变频器是怎样控制电机转速的呢?

发布者:Joyful222Life最新更新时间:2024-06-24 来源: elecfans关键字:变频器  控制电机  转速 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

随着变频器的发展,变频器的使用越来越普及,但是很多时候我们只是在使用变频器,却从来不曾了解过它。


变频器是怎样控制电机转速的呢?电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。


而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些。下面就和小编一起了解一下吧。

变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。

另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。

因此,以控制频率为目的的变频器,是作为电机调速设备的优选设备。

结论:改变频率和电压是最优的电机控制方法。

如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压

工频电源:由电网提供的动力电源(商用电源)。

起动电流:当电机开始运转时,变频器的输出电流。

变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。

电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些。

通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。

通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。

1、当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低

通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.(T=Te,P<=Pe)

变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。

当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足。

举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。

因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速(P=Ue*Ie)。

2、变频器50Hz以上的应用情况

大家知道,对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的。

如变频器和电机额定值都是:15kW/380V/30A,电机可以工作在50Hz以上。

当转速为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A。这时如果增大输出频率到60Hz,变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A。很显然输出功率不变,所以我们称之为恒功率调速。

这时的转矩情况怎样呢?

因为P=wT(w:角速度,T:转矩)。因为P不变,w增加了,所以转矩会相应减小。

我们还可以再换一个角度来看:

电机的定子电压U=E+I*R(I为电流,R为电子电阻,E为感应电势)

可以看出,U、I不变时,E也不变。

而E=kfX,(k:常数,f:频率,X:磁通),所以当f由50-->60Hz时,X会相应减小。

对于电机来说,T=KIX,(K:常数,I:电流,X:磁通),因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。

同时,小于50Hz时,由于I*R很小,所以U/f=E/f不变时,磁通(X)为常数。转矩T和电流成正比。这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力。并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)。

结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时,电机的输出转矩会减小。

3、其他和输出转矩有关的因素

发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力。

载波频率:一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率,最高环境温度下能保证持续输出的数值。降低载波频率,电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。

环境温度:就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值.

海拔高度:海拔高度增加,对散热和绝缘性能都有影响。一般1000m以下可以不考虑。以上每1000米降容5%就可以了。

4、矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的?

*1:转矩提升

此功能增加变频器的输出电压(主要是低频时),以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失,从而改善电机的输出转矩。

改善电机低速输出转矩不足的技术

使用矢量控制,可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz(对4极电机,其转速大约为30r/min)时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩(最大约为额定转矩的150%)。

对于常规的V/F控制,电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加,这就导致由于励磁不足,而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足,变频器中需要通过提高电压,来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做转矩提升(*1)。

转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能和其电流相对应的提高。因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。

矢量控制把电机的电流值进行分配,从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量(如励磁分量)的数值。

矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应,进行优化补偿,在不增加电流的情况下,允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。


关键字:变频器  控制电机  转速 引用地址:变频器是怎样控制电机转速的呢?

