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浅谈伟创变频器

发布日期:2014-12-12 作者:网络
   伟创变频器是由深圳伟创电气有限公司自主研发、生产、销售的国内知名变频器品牌,2009年荣获“中国电气行业十大民族品牌"和“中国电气行业十大满意品牌”。产品具有先进的控制方式,实现了高转矩、高精度、高可靠性、宽电压、宽调速驱动。丰富的功能设计、高性能的电流矢量技术、良好的动态特性及超强的过载能力。为设备配套、工程改造、自动化控制及特殊行业应用提供了高度集成的解决方案。
 
  作为国内专业生产变频调速器的企业,在赢得市场的同时公司快速稳定地发展。该公司拥有本行业产品研发领域的核心领军人才与骨干人才梯队,满足未来研发规划对人才的需求。此外伟创还拥有自主知识产权和核心技术,并规划研发投入不少于年销售收入的5%,创新产品源源不断,新开发产品保障了伟创在市场上的优势。
 
  工作原理
 
  主电路是给异步电动机提供调压调频电源电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
 
  整流器
 
  最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
 
  平波回路
 
  在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
 
  逆变器
 
  同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
 
  控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
 
  (1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
 
  (2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。
 
  (3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
 
  (4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
 
  (5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
 
  主要功能
 
  变频节能
 
  变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
 
  电动机使用变频器的作用就是为了调速,并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。
 
  变频不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。 作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯。 变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。但是他的前提条件是:
 
  第一、大功率并且为风机/泵类负载;
 
  第二、装置本身具有节电功能(软件支持);
 
  第三、长期连续运行。
 
  这是体现节电效果的三个条件。除此之外,无所谓节不节电,没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能,就是夸大或是商业炒作。知道了原委,你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用,否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
 
  功率因数补偿节能
 
  无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。
 
  软启动节能
 
  电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。从理论上讲,变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中,电动机在启动时,电流会比额定高5-6倍的,不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量。系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较低或者较高的速度运行,因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的,而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。
 
  基本组成
 
  变频器通常分为四部分:整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。
 
  整流单元:将工作频率固定的交流电转换为直流电。
 
  高容量电容:存储转换后的电能。
 
  逆变器:由大功率开关晶体管阵列组成电子开关,将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。
 
  控制器:按设定的程序工作,控制输出方波的幅度与脉宽,使叠加为近似正弦波的交流电,驱动交流电动机。
 
  控制方式
 
  低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历了以下四代。
 
  第一代
 
  1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式:
 
  其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
 
  第二代
 
  电压空间矢量(SVPWM)控制方式:
 
  它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。
 
  第三代
 
  矢量控制(VC)方式:
 
  矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
 
  第四代
 
  直接转矩控制(DTC)方式:
 
  1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
 
  矩阵式交-交控制方式:
 
  VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交-直-交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交-交变频应运而生。由于矩阵式交-交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是:
 
  1、控制定子磁链引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式;
 
  2、自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别;
 
  3、算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;
 
  4、实现Band-Band控制按磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制。
 
  矩阵式交-交变频具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(<+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150%~200%转矩。
 
  伟创变频器系列
 
  AC60系列通用型变频器
 
  AC60系列变频器具有领先行业的V/F控制模式,带来矢量变频器的控制感受,是一款性能可靠,功能丰富的通用型变频器。
 
  电压等级
 
  220V级(单相电源) 0.4-3.7kW
 
  220V级(三相电源) 0.4-220kW
 
  380V级(三相电源) 0.75-1000kW
 
  660V级(三相电源) 7.5-630kW
 
  1140V级(三相电源) 75-630kW
 
  产品特点:
 
  ■ 领先行业的V/F控制模式,带来矢量变频器的控制感受
 
  ■ 丰富的端子功能,超强的环境适应性
 
  ■ 快速稳定的PID控制功能
 
  应用行业:
 
