風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),風(fēng)機(jī),調(diào)速,系統(tǒng)
電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)
目錄
一、 設(shè)計(jì)的基本要求……………………………………………1
變頻器的分類(lèi)及特點(diǎn):……………………………………1
二、總體方案的確定………………………………………………5
1、變頻器的主電路構(gòu)成………………………………5
2、變頻器控制電路的基本構(gòu)成……………………6
3、變頻器技術(shù)發(fā)展方向預(yù)測(cè)………………………7
4、整流電路分析:……………………………………8
5、逆變電路分析:……………………………………9
6、波形分析……………………………………………10
7、定量計(jì)算………………………………………11
8、變頻器中各參數(shù)的計(jì)算………………………11
三、參考文獻(xiàn)……………………………………………………12
風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)
摘要:變頻器廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代工廠的變頻調(diào)速系統(tǒng)。其中有一部分用于風(fēng)機(jī)調(diào)速,由于風(fēng)機(jī)屬于平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載,故在風(fēng)機(jī)調(diào)速中通常選擇普通功能型變頻器。
關(guān)鍵字:變頻調(diào)速 整流 逆變
一、設(shè)計(jì)基本要求
從某種意義上說(shuō),如果能夠有一個(gè)可以任意改變頻率的電源的話,即可以通過(guò)改變電源的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制,但是,由于在實(shí)際的調(diào)速控制過(guò)程中,還必須考慮到有效利用電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng),抑制啟動(dòng)電流和得到理想的轉(zhuǎn)矩特性等方面的問(wèn)題,一個(gè)普通的頻率可調(diào)交流電源并不能、滿足對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的要求。
變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備,其中控制電路完成對(duì)主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō),有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。
從結(jié)構(gòu)上看,變頻器可分為直接變頻和間接變頻兩種。間接變頻器先將工頻交流電源通過(guò)整流器變成直流,然后通過(guò)逆變器將直流變換為可控頻率的交流,因此又稱(chēng)之為有中間直流環(huán)節(jié)的變頻裝置或交-直-交變頻器。直接變頻器是將工頻交流一次變換為可控頻率交流,沒(méi)有中間直流環(huán)節(jié),即所謂的交-交變頻器。目前應(yīng)用較多的是間接變頻器,即交-直-交變頻器。因此可以認(rèn)為變頻器的基本構(gòu)成如下圖所示:
變頻器的分類(lèi)及特點(diǎn):
變頻器的分類(lèi)方法很多,以下是幾種主要的分類(lèi)方法;
1. 按直流電源的性質(zhì)分
當(dāng)逆變器輸出側(cè)的負(fù)載為交流電動(dòng)機(jī)時(shí),在負(fù)載和直流電源之間有無(wú)功功率交換,用于緩沖中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件可以是電容或是電感,據(jù)此變頻器可分為電壓型和電流型兩類(lèi)。
2.按逆變開(kāi)關(guān)方式分
按逆變開(kāi)關(guān)方式對(duì)變頻器分類(lèi)時(shí),則變頻器可分為PAW方式和PWM方式。PAW控制是Pulse Amplitude Modulation(脈沖振幅調(diào)制)控制的簡(jiǎn)稱(chēng),由于這種控制方式必須同時(shí)對(duì)整流和逆變電路進(jìn)行控制,控制電路比較復(fù)雜,而且低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較大,因此現(xiàn)在主要采用PWM 方式。
PWM控制是Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)控制的簡(jiǎn)稱(chēng),是在逆變電路部分同時(shí)對(duì)輸出電壓(電流)的幅值和頻率進(jìn)行控制的控制方式。在這種控制方式中,以較高頻率對(duì)逆變電路的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元器件進(jìn)行開(kāi)閉,并通過(guò)改變輸出脈沖的寬度來(lái)達(dá)到控制電壓(電流)的目的。
為了使異步電動(dòng)機(jī)在進(jìn)行調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠更加平滑,目前在變頻器中多采用正弦波PWM控制方式,即通過(guò)改變PWM輸出的脈沖寬度,使輸出電壓的平均值接近正弦波。這種方式也被稱(chēng)為SPWM控制。
3.按控制方式分類(lèi)
當(dāng)今對(duì)變頻器的控制方式可整體分為兩類(lèi):非智能控制和智能控制。
3.1非智能控制方式
在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。
(1) V/f控制
V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性,基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí),又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的,通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,但是這種變頻器采用開(kāi)環(huán)控制方式,不能達(dá)到較高的控制性能,而且,在低頻時(shí),必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。
(2) 轉(zhuǎn)差頻率控制
轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式,它是在V/f控制的基礎(chǔ)上,按照知道異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電源頻率,并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,就可以使電動(dòng)機(jī)具有對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式,在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器,有時(shí)還加有電流反饋,對(duì)頻率和電流進(jìn)行控制,因此,這是一種閉環(huán)控制方式,可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性,并對(duì)急速的加減速和負(fù)載變動(dòng)有良好的響應(yīng)特性。
(3) 矢量控制
矢量控制是通過(guò)矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位,以達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制,進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過(guò)控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間,又可以形成各種PWM波,達(dá)到各種不同的控制目的。例如形成開(kāi)關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開(kāi)關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無(wú)速度傳感器的矢量控制方式兩種。
基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致,但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電流的相位進(jìn)行控制,使之滿足一定的條件,以消除轉(zhuǎn)矩電流過(guò)渡過(guò)程中的波動(dòng)。因此,基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是,這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式,需要在電動(dòng)機(jī)上安裝速度傳感器,因此,應(yīng)用范圍受到限制。
無(wú)速度傳感器矢量控制是通過(guò)坐標(biāo)變換處理分別對(duì)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,然后通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、電流辨識(shí)轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,工作可靠,操作方便,但計(jì)算比較復(fù)雜,一般需要專(zhuān)門(mén)的處理器來(lái)進(jìn)行計(jì)算,因此,實(shí)時(shí)性不是太理想,控制精度受到計(jì)算精度的影響。
(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制
直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念,在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué) 模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,通過(guò)檢測(cè)定子電阻來(lái)達(dá)到觀測(cè)定子磁鏈的目的,因此省去 了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算,系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)潔,計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開(kāi)環(huán)的狀態(tài)下,也能輸出100%的額定轉(zhuǎn)矩,對(duì)于多拖動(dòng)具有負(fù)荷平衡功能。
(5) 最優(yōu)控制
最優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同,可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對(duì)某一控制要求進(jìn)行個(gè)別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中,就成功的采用了時(shí)間分段控制和相位平移控制兩種策略,以實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。
3.2智能控制方式
智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專(zhuān)家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制等。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應(yīng)用中有一些成功的范例。
(1) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式應(yīng)用在變頻器的控制中,一般是進(jìn)行比較復(fù)雜的系統(tǒng)控制,這時(shí)對(duì)于系統(tǒng)的模型了解甚少,因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既要完成系統(tǒng)辨識(shí)的功能,又要進(jìn)行控制。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式可以同時(shí)控制多個(gè)變頻器,因此在多個(gè)變頻器級(jí)聯(lián)時(shí)進(jìn)行控制比較適合。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)太多或者算法過(guò)于復(fù)雜都會(huì)在具體應(yīng)用中帶來(lái)不少實(shí)際困難。
(2) 模糊控制
模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率,使電動(dòng)機(jī)的升速時(shí)間得到控制,以避免升速過(guò)快對(duì)電機(jī)使用壽命的影響以及升速過(guò)慢影響工作效率。模糊控制的關(guān)鍵在于論域、隸屬度以及模糊級(jí)別的劃分,這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。
(3) 專(zhuān)家系統(tǒng)
專(zhuān)家系統(tǒng)是利用所謂“專(zhuān)家”的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制的一種控制方式,因此,專(zhuān)家系統(tǒng)中一般要建立一個(gè)專(zhuān)家?guī)欤娣乓欢ǖ膶?zhuān)家信息,另外還要有推理機(jī)制,以便于根據(jù)已知信息尋求理想的控制結(jié)果。專(zhuān)家?guī)炫c推理機(jī)制的設(shè)計(jì)是尤為重要的,關(guān)系著專(zhuān)家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。應(yīng)用專(zhuān)家系統(tǒng)既可以控制變頻器的電壓,又可以控制其電流。
(4) 學(xué)習(xí)控制
學(xué)習(xí)控制主要是用于重復(fù)性的輸入,而規(guī)則的PWM信號(hào)(例如中心調(diào)制PWM)恰好滿足這個(gè)條件,因此學(xué)習(xí)控制也可用于變頻器的控制中。學(xué)習(xí)控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息,但是需要1~2個(gè)學(xué)習(xí)周期,因此快速性相對(duì)較差,而且,學(xué)習(xí)控制的算法中有時(shí)需要實(shí)現(xiàn)超前環(huán)節(jié),這用模擬器件是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,同時(shí),學(xué)習(xí)控制還涉及到一個(gè)穩(wěn)定性的問(wèn)題,在應(yīng)用時(shí)要特別注意。
