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    淺談變頻器發展和應用的幾個趨勢2


    在ABB系統中,傳動系統通常是ACS600變頻器組成的,其硬件組成是與傳統的交流異步傳動一致的,而軟件的設計則是專用的永磁電機(同步電機的一種)驅動軟件。同步電機允許在紙機上采用無編碼器的運行方式。傳動部分的控制系統、應用軟件以及人機界面的控制這幾部分都是跟ABB在紙機上的解決方案一致。因此,直接傳動能與其他的ABB傳動方案同時并列運行,而且ACS600變頻器無須更換就可以升級到新的直接傳動系統上。

    采用同步電機的最有效特點:

    (1)大大降低電機尺寸;

    (2)高效率的轉矩輸出;

    (3)無編碼器運行。

          目前大多數的紙機需要安裝速度編碼器來反饋電機轉速,而且編碼器也被證明是可靠的。但是安裝的編碼器由于是采用軸承需要常規定期性的維護保養和潤滑,在一個大型的紙機(如50個傳動)上每隔一定的周期還必須更換所有的編碼器以防止意外的由編碼器故障引起的紙機停機。從這個層面上來說,無編碼器的運行自然是同步電機直接傳動的一個優點和著眼點。 

           電機的實際速度是需要同時反饋和監測的,一個計算電機速度的新方法已經在ACSDTC得到發展和應用。為ABB造紙部門對直接傳動的37kW永磁電機進行測試得出的波形曲線。上面的2條曲線是表示經速度編碼器測量的數據和通過變頻器計算出來的數據。從圖中可以看出兩條曲線幾乎是一致的,即使在動態擾動中也是少有偏差。第3條曲線是表示電機由于突加負載產生的電機轉矩,該負載的變化大概是正常負載的1/3,以表示在電機在正常運行下突然有一個大的變化。將ABB傳統的交流傳動紙機改造成一個直接傳動的紙機系統是非常簡單的,紙廠需要購買新的直接傳動部分的電機,同時將ABB的常規變頻器ACS600通過下載PM-DTC軟件來升級,而且新的直接傳動的系統可以與現有的交流或直流傳動同時正常運行。總而言之,用戶將從直接傳動中獲益。

           當然,在其他行業如紡織、電梯等行業同步電機的變頻系統也取得了卓有成效的推廣。

           我們知道,同步變頻系統在硬件上并無太大區別,甚至可以直接使用,而軟件上就必須采用新的控制思路。矢量控制是一種控制永磁同步電機的實用而有效的方法。其基本思想是在三相永磁同步電動機上設法模擬直流電動機轉矩控制的規律,在磁場定向坐標上,將電流矢量分量分解成產生磁通的勵磁電流分量id和產生轉矩的轉矩電流iq分量,并使兩分量互相垂直,彼此獨立。當給定Id_Ref=0,這時根據電機的轉矩公式可以得到T∝φiq。由于Id_Ref=0,那么φ就基本恒定,這樣只要調節電流iq就可以象控制直流電動機一樣控制永磁同步電動機。

    5 結束語

           隨著技術的進一步發展,變頻器的發展和應用也將呈現更為活躍的現象,比如矩陣變頻器的出現和推廣、網絡化配置的變頻器將成為主流以及同步電動機的變頻應用等。而這些趨勢都將推進變頻器的進一步普及。


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