  金属加工、数控机床、拉丝机、等机械设备
 
  锅炉鼓、引风机、煤矿井下排风机
 
  市政工程、中央空调节能改造
 
  对旋风机、鼓风机等
 
  循环水泵、补水泵、油田注水泵、输油泵、音乐喷泉
 
  造纸设备、化工行业、制药行业、纺织行业等
 
  AC70系列矢量变频器
 
  AC70系列变频器的一款外形美观、质量稳定的高性能电流闭环矢量控制变频器。
 
  电压等级
 
  220V级(单相电源)   0.4-2.2kW
 
  220V级(三相电源)   0.75-30kW
 
  380V级(三相电源) 0.75-1000kW
 
  660V级(三相电源)  7.5-1000kW
 
  1140V级(三相电源)  30-1100kW
 
  产品特点
 
  无PG矢量控制,转矩响应速度≤20ms。
 
  无PG矢量控制,转矩控制精度±1%。
 
  无PG矢量控制,1Hz时150%的额定转矩。
 
  宽电压范围:允许电压波动范围为±15%。
 
  超强的过载能力:150%额定电流60秒;180%额定电流2秒;200%瞬间跳脱。
 
  元器件长寿命设计,延长产品的使用年限。
 
  紧凑的结构,超小的尺寸设计,适应不同类型的负载挑战。
 
  独立风道设计,提高抗粉尘能力,可穿透式安装,适应性更强。
 
  可拆卸的直流风扇设计,保障系统安静平稳运行,易于清洗和更换。
 
  键盘即插即用,支持外引,LCD/LED  中/英文面板,支持数据拷贝。
 
  应用场合
 
  矿山、冶金、石化、机床、造纸、纺织印染、建筑机械、包装印刷等
 
  AC60E 高性能通用型变频器
 
  电压等级:
 
  220V级(单相电源) 0.4-3.7kW
 
  220V级(三相电源) 0.4-3.7kW
 
  380V级(三相电源) 0.4-3.7kW
 
  产品特点:
 
  AC60E变频调速器采用模块化设计、体积小、低温升、低噪音、性能可靠,独特的SVPWM优化设计实现了高转矩、高精度、高可靠性、宽调速驱动、使电机高效率运行。为用户提供简易PLC、PID调节器、编程输出端子、RS485接口等等多种强大控制功能。
 
  应用行业:
 
  一、食品机械
 
  二、包装机械
 
  三、纺织机械
 
  四、自动化流水线
 
  AC80B高性能矢量变频器
 
  AC80B系列变频器是一款高性能的电流矢量型变频器,具有高精度的速度、力矩控制,能完美地满足各行业的特殊要求。
 
  电压等级:
 
  220V级(单相电源) 0.4-3.7kW
 
  220V级(三相电源) 0.4-220kW
 
  380V级(三相电源) 0.75-1000kW
 
  660V级(三相电源) 7.5-630kW
 
  1140V级(三相电源) 75-630kW
 
  产品特点:
 
  1)先进的电机驱动技术,高效率运转。
 
  2)全新的转矩特性;配备丰富的自学习功能;高精度的转矩和速度控制;宽电压输入,瞬间掉电不停机,适应能力强。
 
  3)丰富的I/O接口,满足各行业的特殊要求,密码保护功能。
 
  应用行业:
 
  金属加工、数控机床、拉丝机、等机械设备
 
  锅炉鼓、引风机、煤矿井下排风机
 
  市政工程、中央空调节能改造
 
  对旋风机、鼓风机等
 
  循环水泵、补水泵、油田注水泵、输油泵、音乐喷泉
 
  造纸设备、化工行业、制药行业、纺织行业等
 
  AC90张力控制变频器
 
  电压等级:
 
  220V(单相电源):0.4-2.2KW
 
  380V(三相电源):0.75-700KW
 
  产品特点:
 
  一、 出色的性能
 
  多样的张力给定方式、多种卷径计算方法、多种动态补偿
 
  二、可靠性设计
 
  具有防潮、防尘、防霉菌的三防处理
 
  宽电压设计
 
  全系列独立风道设计
 
  风扇更换简单,便于维护与清理
 
  丰富的扩展功能
 
  应用行业:
 
  纺织、薄膜、线缆、印刷、金属箔、分切、皮革、纸张以及其他有关卷取加工行业中的放卷和收卷张力控制
 
  AC60/AC80系列中压变频器
 
  伟创中压系列变频器是在成熟的AC60/AC80平台上,进行二次开发、设计的高性能,高可靠性中压变频器。
 
  电压等级
 
  660V级(三相电源) 7.5-630kW
 
  1140V级(三相电源)30-1000kW
 
  产品特点
 
  ■ 高可靠性设计
 
  1、采用成熟的AC60/AC80平台,进行二次开发。
 
  2、优化布局和结构,进一步提高了机器的使用寿命和可靠性。
 
  3、93KW以上机器采用上进下出接线,优化控制柜内部结构。
 
  4、AC60系列160KW以上标配直流电抗器,AC80系列机器30KW以上标配直流电抗器。有效降低输入谐波,提高输入功率因数,保护您的电网。全系列预留直流电抗器接入端子。
 
  ■ 超强的环境适应性
 
  1、标准产品全部采用三防漆处理,同时对湿度或粉尘超标的场合,还可提供防护加强处理措施,以满足在更严酷的环境下长期稳定运行的要求。
 
  2、风道隔离技术,耐潮湿、粉尘,密封设计,轻松应对恶劣的工业使用环境。
 
  3、环境耐受力优于进口变频器。风道隔离,密封设计。
 
  ■ 超强的通讯功能
 
  1、强大的通讯功能:采用国际标准的ModBus通讯协议进行的主从通讯。用户可通过PC/PLC、上位机、主站变频器等实现集中控制(设定变频器控制命令、运行频率、相关功能码参数的修改,变频器工作状态及故障信息的监控等),以适应特定的应用要求。
 