4.按主開(kāi)關(guān)器件分類(lèi)
逆變器中主開(kāi)關(guān)器件的性能,往往地變頻器裝置的性能有較大的影響。這些器件主要有IGBT,BJT,GTO和SCR。
二、總體方案確定
1、變頻器的主電路構(gòu)成
交流電頻率可控
交流電商用電源
整流電路
中間直流電路
逆變電路
控 制 電 路
變頻器的主電路主要由整流電路,直流中間電路和逆變電路三部分組成,如下圖示:
(1)整流電路
整流電路的主要作用是對(duì)電網(wǎng)電流進(jìn)行整流后給逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。在電流型逆變器中整流電路相當(dāng)于一個(gè)直流電流源,而在電壓型逆變器中整流電路相當(dāng)于一個(gè)直流電壓源。根據(jù)所有整流元件的不同,整流電路可有二極管整流電路和晶閘管整流電路。二極管整流電路主要用于PWM變頻器,其輸出直流電壓決定于電源電壓的幅值。晶閘管整流電路輸出的直流電壓是可控的。
(2)中間直流電路
整流電路輸出的直流電壓經(jīng)中間電路的電容進(jìn)行平滑處理后送至逆變電路。電壓型變頻器用于直流中間電路的直流電容為大容量鋁電解電容,在電源接通時(shí)電容中將流過(guò)較大的充電電流(浪涌電流),有燒壞二極管及影響處于同一電源系統(tǒng)的其他裝置正常工作的可能,因而變頻器提供了直流電抗器選件,以抑制浪涌電流。
(3)逆變電路
逆變電路是變頻器最主要的部分之一。他在控制電路的作用下將直流中間電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為具有所需頻率的交流電壓。逆變器的輸出即位變頻器的輸出,他被用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。
(4)變頻器的制動(dòng)電路
為了滿足電動(dòng)機(jī)制動(dòng)是的需要,在變頻器主電路中還包括制動(dòng)電路等輔助電路。在采用變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí),為了使電動(dòng)機(jī)減速,可以采取降低變頻器輸出頻率的方法降低電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到使電動(dòng)機(jī)減速的目的。在電動(dòng)機(jī)的減速過(guò)程中,由于同步轉(zhuǎn)速低于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速,異步電動(dòng)機(jī)便成為異步發(fā)電機(jī),負(fù)載機(jī)械和電動(dòng)機(jī)所具有的機(jī)械能量被饋還給電動(dòng)機(jī),并在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生制動(dòng)力矩。
變頻器的電氣制動(dòng)一般分為能耗制動(dòng),電源回饋制動(dòng),直流制動(dòng)3種。直流制動(dòng)通常用于數(shù)赫茲以下的低頻區(qū)域即電機(jī)即將停止之前,且制動(dòng)力矩不能太大,時(shí)間不能太長(zhǎng)。電源回饋制動(dòng)則將通過(guò)回饋電路反饋到電網(wǎng)。當(dāng)然從節(jié)能的角度看來(lái),電源回饋制動(dòng)是最好的一種方式,但線路復(fù)雜,成本高。
2、變頻器控制電路的基本構(gòu)成
變頻器的控制電路與主電路相對(duì)應(yīng),為主電路提供所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)??刂齐娐返闹饕饔檬歉鶕?jù)事先確定的變頻器的控制方式產(chǎn)生進(jìn)行V/F或電流控制時(shí)所需要的各種門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)或基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此外,變頻器控制電路還包括對(duì)電流,電壓以及電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行檢測(cè)的信號(hào)檢測(cè)電路,為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供保護(hù)的保護(hù)電路,對(duì)外接口電路和對(duì)數(shù)字操作器的控制電路。
變頻器主控制電路
變頻器主控制電路的中心是一個(gè)高性能的微處理器,并配以ASIC、PROM、RAM芯片和其它必要的周邊電路。它通過(guò)A/D、D/A等接口電路接收檢測(cè)電路和外部接口電路送來(lái)的各種檢測(cè)信號(hào)和參數(shù)設(shè)定值,利用事先編制好的軟件進(jìn)行必要的處理,并為變頻器提供各種必要的控制信號(hào)和顯示信息。一個(gè)通用變頻器中主控制電路主要完成輸入信號(hào)處理、加減速率調(diào)節(jié)功能、運(yùn)算處理、PWM波形演算處理等,給主驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號(hào)。
3、變頻器技術(shù)發(fā)展方向預(yù)測(cè)
變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域,總的發(fā)展趨勢(shì)是:驅(qū)動(dòng)的交流化,功率變換器的高頻化,控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此,變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件,提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展,變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高,體積越來(lái)越小,而廠家仍然在不斷地提高可靠性實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。變頻器性能的優(yōu)劣,一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響;二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù);三要看本身的能量損耗如何。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例,闡述它的發(fā)展趨勢(shì):
主電路功率開(kāi)關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化;開(kāi)關(guān)頻率不斷提高,開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步降低。
變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器,而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器,而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng),為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量,網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器,同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器,對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波,減少對(duì)電網(wǎng)的公害。
脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制(磁鏈跟蹤控制)。
交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開(kāi)發(fā)無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。
微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。近幾年來(lái),國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)為基礎(chǔ)的內(nèi)核,配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi)的稱(chēng)為DSP單片電機(jī)控制器,價(jià)格大大降低,體積縮小,結(jié)構(gòu)緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機(jī)相比,處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)10~15倍,可確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。數(shù)字控制使硬件簡(jiǎn)化,柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律,使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí),易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,便于故障診斷、加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能,使系統(tǒng)智能化(如有些變頻器具有自調(diào)整功能)。
4、整流電路分析:
目前在各種整流電路中,應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路,其原理圖如下圖所示,習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT1、VT3、 VT5)稱(chēng)為共陰極組;陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT4、VT6、VT2)稱(chēng)為共陽(yáng)極組。此外,習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?,為此將晶閘管按圖示的順序編號(hào),即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5, 共陽(yáng)極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。按此編號(hào),晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
帶阻感負(fù)載時(shí),或帶電阻負(fù)載α≤60o時(shí))的平均值為
帶電阻負(fù)載且α>60o時(shí),整流電壓平均值為
?輸出電流平均值為Id = Ud/R。
變壓器二次側(cè)電流有效值為
三相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載時(shí),在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下,電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似,電路中各處電壓、電流波形均相同,僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同,接反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為
?
5、逆變電路分析:
180°導(dǎo)電方式
? 每橋臂導(dǎo)電180°,同一相上下兩臂交替導(dǎo)電,各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度差120°
? 任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通
? 每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行,也稱(chēng)為縱向換流
??
6、波形分析
負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓:u相,1通,uUN'=Ud/2,4通,uUN'=-Ud/2
負(fù)載線電壓
負(fù)載相電壓
負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓
負(fù)載三相對(duì)稱(chēng)時(shí)有:
于是:
7、定量計(jì)算:
8、變頻器中各參數(shù)的計(jì)算:
(1) 平波電抗器電感值的計(jì)算:
計(jì)算原則:在晶閘管導(dǎo)通期間電感的儲(chǔ)能應(yīng)能夠保證晶閘管關(guān)斷期間的電流連續(xù)且保證工程要求的電流最小值:
=
其中為直流側(cè)輸出的線電壓,為t時(shí)刻電感的儲(chǔ)能,且線、相電壓的關(guān)系為=220;電感儲(chǔ)能的截止時(shí)間為180時(shí)刻。
(2)晶閘管額定參數(shù)的計(jì)算:
在三相全控橋中,阻感負(fù)載時(shí),晶閘管承受的最大正、反向電壓峰值均為
變壓器二次側(cè)電流即晶閘管電流有效值為:===0.577
由此可得晶閘管的額定電流為==0.368
再之,一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的2~3倍。
一般是利用有效值相等的原則來(lái)選取晶閘管的額定電流,(即使用時(shí)同樣應(yīng)按照實(shí)際波形的電流與通態(tài)平均電流所的發(fā)熱效應(yīng)相等),并留取一定的裕量,一般取其通態(tài)平均電流為按此原則計(jì)算結(jié)果的1.5~2倍。
由于題目要求直流輸出電流額定值為100A,即=100A,故有===0.577=57.7A;==36.75A,
由晶閘管額定電流的取法可得:,(為所取晶閘管的額定電流)
故可取范圍為55.12~73.50(A)
三相全橋整流電路中晶閘管承受的最大電壓為(其中為變壓器二次側(cè)電壓)
題目要求:輸入交流電源為:
三相380V10% f=50Hz,故每相的相電壓為220,頻率與線電壓頻率相同。為f=50HZ,故=2.45=540V
(3)變壓器容量的確定(S)
因?yàn)樽儔浩髟?、副邊的輸入,輸出功率相等,故S==
、均以求得,所以S==220*57.7w=12694w
即在題目要求的前提下,變壓器的容量應(yīng)該確定為13000w左右。
三、參考文獻(xiàn)
[1]滿永奎 通用變頻器及其應(yīng)用 北京;機(jī)械工業(yè)出版社
[2]原奎 變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用 北京;冶金工業(yè)出版社
[3]王兆安 黃俊 電力電子技術(shù) 北京;機(jī)械工業(yè)出版社
[4]何建平 陸治國(guó) 電氣傳動(dòng) 重慶;重慶大學(xué)出版社
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風(fēng)機(jī)
調(diào)速
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