异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。
由于在调速时转差功率不随转速而变化,调速范围宽,无论是高速还是低速时效率都较高,在采取一定的技术措施后能实现高动态性能,可与直流调速系统媲美。
在各种异步电动机调速控制系统中,目前效率最高、性能最好的系统是变压变频调速控制系统,一般简称为变频器。由于变频器使用方便、可靠性高,所以它成为现代自动控制系统的主要组成元件之一。
由电机学知识可知,定子绕组的反电动势是定子绕组切割旋转磁场磁力线的结果,本质上是定子绕组的自感电动势。三相异步电动机定子每相电动势的有效值为
E1=4.44kr1f1N1ΦM (1-1)
式中:E1为气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值,V;f1为定子频率,Hz;N1为定子每相绕组串联匝数;kr1为与绕组结构有关的常数;ΦM为每极气隙磁通量,Wb。
由式(1-1)可知,如果定子每相电动势的有效值E1不变,改变定子频率时就会出现下面两种情况。
(1)如果f1大于电动机的额定频率f1N,那么气隙磁通量ΦM就会小于额定气隙磁通量ΦMN。其结果是:尽管电动机的铁芯没有得到充分利用是一种浪费,但是在机械条件允许的情况下长期使用不会损坏电动机。
(2)如果f1小于电动机的额定频率f1N,那么气隙磁通量.ΦM就会大于额定气隙磁通量ΦMN。其结果是:电动机的铁芯产生过饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电动机。
变频调速的基本控制方式主要包括以下几种:
1. 开环控制:简单粗暴,控制精度较低,常用于单一的恒定负载场合。
2. 矢量控制:精度较高,可用于变负载及高速低速转换场合,具有较高的动态性能和响应能力。
3. 磁场定向控制:采用逆变器将三相交流电转化为直流电后,通过改变控制电压或频率,来调整电动机的磁场方向和大小。
4. 转矩控制:通过控制电源输出的电压和相位,以保证频率和磁场方向不变的情况下,改变电动机的转矩大小和转速。
5. 预判控制:通过分析电机的运行状态和负载条件,预测需要的输出转矩或输出功率,并在运行中进行调整,以实现优化控制。
以上是常见的变频调速的基本控制方式,不同控制方式适用于不同的应用场景,需要根据实际需求选择。