變頻調(diào)速的基本原理

現(xiàn)在的電機(jī)變頻系統(tǒng)大都是采用的恒V/F 控制系統(tǒng)，這個(gè)變頻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作便宜。這個(gè)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)等大型的并且對(duì)于變頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求不是很高的地方。

這個(gè)系統(tǒng)是一種典型的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機(jī)的平滑的變速要求，但是對(duì)于動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的調(diào)節(jié)性能都是有限的，不能應(yīng)用在對(duì)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴(yán)格的地方。

為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)的高性能，我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機(jī)調(diào)速方式，這種調(diào)速方式能夠在靜態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)速中達(dá)到很高的性能，但是這種系統(tǒng)只能在轉(zhuǎn)速比較慢的電機(jī)中得到應(yīng)用，應(yīng)為在電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候，這種系統(tǒng)不僅不會(huì)達(dá)到節(jié)約電能的目的，還會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生極大的瞬態(tài)電流，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在瞬間發(fā)生變化。

所以說(shuō)為了實(shí)現(xiàn)在較高的轉(zhuǎn)速中實(shí)現(xiàn)較高的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，只有先解決電機(jī)產(chǎn)生瞬態(tài)電流的問(wèn)題，只有將這個(gè)問(wèn)題合理的解決我們才能更好的發(fā)展電機(jī)變頻節(jié)能控制技術(shù)。

變頻調(diào)速的基本原理是通過(guò)控制電機(jī)輸入電壓的頻率和幅值來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。變頻調(diào)速系統(tǒng)包括三個(gè)部分：變頻器、電機(jī)和控制系統(tǒng)。

變頻器將固定頻率的交流電源轉(zhuǎn)換為可控的變頻交流電源，然后將其輸出給電機(jī)。變頻器通過(guò)控制可變頻率的交流電壓和電流，以及改變電機(jī)轉(zhuǎn)子所受的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向，從而控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度和轉(zhuǎn)矩。

電機(jī)接收變頻器輸出的變頻交流電源，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速根據(jù)輸出的交流電源頻率和電壓來(lái)控制。

控制系統(tǒng)將電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載能力，以達(dá)到一定的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。

變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理是控制電機(jī)輸入電源的頻率和幅值，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率，達(dá)到節(jié)能降耗、精度高、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。

變頻電機(jī)的調(diào)速原理

由三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式：n=60f（1-s）/p可知，改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。

從調(diào)速的本質(zhì)來(lái)看，不同的調(diào)速方式無(wú)非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。 在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級(jí)調(diào)速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。

改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對(duì)數(shù)的多速電動(dòng)機(jī)，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無(wú)換向電動(dòng)機(jī)調(diào)速等。

從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來(lái)看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級(jí)調(diào)速等）。

有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。

一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。