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变频调速控制系统在造纸业机中的应用
摘要:随着经济的发展,对工业生产的要求也越来越高。交流变频控制技术的产生,必然会引起工业生产中一场新的变革。交流变频调速控制系统以其可靠性高、调节特性好、稳定节能等优点,在众多速领域得到广泛应用和大力推广。本文着重介绍了交流变频调速控制系统在造纸厂中的运用的优点,和变频调速控制中恒转矩以及恒功率的特点以及变频器中电流环的控制原理。
关键字:变频调速控制;恒转矩;恒功率;电流环
引言
在八十年代初期为了顺应工业生产自动化的发展要求,一种新的技术发展起来,开辟了一个全新的电机时代,这种技术被称之为—变频调速技术[3]。一改传统电动机只能以定速方式运行的陈旧模式,变频调速技术运用下的电动机及其拖动负载在无须任何改动即可按照生产工艺要求调整转速输出,大幅度降低了电动机功耗,从而达到系统高效运行的目的。八十年代末,该技术正式引入我国并得到了大力推广。现已在造纸、化工、食品等多个行业的电机传动设备中得到实际应用。目前,变频调速技术凭借其卓越的调速性能,显著地节电效果,改善现有设备的运行工况,提高系统的安全可靠性和设备利用率,延长设备使用寿命等优点经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。目前,国外先进国家的变频技术正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方向发展,我国也在加快发展步伐。对变频调速控制系统的深入学习,将是充分利用此技术的奠基。
1.变频调速控制系统的优异特性
1.1高效节能
相对传统的节流调节方式,交流变频调速控制采用计算机控制技术和交流电动机矢量变化技术,采取正弦波脉宽调制电路的方式,使交流电动机保留了以往直流电动机的调速性能,只需保持风门、闸阀开度为100%,将60%或70%的控制量输入变频器以调节流量,很大程度的降低了系统输入功率。
1.2提高系统控制精度,增强系统稳定性
因为风门和闸阀的挡板开度与流量之间的非线性关系,导致挡板开度调节的灵敏度、精确度大大降。变频调速技术使燃烧系统的流量调节变为线性,缩短反应时间,提高动态性能,令开环控制的精度有所提高,同时也能使闭环控制的稳定性和可行性增强,能达到长时间连续平稳的控制造纸机安全运行。
1.3节省运行费用
传统的节流调节方式,电动机、风机、水泵长期在处于高速、大负载的环境下运行,严重降低设备的使用寿命,操作现场噪音较大,导致维护工作量增加,运行费用成本增高。变频调速系统的使用完全避免了以上的缺点,为运行节省了开支。
1.4减少电机对电网的冲击
电气传动中电机启动电流低,能够减少对电网的冲击,有效保护电网还能达到节点的效果。
1.5具备完善的保护功能
变频调速控制运行中,对过压、欠压、电机过热、过流等现象均能自动保护,增长设备安全运行时间,避免小故障引起的设备故障。
1.6系统自动化
变频调速控制系统是顺应工业生产自动化的发展要求而产生的一种新技术,系统的控制水平、自动化程度有着显著地提高。
2.变频调速三相异步电动机恒转矩以及恒功率特性的控制
2.1恒转矩的控制特点
电动机的转速为:
n=(1﹣s)=﹣△n
定子电路电压平衡方程式为:
=-+
=4.44
在忽略定子阻抗降压的情况下,有:
=4.44∝ (1)
假设和分别代表电源频率为额定频率电动机的最大转矩和额定转矩,而和分别带便在某一小于额定功率下电动机的量最大转矩和额定转矩,若要保证电动机过载能力不变,则有:
== (2)
而
由于=2f(+)考虑较高时(接近额定时),()≧
则有:
=C (3)
额定频率和某一频率下的最大转矩为:
=C和=C
由式2得:
===
或 = (4)
当恒转矩负载时,有:
==K
由(1)式得:
=4.44=C (5)
以上即恒转矩调速控制的原理。只要令的比值保持恒定,调整过程中电动机的裹在能力就保持恒定不变。但是在较低的频率调速时,定子感抗比较小,定子电阻引起的压降将不容忽略。补偿定子绕组电阻产生的压降,曲线关系如图1:
图1恒转矩输出时特性曲线
2.2恒功率的控制特点
电动机输出功率:
P==K
则有: = (6)
=
由4可得:
=
即: = = K (7)
由此得知,如果保证=K,K为一个常量,则可以保持在调整过程中的电动机功率一直恒定。
3.变频器中电流环的控制原理
变频器中的电流环也就是转矩环,即:控制电机的转矩。变频器外环为速度环,如果给定速度或者反馈速度变化,外环的输出便控制当前目标电机的转矩设
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