变频技术在电机控制中的应用
- 发布时间：2017/7/27 9:33:53
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相关经验表明，将变频技术引入电机控制中，可以较好的解决异步电机应用的相关问题。特别是可以实现异步电机的变频调速的问题，这样可以降低电机的使用能耗，提高电机使用效率。在变频调速系统中，应用DSP 作为控制芯片以实现电机数字化控制，它既提高了系统可靠性，又使系统的控制精度高、实时性强、硬件简单、软件编程容易，是变频调速系统中zui有发展前景的技术。下面我们就来探讨变频技术在电机控制中应用的情况。
1、变频技术的特点和含义
交流电压型变频器是变频技术的关键技术环节，体现了其特点及含义。主要由整流单元、滤波单元、逆变单元、制动单元、驱动单元、检测单元及控制单元等部分组成的。整流单元用于电网的三相交流电变成直流。可分为可控整流和不可控整流两大类。可控整流由于存在输出电压含有较多的谐波、输入功率因数低、控制部分复杂、中间直流大电容造成的调压惯性大相应缓慢等缺点，随着PWM技术的出现可控整流在交流变频器中已经被淘汰。不可控整流是目前交流变频器的主流形式，它有2种构成形式，6支整流二极管或6支晶闸管组成三相整流桥。滤波单元主要采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一种内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这是电压型变频器的一个主要特征。
2、目前变频技术中的常见问题
目前变频技术在电机控制领域应用前景很广，工业用电动机、生活用电动机、民用设施用电动机等都需要变频技术来控制，从而达到运转平稳、节能、运行可靠安全的目的。由于我国真正意义上的变频技术事业起步较晚，发展过程又比较缓慢，尽管有近些年的快速发展，也难以弥补先期发展时留下的不足。因此，我国变频技术中常常会出现这样或那样的问题。本节我们就从变频技术自身因素、人为因素、设备因素等对目前变频技术在电机控制应用的常见问题进行分析。
2.1技术自身因素
变频技术在电机控制的应用出现的故障主要是变频技术自身因素引起的，其中主要两个问题分别是电气设备和电气系统。当电气设备出现故障多不涉及整个电机，但是能使电机控制受到影响，同时也能给用户造成比较大的损失。如果当电气系统出现问题，则会影响整个电机甚至是整个变频技术在电机控制的应用，从而产生极大的破坏力，使电机运行失去稳定性，产生无法逆转的损失。平常所见的问题大多都属于自身所出现的问题，而一些电压忽然*忽然极低等极不稳定情况多由于变频引起。因此，准确判断系统自身的哪个方面出现问题很重要。
2.2人为因素
人为因素就是指工作人员操作时出现失误，对电器设备不正当操作，或是疏忽大意。当由于人为因素造成问题时，务必要保持冷静，有条理地进行抢救操作，减少损失尤为重要。若出现人员受伤，同时也要做好伤员的急救工作。人为因素造成故障常包括：(1)变频器运行中，突然切断电源；(2)在未拉开变频器电源的情况下，打开变频器面板进行检查、处理缺陷。(3)变频器24V控制回路中串入交流电源的情况也经常出现。不管是哪种人为因素，只要出现问题，都需要及时的处理，要把问题在扩大前解决，不能因此而影响到整个电机的正常运行和电力安全，争取把损失降到zui低。人为因素造成的问题相对容易解决，因此再出现相关问题时要保持冷静。
2.3设备因素
