走出室内装饰模式化的重围，　房间关系，提出个性化设计。家居风格的形成涉及到美学观点，　势在必行。　（上接第１３３页）　蔽线。　２．高性能性，用于要求调速精度很高、采用伺服变频装置　３．控制方式的选择。控制方式的选择可以设定控制和电压　和伺服电机的场合，这种装置大多通过角度控制器来精确定　特性，即根据负载特性来判断ｖ／Ｆ的选择问题。在这里特别强　位；也可用于异步系统或同步电机的磁场定向控制，矢量控制　调电机电流控制实际上它是一种无速度传感器控制，与Ｖ／Ｆ　等场合，这些设备大多采用编码器反馈的速度进行闭环控制，　控制模式相比，该模式运行可提高更多的转矩且在空载运行时　借助于数字频率的数字同步系统，即设定值的传输不存在偏置　消耗更小的电流。　和幅值误差，速度跟转子位置同步。比如秦岭水泥干法分厂取　４．模拟量的输入。几乎现在所有的变频器对模拟量的输入　料机工作行走系统就采用了伺服变频系统。该系统由两台伺服　信号要求是比较宽松的。如０￣２０ｍＡ，４￣２０ｍＡ，０～５Ｖ，０～　电动机驱动，其电机的正常工作频率为０．０２５Ｈ　，当电机的频　１０Ｖ等，均可满足要求，只要正确的进行选择设置即可。　率如有偏差，将会引起取料机大车扭曲。　５．合理的设置起、加、减时间。　（四）应用注意事项　６．注意静电负荷。　１．射频干扰的抑制和屏蔽。为了减少干扰对变频器传动特　性的影响，电机电缆尽可能的短。如果电缆过长，应考虑在进　【参考文献】　线侧和出线侧增加电抗器，另外，不论电源侧还是出线侧应使　【１】李良仁．变频调速技术及应用【Ｍ】．电子工业出版　用屏蔽电缆。　社．２００４－１２．　２．所有控制信号电缆及模拟量信号均采用单端接地的屏　［２１王显正．机电控制技术【Ｍ】．上海交通大学出版社，２００７－０９．　【３】胡幸呜．电机及拖动基础【Ｍ】．机械工业出版社，２００８一Ｏ１．　．１０９．