  2、AC80系列更支持现场总线扩展,通过选件可支持Profibus协议。
 
  ■ 超强的抗干扰设计
 
  1、工作电压范围宽,低电压时通过过调制技术,保证带载能力。
 
  2、对电网浪涌(感应雷击),电网噪声,静电抗扰性,达到严酷的工业级标准。
 
  3、控制电源与母线分离;控制电源采用隔离变压器隔离单独供电,控制电源标准设计滤波电路。
 
  ■超强的保护功能
 
  AC100-K开环永磁同步空压机专机
 
  AC100-K是根据当今空压机市场需求而大力开发的一款产品,用在开环永磁同步空压机上,节能效果更优秀
 
  电压等级
 
  380V级(三相电源) 1.5-650kW
 
  产品特点
 
  AC100-K开环永磁同步空压机专机特点:
 
  1 节能比异步变频更加省电。
 
  2 采用无传感器开环同步变频技术:压缩机体积大幅减小。
 
  3 空压机机械磨损更小,电机噪音更小,使用寿命更长。
 
  4 快速的响应性,使排气压力更稳定。
 
  5 具有优秀的自学习功能,可准确的学习定子电阻、D轴电感、Q轴电感。
 
  6 触摸屏一体机化解决方案。
 
  RC10 旋切机控制器
 
  机型性能优点:
 
  以微电脑为核心的全数字控制系统;
 
  使用先进的算法及补偿方式,使切出的木皮厚度准确、均匀、完整;
 
  使用旋转编码器作为测距传感器,可将测量精度提高到0.01 毫米;
 
  使用旋转编码器测量辊子实际转速,可避免由于电网电压不稳对旋切厚度造成的误差;
 
  设定状态的指触式两段式自动加速方式增/减方式,使设定数值更轻松;
 
  使用高档128*64 液晶显示屏,全汉字显示方式,使操作更方便;
 
  频率可通过RS485 通讯给定,使频率给定误差大大减小;
 
  多种使用模式,可实现旋切过程自动化并有效保证操作者人身安全;
 
  多种传感器组合模式可供选择,最大程度满足新老客户使用要求;
 
  实时监测辊子旋转方向,如发生反转立即报警停车以减小损失;
 
  无论是否处于旋切状态都可轻松调节旋切厚度;
 
  掉电可以不自检继续工作,大大方便了使用;
 
  内置有卡、无卡旋切机两种控制方案。
 
  IC10定长滚切机控制器
 
  机型性能优点:
 
  以微电脑为核心的全数字控制系统;
 
  使用先进的算法及补偿方式,使分切出的木皮长度准确;
 
  无需使用旋转编码器,分切精度最高可达±2mm;
 
  设定状态的指触式两段式自动加速方式增/减方式,使设定数值更轻松;
 
  使用高档128*64液晶显示屏,全汉字显示方式,使操作更方便;
 
  频率通过RS485通讯给定,完全消除频率给定误差;
 
  多种使用模式,可实现分切过程自动化并有效保证操作者人身安全;
 
  多种传感器组合模式可供选择,最大程度满足新老客户使用要求。
 
  光伏并网逆变器
 
  机型性能优点:
 
  最新型T型三电平结构设计,高效的三电平PWM算法,降低开关损耗
 
  宽MPPT电压范围,MPPT效率>99%,
 
  转换效率极高,最大转换效率可达98.7%,欧洲效率98.3%
 
  电网友好型功能设计,全面满足电网需求
 
  低电压穿越功能,满足零电压穿越,跳频功能
 
  人性化触摸屏显示,操作简便,易于操作
 
  完善全面的保护功能,可靠性高
 
  标配MODBUS协议RS485通信接口,可选ethernet通信接口
 
  高海拔设计,满足4000m以下满载发电
 
  模块化设计,维护方便,结构紧凑,整机温升低,使用寿命可达25年以上
 
  电网调度功能,可满足对逆变器有功功率和无功功率连续可调
 
  SD600系列交流伺服系统
 
  机型性能优点:
 
  调速范围宽:稳速运行的最高速度可达5000rpm,最低速度1rpm
 
  过载能力强:扭矩可达3倍额定负载
 
  高性能硬件平台:32bit高性能DSP
 
  七种控制模式:速度模式、位置模式、转矩模式、速度/位置切换模式、转矩/ 速度切换模式、位置/转矩切换模式、点动模式
 
  通讯功能:内置RS-232/RS-485接口,可使用通讯设定运转位置、转矩和转速
 
  内置简易运动控制
 
  内置数字量输入输出诊断
 
  内置多个电子齿轮:灵活切换
 
  内置两段增益切换:可满足不同工况需求,定位更准,速度更快
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