设备因素造成的变频技术在电机控制的应用障碍主要是指相邻电气设备的强磁场干扰或者变频控制的弱电信号遇到干扰造成的不利影响，主要表现在变频器控制弱电信号受到相邻电气设备交流电源的磁干扰，使变频器控制失灵或者错发报警信号以及变频器24V控制回路受到相邻运行设备交流磁场干扰的情况。针对这些情况，我们主要采用将变频器控制信号电缆改造为抗干扰屏蔽电缆，并对相邻产生磁场的交流电源设备进行磁场屏蔽措施，通过这两种方式有效的解决了设备干扰因素对变频器正常运行的影响。
3、对问题的对策探讨
尽管我国变频技术在电机控制的应用存在着诸多问题，但是这些问题都不是不能避免的。因此，这些问题都可以通过人们采取相应恰当的措施解决的。我们依据调查结果进行了反复分析研究，并与一些专家学者积极沟通，初步提出了相应的解决方法。当然，问题的解决需要是具有时效性以及根本性的。下面我们就探讨目前存在问题的对策，以此来对国家变频技术在电机控制的应用有所帮助。
3.1提高变频系统的性能
解决这个问题首先要鼓励创新，需要拥有越来越多的技术上的突破。鼓励创新不能只停留在表面口号上，需要国家或者企业大力投入，把技术创新作为一项长期的主要工作来抓。其次，我们可以设立相关奖项，鼓励更多的从业人员用更多的热情投身到技术创新事业中来。zui后，我们应该加强政府与企业在变频技术在电机控制的硬件设备方面的交流，更深入的开展技术创新的工作。提高变频技术的性能不是单一的，需要结合其他相关技术共同协作。变频技术在电机控制的应用是相当复杂的，硬件设备的每个环节都有严格的技术检测。提高变频系统性能就可以解决问题的大半，对变频技术的发展和革新具有重大意义。
3.2加强人员队伍的建设
我们都知道一个行业的持续发展需要的队伍来提供动力。其实变频技术在电机控制的应用zui离不开的是专业的队伍，因此我国在变频技术在电机控制应用的人员队伍上存在的问题是很值得我们关注的，也是亟待解决的。我们可以增大对人才培养的力度，努力提升人员的整体素质。其次，我们也可以完善相关制度，用制度去约束部分素质不高的人员，减少变频技术在电机控制应用中的不合格人员。zui后，我们应该加强队伍的整体建设，从大局出发，全面的提升电机变频设备运行的整体水平。因此加强变频技术在电机控制系统中应用的人员队伍建设是解决们目前存在的很多问题的有效途径。
3.3引入积分
积分环节的引用是为了消除系统稳态误差，提高系统的无差度，以保证实际值对设定值的无静差跟踪。但积分环节的引入会使系统动态响应变慢。实际中，积分作用常与另外两种调节规律结合，组成PI控制器或者PID控制器。微分环节作用的引入，主要是为了改善控制系统的响应速度和稳定性。微分作用能反映系统偏差的变化规律，预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用。微分作用的强弱取决于微分时间的大小，时间越大，微分作用越强，反之则越弱。
但是实际上在装置的设计过程中，设计人员已经按照前述的保证装置可靠性的原则设计整流装置的冷却系统。冷却系统已具备冗余备用功能和自动监测功能，其可靠性已经相当高了，根据目前我公司投运的大量装置来看，由于风机停风导致装置停机或退出的情况还未发生过。
(2)停风运行的缺陷：①违背了强迫风冷的基本要求；大功率可控硅整流装置的强迫风冷是离不开冷却风机的。②对环境的要求更严格；为了便于停风运行，对环境温度、粉尘和装置的通风要求相当严格。③整流装置选择出现大马拉小车的情况；可控硅的参数选择需要大大超过额定运行要求，造成极大的浪费。④大大地降低了整个装置的可靠性和安全性；如果整流装置内的可控硅元件长期运行在高温环境下，将极大地影响元件的寿命。⑤装置的外形尺寸加大；由于没有风机强迫通风冷却，因此只能通过加大空间或自动散热面积来实现。
5 关于整流装置交直流侧设置刀闸的说明
目前国内励磁系统中普遍要求整流装置柜内的交直流侧设置断路器或刀闸。其目的是为了解决整流装置故障时的退柜和检修时的隔离问题。