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采煤机变频器技术交流 2011-12-05 交流调速系统概况 交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一，这是和电力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关。 二十世纪50年代末开始，电气传动领域中进行着一场重要的技术革命—将原来只用于恒速传动的交流电动机实现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵、维护麻烦的直流电动机。 进入二十世纪七十年代后，当现代控制理论、新型大功率电力电子器件、新型变频技术以及微型计算机数字控制技术等在实际应用中相继取得了重要进展的时候，才为交流电动机调速技术的飞跃创造了一个坚实的基础。 一、 变频原理 1、 变频的作用 ★ 对交流异步电动机进行调速 交流异步电机的转速公式为: n=（1-S）n1=(1-S)60f1/P 其中: f1: 定子供电电源频率 P: 定子绕组极对数 S: 转差率 n1: 电机同步转速从以上公式可以看出，在其它参数不变的情况下,电机的转速与供电电源的频率成正比,因此通过改变电机供电电源的频率可以改变电机的转速。 2、 变频器的定义 变频器也称之为变频调速器，是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源转换为另一频率的电能控制装置。 3、变频调速的原理 变频调速是通过变频器向电机的定子输出一个电压，其频率可以连续地改变，从而达到调速的目的。采用变频调速的异步电动机的机械特性如下图所示： 4、变频器的分类 ?按变换环节分为：交-直-交变频器、交-交变频器 ?按直流环节的储能方式分为： 1）电流型变频器：储能元件是电感线圈 2）电压型变频器：储能元件是电容器 ?按控制模式分为： 1）v/f控制变频器 用电压/频率恒定控制, 其控制原理基于解决变频器变频的同时又变压,保持磁通不变的控制理论,即Ｖ/ｆ=常数,称为ＶＶＶＦ。这是一种通过转差补偿达到转矩提升的控制方法。目前通用的变频器多采用电压/频率恒定控制,其技术成熟,价格便宜。 各组成部分功能 变频器的基本结构由整流电路、中间直流环节、逆变电路和控制电路组成。 ?整流电路：利用电子器件的单向导电开关特性，构成输出单一方向电流的电力变换电路，从而将输入的交流电能转换为输出的直流电能。 整流电路分为可控整流电路和不可控整流电路两种。对于三相变频器一般采用三相桥式结构。 不可控整流电路由功率二极管组成，整流输出的直流电压与电源电压成正比，不能随意调节。不可控整流电路简单，另一优点是输入电流和电源电压基本可保持同相位。 可控整流电路由晶闸管或IGBT组成，可以由外部的触发信号控制其导通时间，从而改变输出电压。 ACS800壁挂式风冷结构 经采煤机厂家改装后的卧式水冷结构 ?操作键盘 10、电动机的四象限运行  众所周知，异步电动机有电动和制动两种工作状态，我们把电动机的转速和输出转矩用坐标的形式表示，X轴表示转矩，Y轴表示转速，当电动机转速和转矩方向相同时，电动机处于电动状态；当电动机转速和转矩方向相反时，电磁转矩为负，起到制动作用；电磁功率也为负，电动机处于发电状态。如下图所示，第Ⅰ象限为电动机正转方向的电动状态，第Ⅱ象限为电动机正转方向的发电状态，第Ⅲ象限为电动机反转方向的电动状态，第Ⅳ象限为电动机反转方向的发电状态。这就是所谓电动机的四象限运行。 生产机械在运行过程中需要快速的减速或停车，更有些设备在生产中要求保持若干台设备前后一定的转速差或者拉伸距，这就会产生发电制动的问题，使电动机运行在第二或第四象限。然而在实际应用中，由于通用变频器大多采用电压源的控制方式，其中间直流环节有大电容钳制着电压，使之不能迅速反向，另外交直回路又通常采用不可控制流桥，不能使电流反向，因此要实现回馈制动和四象限运动就比较困难。 在变频调速系统中，电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间，电机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电机的转子转速未变。当同步转速V1小于转子转速V时，转子电流的相位几乎改变了180°，电机从电动状态变为发电状态；与此同时，电机轴上的转矩变成了制动转矩Te，使电机的转速迅速下降，电机处于再生制动状态。电机再生的电能P经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器本身的电容吸收，虽然其他部分能消耗电能，但电容仍有短时间的电荷堆积，形成“泵升电压”，使电流电压Ud升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损害。 因此，对于负载处于发电制动状态中，必须采取措施