上一篇:变频器电源线怎么接?变频器电源线接线注意事项有哪些?
下一篇:通过物通博联穿透云·设备维护快线实现PLC远程上下载程序

推荐阅读最新更新时间:2024-11-17 03:46

如何玩转永磁无刷直流电机控制
永磁无刷直流电机将永磁体粘接在转子铁心表面,采用集中绕组的方式,组成了隐极式转子结构,转子永磁体所产生的主磁场分布接近于梯形波,当转子以恒定的转速旋转时,由主磁场切割定子绕组,在每相定子绕组中所感应电势的波形和主磁场基本保持一致,为简化分析,可以近似视其为梯形波,其平顶宽度为120°电角度,如下图所示,为了输出恒定的电磁功率或转矩,三相定子绕组必须加入六步的梯形波或方波电流: 通常情况下,永磁无刷直流电机都有三个固定在定子上的位置传感器(一般为hall)检测转子相对定子的磁极位置,如图所示反映出通过hall信号检测到的位置信号,图中hall为120°安装方式: 电机运行的时候,三个hall信号通过一些处理之后给到MCU,M
[嵌入式]
如何玩转永磁无刷直流<font color='red'>电机</font><font color='red'>控制</font>?
恩智浦MCX微控制器增强移动机器人的电机控制能力
移动机器人的卓越性能、平稳运动和可靠运行离不开高效精确的电机控制。机器人的自主性和复杂性不断提高,非常需要能够处理复杂电机控制和其他任务的高级微控制器。 恩智浦新一代MCX微控制器产品组合具有先进的外设,可帮助开发人员优化移动机器人系统中的电机控制。 FlexPWM模块 MCX A和N系列具有通用、高配置的增强型Flex脉宽调制器(eFlexPWM)模块,可实现精确的电机控制,并提供广泛的功能集,满足移动机器人应用的各种需求。除了驱动电机的高级控制外,eFlexPWM模块还可用于构建开关式电源。 eFlexPWM模块的一个主要功能是支持中心对齐、边沿对齐和非对称脉宽调制(PWM)。 中心对齐PWM可保持相位
[机器人]
恩智浦MCX微<font color='red'>控制</font>器增强移动机器人的<font color='red'>电机</font><font color='red'>控制</font>能力
基于矢量控制的高性能异步电机速度控制器的设计
  可靠性和实时性是对控制系统的基本要求,最初的电机控制都是采用分立元件的模拟电路。随着电子技术的进步,以脉宽调制(PWM)为基础的变频调速技术已广泛应用于电机控制中。在数字化趋势广泛流行的今天,集成电路甚至电机控制专用集成电路已大量应用在电机控制中。特别是最近几年兴起一种全新的设计思想,即基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件实现技术。该技术可以应用于基于矢量控制的异步电机变频调速系统中。FPGA本身是标准的单元阵列,没有一般的IC所具有的功能,但用户可以根据自己的需要,通过专门的布局布线工具对其内部进行编程,在最短的时间内设计出自己的专用集成电路,从而大大地提高了产品的竞争力。由于FPGA以纯硬件的方式进行并行处理,而且不占用
[嵌入式]
西门子变频器的使用方法和保养
  西门子变频器是一种先进的电力调整设备,用于将交流电转换为可调逝的直流电,并将其转换为适当的电压和频率用于控制电机的速度和功率。下面是使用西门子变频器的一些基本步骤:   1.安装变频器:将变频器安装在相应的位置上,确保变频器的冷却风扇通畅,电源电线正确接线。   2.设置参数:在使用前需要进行参数设置,按照变频器的说明手册进行操作。一些重要的参数包括输入电压、输出电压、频率、转速、输出功率等。   3.连接电源:将电源连接到变频器上,并进行相应的保护设置。检查所有电源线的接线是否正确,确保符合标准。   4.接线电机:将电机连接到变频器上。在电机接线时,请务必注意电机的绝缘性,确保保护接地。   5.启动变频器:按照手册中的操
[嵌入式]
变频器切换控制原理图 三菱PLC常用的位指令和运算指令
1.变频器切换控制原理图 2.电子元器件的作用 3.电工必备单位换算总结 4.RS232串口引脚定义 5.根据功率计算电流-老师傅经验 6.三菱PLC常用的位指令和运算指令 7.采用星三角启动降压启动时间计算方法 8.电气维修经验
[嵌入式]
<font color='red'>变频器</font>切换<font color='red'>控制</font>原理图 三菱PLC常用的位指令和运算指令
变频器外部控制接线图
  变频器外部控制接线图   打开变频器的控制面板,我们会发现,面板的下面是一排接线端子,我们所有对变频器的连线,都是从这一排接线端子引出来的。   一、具体连线   变频器的控制面板下面是一排,接线端子,我们所有对变频器的连线都是从这一排接线端子引出来的,但变频器的控制面板是不能频繁的拆却的。   1、连接外部按钮   端子CM(黄线)、REV(蓝线))、FWD(绿线)接按钮开关,其中黄线CM为公共端子,具体连线方法如下图所示:   2、连接电位器   电位器的1、2、3三个端子,分别接到变频器的10V、AN1与GND,其中,AN1接电位器的中间的端子,变频器在正常工作过程中,电位器两端有10V的电压。   3、
[嵌入式]
<font color='red'>变频器</font>外部<font color='red'>控制</font>接线图
永磁同步电机控制系统仿真—控制器模型的整体结构
多速率仿真 通常情况下,在Simulink环境下搭建的电力电子控制系统的仿真模型,都是多速率的仿真模型。这是因为: 01 电力电子控制系统中包含多种类型的模型,不同模型对于仿真速率的要求是不同的。 02 被控对象模型中的电气部分,例如永磁同步电机、逆变器,都是希望仿真速率越快越好。具体选择多快的仿真速率,与PWM的频率,逆变器的死区时间,模型的解算方式等因素相关。对于10kHz开关频率,仿真速率最好是开关频率的100倍,因此为1MHz(仿真步长1µs),但是如果死区时间为2µs,那么仿真步长最好是死区时间的1/10(0.2µs),此时仿真速率就是5MHz。 03 被控对象模型中的机械部分,通常情况下仿真步长为1ms(仿真速率1
[嵌入式]
永磁同步<font color='red'>电机</font><font color='red'>控制</font>系统仿真—<font color='red'>控制</font>器模型的整体结构
单片机C868实现无传感器BLDC电机控制
引 言 BLDC具备诸多优势,例如外型紧凑、结构简单、高效率、低噪音、较长使用寿命等等,这种电机越来越广泛地应用于自动化、工业和消费类电子产品等领域。图1所示为典型的BLDC电机框图,该电机包括一个梯形磁通的永磁同步电机、一个转子位置检测器(通常为三个霍尔传感器)和一个驱动电机的三相逆变器。另外,必须配置一个单片机(MCU),输出特定的脉冲宽度调制(PWM)模式来驱动BLDC电机。如同一个传统直流电机那样,电机的换流必须与转子位置同步,用户可以通过改变PWM的占空比来调节电机转速。 图1 BLDC电机框图 通常,电机中的三个霍尔传感器相互成60度角。也就是说,每隔60度其中一个传感器就会变换其状态,完成一次电
[单片机]
单片机C868实现无传感器BLDC<font color='red'>电机</font><font color='red'>控制</font>
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved