停车方式有三种:一是自由停车,二是软停车,三是制动停车。软起动器带来的最大好处是软停车和制动停车,软停车消除了拖动系统的反惯性冲击,对于水泵就是“水锤”效应,制动停车则在一定场合代替了反接制动停车功能[5-7]。
1.3 变频软起动的原理及应用
变频器是利用交流异步电动机同步转速 随电源频率变化而变化的特性实现电动机调速运行的装置。变频器产生于20世纪60年代。在20世纪70年代,随着大功率晶体管(GTR)的问世,即场效应晶体管的出现和性能不断提高,使变频器的性能有了极大完善和发展[7]。
变频器有以下特点:
(1)可很好地实现异步电动机的无级调速;
(2)可方便地进行恒转矩调速和恒功率调速;
(3)调速范围广、平滑性较好、机械特性较硬;
(4)可实现有效的节能。
1.3.1 变频软起动的基本结构
以电压型交-直-交变频器结构为例,如图1-6,变频器主电路:
图1-6 变频器主电路
主电路—为电动机提供调频调压电源的电力变换部分;
整流器—将工频电源变换为直流电压;
滤波器—抑制电压波动、缓冲和平滑直流电压;
逆变器—将直流电变换为频率可调的三(单)相交流电。
另外,在变频调速系统中,异步电动机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的,所以通常需要加入能耗制动环节。
1.3.2 变频软起动的工作原理
(1)异步电机的调速方法
同步转速:
转子转速: (1-8)
由式(1-8)可见,有三种调速方法:
(a)改变极对数 ;
(b)改变转差率 ;
(c)改变电源频率 —最好的调速方法。
变频调速:有两种调速方式:恒转矩调速 ,恒功率调速
图1-7 转矩、转速、频率关系
(2)变频调速器的控制方式
(a)恒转矩调速( ( 控制方式)
由 可知:为了保持电机中的磁通 不变,在变频的同时控制变频器的输出电压,即保证 为常数。
由 可知:当磁通 不变时,即可保证转矩 基本不变。但这种调速方式的低速性能较差。
(b)恒功率调速( )
当 时,若保持电压不变而增大频率时,磁通 一定会减小,因而保证功率为一常数。对不同的负载,可采用不同的调速方式。
图1-8 电压与频率关系
(3)变频器的正弦波脉宽调制(SPWM)方式
在现代变频器中,普遍采用(SPWM)方式来实现 控制:用一系列脉冲,其脉冲宽度按正弦波进行调制,如图1-9所示。这种电压脉冲序列可以大大减小负载电流中的高次谐波分量。
图1-9 正弦波脉宽调制
PWM控制技术有许多种,并且还在不断发展中。但从控制思想上分,可把它们分成四类,即等脉宽PWM法、正弦波PWM法(SPWM)、磁链跟踪PWM法(SVPWM)和电流跟踪PWM法等。
1.4 变频软起动与软起动的比较
(1)两者所具有的功能不同,软起动器只有起动一个功能,但变频器有三个功能:起动、调速、节能;但是软起动器的价格只有变频器的十分之一,且软起动器的起动任务完成后,能从回路中切除,但变频器不能,一直连接在回路中,因此变频器会发热,这样会减少其使用寿命。
(2)两者应用的条件和场所不同,软起动适用于重载、不允许有起动冲击的场合,如水泵、输煤机、传送带等。而且用在起动、停车时;并且要对转矩要求不高。如果对起动转矩有要求,那也只能用变频器。变频器是用于调速的场合,比如生活供水,白天用水少,改变频率,即改变电机转速,减少供水;晚上用水量大,频率增加,转速增加,增加供水,当然也可用做起停,但成本相对会增高。
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