交流电机变频调速原理 交流变频调速系统的特点及其重要作用.doc

交流电机变频调速原理 交流变频调速系统的特点及其重要作用 第19卷　第1期邢台职业技术学院学报Vol.19　No.1 　　　　　　　　　　　　 2002年3月JournalofXingtaiVocationalandTechnicalCollegeMar.　2002 交流变频调速系统的特点及其重要作用 李志华　李光举 (邢台职业技术学院电子工程系　河北邢台　054000) 摘　要:20世纪60年代以后,由于电力电子技术、使得交流电机变频调速系统日趋完善,特点,关键词:电力拖动;:(2002)01-0065-03系统,还必须与高性能的控制系统相结合来满足生产机械提出的各种工艺要求。在现代化的工业企业当中,性能优良的自动电力拖动系统是必不可少的。调速系统正是电机拖动技术和自动控制技术相结合的产物。 一、变频调速系统的发展 20世纪60年代以后,半导体功率器件从普通晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、双极型晶体管(BJT)、金属氧化硅场效应管(MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)、MOS控制晶体管(MGT)、MOS控制晶闸管(MCT)逐步发展到今天的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和耐高压绝缘栅双极型晶体管(HVIGBT)。器件的每一次更新都为调速技术的发展注入了新的活力。电动机的调速从直流发电机———电动机组调速、静止晶闸管整流直流调压调速逐步发展到交流感应电动机变频调速,而且随着控制技术和控制手段的不断提高,变频调速又由变压变频控制的变频调速发展到了矢量控制变频调速,通过控制交流电动机里相当于并励直流电动机励磁绕组的磁通变化,提高变频器的恒转矩输出范围和动静态特性,使得交流电动机变频调速系统的性能超过了直流电动机调压调速系统的性能。为了简化控制系统,减少设备故障率,在矢量控制变频调速的基础上又发展了无速度传感器的矢量控制变频调速。在一些对动静态特性要求不太高的应用中,无速度传感器的矢量控制变频调速已完全可以和 有速度传感器的矢量控制变频调速相媲美。矢量控 [1] 制对交流电机调速具有划时代的意义。 交流电机采用变频调速技术是当代电机调速的潮流,它以体积小、重量轻、精度高、通用性强、工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性高、 操作简便等优点超过以往的任何调速方式,深受钢铁、有色、石油、化工、纺织、机械、电力、建材、煤炭、医药、造纸、卷烟、航海、电力机车、自来水、养殖等行业的欢迎。随着电力电子技术和数字控制技术的发展,交流电机变频调速系统的实际应用比重会逐步增高,直到最后完全取代直流调速和其它调速方式。 二、交流变频调速系统的特点 交流电机变频调速系统和其它调速方式相比具有以下特点: 1.交流变频调速系统具有和直流调速系统相同的调速平滑、方便、过载力矩和起动力矩大等优点。GE、SIEMENS、ABB公司交流变频调速系统的调速 [2] 范围可达1:100,过载能力可达150%、240s。东方电机股份有限公司为攀枝花钢铁公司1450热连轧机R2粗轧机设计的主传动电机为全数字化矢量控制交交变频调速同步电动机,功率5000kW,过载能 [3] 力为250%、60s,可频繁正反转。 2.交流电机容量、速度和电压等级可以做得很高。可以根据需要设计出高转速、大容量的交流变频供电大型交流电动机,而直流电动机因受换向条件的制约其容量和速度受到很大限制。例如厚板轧机主传动直流电动机功率2ⅹ8000kW(50/100r/ 收稿日期:2001—11—12 )河北隆尧县人,邢台职业技术学院电子工程系,讲师。作者简介:李志华(1952— 65 百度有哪些信誉好的足球投注网站“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网92,您的在线图书馆 邢台职业技术学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002年　第1期min)已达到极限值,而交流电动机单机容量可以突 破这一限制,达到2ⅹ11000kW,为设备提供更大的动力。交流电动机的电压可以达到10kV以上。 3.效率高,节约能源。在相同的情况下,交流变频驱动比一般直流传动方式能提高效率5%左右,比电动机—发电机组供电的直流传动方式提高效率15%左右,比其它交流调速方式提高效率20%以上,节能效果显著。例如攀枝花钢铁公司1450热连轧交流调速系统R2粗轧机和F1～F6精轧机将原来的直流电机传动改为交交变频同步电机驱动后效率由原来的91.7%、92.1%、92.1%、91.9%、92.1%、92%、91.8%提高到96.%、97.2、96.9%、97.29%、5.1%%、4.81%,整个能源15%。将变频调速用于风机水泵的控制,甚至 [4] 可节约电能50%以上。 4.系统的控制精度和响应速度均优于直流传动指标和水平。采用32位计算机控制的交流变频同步电动机