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变频器运动控制的可行性分析

admin2023-11-19PLC人已围观

简介变频驱动技术已用于控制许多机械任务和自动化机器人,其应用范围涵盖从制造和加工厂到仓库和其他物流设施。 无论是在物料搬运、加工还是泵和风扇应用中,变频器都是一种经济可

  变频驱动技术已用于控制许多机械任务和自动化机器人,其应用范围涵盖从制造和加工厂到仓库和其他物流设施。 无论是在物料搬运、加工还是泵和风扇应用中,变频器都是一种经济可行的选择,可以帮助公司优化性能、降低能耗并永久降低机器和机器人的生命周期成本。 它还可以帮助企业提高生产力和成本效率。

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  该变频器可在基本电压模式范围内使用,适用于采用三相电源运行的 230V、480V 或 600V 电机。 变频器的选择取决于电机类型、电压、额定电流、接入功率和输入/输出 (I/O) 要求。 其尺寸取决于许多与应用相关的因素,包括电机的满载额定功率和满载时的最大电压。

  变频器的运动控制

  运动控制具有明显的时代特征。 它是各种高新技术的结合,将工业自动化、办公自动化和家庭自动化推向了更高的阶段。

   1、变频器部分

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  变频器的核心是电力电子器件和控制方法。

   1、电力电子元件:电力电子元件是在电路中起开关作用、实现各种变换器的元件。 该电流变换装置可以通过变频器来实现。 随着变频器组件的发展,变频器组件的质量取决于其开关能力,开关能力受开关电流和额定电压的影响。 开关过程中的损耗,如饱和压降和开关损耗,决定了逆变器的效率和体积。 开关损耗与开关频率有关,开关频率与噪声有关,与输出电压和电流波形有关。 也就是说,电力电子器件应向高电压、大电流、高开关频率、小导通压降的方向发展。 晶闸管是半控器件,属于第一代产品。 但其调制频率低、控制复杂、效率低、容量大、电压高、历史悠久。 无论是用作整流器还是逆变器,都已经比较成熟。

  全GTO晶闸管在电力机车上的应用无论是装配直流斩波器还是装配换能器都是垄断的。 这也是我国八五期间的重大科研项目。 但由于GTO晶闸管的关断电流增益小、过流保护困难、调制频率低等问题,使得GTO晶闸管变流器在其他地方的应用一直存在争议。 BJT组装的直流斩波器和PWM变换器很流行,但输出电压不大于460V,容量不大于400kW。 但后者容量较小,输出电压较低,市场上竞争产品不多。

   IGBT和MCT是运动控制中的新一代电力电子器件:前者是MOS驱动的BJT,其优点是容量和电压超过BJT,有取代BJT的趋势; 后者采用MOS驱动晶闸管,理论上具有两者的优点。 这两款新器件已经有成熟的产品。 IGBT已发展到第四代。 目前,国外微电子生产技术已转向电力电子,从而生产专用集成电路(SPIC)。 将IGBT的驱动电路和保护电路结合在一起的智能器件称为IPM。 结合开关电源的IPM具有更可靠的变频器,已成为调速的主导产品。 进入21世纪已取代直流调速进入交流调速。 调速时代。

   2、控制方式 变频器采用不同的控制方式,所获得的调速性能、特点和用途也不同。 控制方式通常分为开环控制和闭环控制。 开环控制具有U/f(电压和频率)比例控制方式; 闭环有转差频率控制和各种矢量控制。 从发展历史来看,从开环到闭环,如今的矢量控制可以与直流电机的电枢电流控制相媲美。 目前还可以直接获取交流电机参数进行直接转矩控制,方便、准确、精度高。

   2. 电机部分

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  电机是运动控制中的主要电机,但人们对它的认识还不完全。 这里有很多新概念值得人们关注。

  电力电子设备从交流到直流的转换很容易,但从直流到交流的转换却很困难。 电力电子器件的串联或并联也很困难。 因此,希望电机的电压、相数与设备紧密匹配,综合设计、统一考虑,而不是局限于原来的传统和标准。

  近年来,同步电机已成为运动控制领域的新星。 第21届IEEE国际电力电子会议讨论了“永磁电机或磁阻电机是否可以替代变速传动中的异步电机”的问题。 永磁同步电机采用自吸后,增加了转子位置反馈环节,但取消了启动绕组,消除了启动、牵引带来的设计和运行困难。 永磁同步电机可以自然解耦,电磁时间常数小,控制性能比直流电机更好,在伺服系统中取得了主导地位。 此外,我国是稀土大国,在永磁同步电机的研发方面应处于领先地位。

  三、总结

  变频器最基本的应用是允许操作员通过调节连接到电机的电源的频率和电压来使电机的速度与负载要求相匹配。 对于特定应用,电机可以以最高效的速度运行并降低能耗。

  变频器可以为 OEM 行业和需要创造力的目标用户带来潜在的效率提升。 借助现代技术更新,变频驱动技术已经可以帮助解决特定运动控制应用中的问题,并能有效提高企业的经济效益。

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