变频器在电机拖动及其控制领域的应用

变频器在电机拖动及其控制领域的应用

发表时间：2019-03-26T09:43:52.057Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：李响[导读] 摘要：随着新型大功率电力电子器件的出现、运动控制理论的发展、微控制器技术的进步，产生了各种通用的高性能交流传动控制系统，多种交流变频调速技术日趋成熟，变频器的控制精度和动态性能大大提高，得到广泛的应用。

（齐齐哈尔工程学院黑龙江齐齐哈尔 161000）

摘要：随着新型大功率电力电子器件的出现、运动控制理论的发展、微控制器技术的进步，产生了各种通用的高性能交流传动控制系统，多种交流变频调速技术日趋成熟，变频器的控制精度和动态性能大大提高，得到广泛的应用。本文将对变频器在交流电机拖动及其控制领域的应用进行探讨。

关键词：变频器；电机拖动；控制

1.变频调速技术的概述

1.1变频调速技术的理论基础

现代化的变频调速技术中虽采用了多种技术成果，但最根本的还是电机学原理。通过采用电机学的相关理论进行分析可知，如果一台电机定子绕组的磁极对数已经给定，那么对其转速进行改变，就只能依靠改变电源频率的方式来实现。这也就意味着电机电源的频率和转速之间存在着对应关系。一般而言，随着电源频率的增高，转速也会增大，即电源频率和转速之间呈现出正相关的关系；反之，如果要降低电机的转速，那么也可以通过降低电源频率的方式来实现。由此可见，我们只需要对电源的频率进行调节，就能实现改变电机转速的目的。

1.2变频调速技术的优势分析

在自流驱动下，自流串激电机虽然表现出了良好的牵引性，但也存在一定的缺陷，比如随着电机负载转矩的增加，转速不得不降低。在变频调速技术还未出现应用前，这种情况只能依靠以下两种方式进行调节：一是在主回路上串电阻；二是使用自流斩波器。这两种调节方法在实践应用中都表现出了一定的缺陷。比如主回路串联电阻虽然实现方式简单，但会产生较大的能耗，而自流斩波器虽然在一定程度上改善了能耗较大的问题，但自流电机的固有缺陷始终没有得到真正意义上的改善。变频调速技术的出现使得以上问题得到了较好的解决，并且具有以下优势:第一，维护工作较简单，不需要占用较长时间，而且维修的间隔频率可适当延长;第二，启动转矩较大，并且拥有极佳的调速性能;第三，具备较强的节能降耗特性，可以大大降低运行成本；最后，采用变频调速技术时，其速度改变的过程非常平稳，对电网的冲击影响几乎可忽略不计。综上可知，变频调速技术具备极大的应用优势，其未来必将在电机转速调节和控制领域得到更为广泛的运用。

1.3变频调速技术的控制方法

现实中，变频调速技术主要采用的控制技术包括两个方面：第一，基本调制方法，也称作为正弦脉宽调制法，该方法可以看作是变频调速技术的基础，也是最基本的控制调节方式；第二，在实际采用变频调速技术的过程中，可以选择的策略，这也是变频调速技术运用灵活性的重要体现。

2.电机拖动中的变频调速技术分析

电力系统中的电机设备是指发电机、电动机、变压器，用于实现电能的生产与控制。电机拖动与电能生产直接相关，电机拖动时采用变频调速技术能够提高电能生产的速率和质量，而且变频调速技术能够减少电机拖动时的能源浪费，体现了节约、节能的优势，电机拖动中合理分配变频调速技术，保障电能生产的效率。

3.变频器在电机拖动及其控制领域的应用

电机全压启动或减压启动时，启动电流远超额定额定电流，这种情况不但会增大电机自己的铜损，还会使功率损耗增大，造成电压的波动，从而冲击机电设备和电网，甚至影响到线路中其他设备的正常工作为了防止这种情况的发生，供电系统设计时不得不加大变压器的容量，而这在电机正常运行时又造成浪费。

建立准确的磁通观测器与速度观察器需要有精确的模型，为此需要预知电机定子与转子的电阻、电感、铁心饱和系数等诸多参数，这对于对象不确定的通用变频器来说是十分困难甚至是不可能的：为了应对这样的状况，当代变频器一般都具有“自动调整”功能，可以自动完成部分参数测试与设定自动调整功能包括长线调整、停止型调整、空载旋转型调整与带负载在线自动调整多种。长线调整用于电枢连接线与定子的电阻测试与设定。停止型调整可通过对电机在静态励磁情况下的电压/电流等的分析与计算，获得电阻、电感等基本参数。

4.单台变频器拖动两台电机应注意的问题

4.1变频器容量选择

一台变频器拖动两台电机运行的过程中相当于一个变频器在驱动一整个大的电机。在启动电机的过程中可能是同时启动，也可能是逐个启动。但是其实当在启动第一台电机的时候，变频器的电流就己经达到了设定电流，在启动第二台电机的时候其实就是直接启动了，启动时所产生的电流值可能会达到3-6倍，由此可见变频器容量的选择是非常重要的。根据相关的理论可以知道电机的功率一般都比较小，同时负载也比较的轻。

4.2电机保护

当变频器在操作一台电机设备的时候，内部的电流会检测电路，而电路则会检测电机的电路，因此当变频器在设置了一定的保护参数的时候，电机就很容易被保护，而且在保护的过程中不需要别的电路，这样的操作过程就不容易出现一些问题。但是当一台变频器在同时拖动两台电机的时候，变频器只能对总的电流进行保护，让电流值不超过设置的数值，不能对每个电机都做出保护。为了能够更好的保护机电，可以在每个电机上都安装一个保护电路。通过这样的方式在一定程度上能够起到保护作用，但是在安装保护电路的时候不要选择熔断器，使用熔断器会将事故扩大，造成更严重的后果。

4.3其他方面

由于一台变频器拖动了两台电机，所以整个线路就会变得比较长，因此总漏电流就会比较大，变频器的输出功率就会大大降低。当线路大于变频器规定的出现长度的时候，必须要采取相应的措施，可以采用增加输出电抗器的方式。当要启动两个电机的时候，应该先启动其中一个，保证其中一个完全启动完成以后再启动另外一个。

5.结语

电机拖动运行中应该选择合适的变频调速装置，以便发挥变频调速技术的作用。变频调速技术的应用会对电机拖动产生积极效果，比如提升拖动效率、降低拖动中的运行能耗等等，应该引起我们充分的重视。

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