交流變頻調速的原理及其應用

變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）通過(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調制（SPWM）方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅動(dòng)異步電機，實(shí)現無(wú)級調速。上述的兩次變換可簡(jiǎn)化為AC－DC－AC（交－直－交）變頻方式。

圖3

圖4

圖3給出國產(chǎn)（深圳華為）變頻器的原理圖。圖中各組成部分名稱(chēng)已經(jīng)標出，DSP是微機編程器。

利用變頻器可以根據電機負載的變化實(shí)現自動(dòng)、平滑的增速或減速，基本保持異步電機固有特性轉差率小的特點(diǎn)，具有效率高、范圍寬、精度高且能無(wú)級變速的優(yōu)點(diǎn)，這對于水泵，風(fēng)機等設備是很適用的。

我國應用的變頻器，國外產(chǎn)品以日本富士、三菱牌號較多，臺灣普傳產(chǎn)品也不少，國內有西普（西安）、艾倫（上海）、華為（深圳）、艾普斯（天津）等廠(chǎng)家的產(chǎn)品均在推廣應用。

3應用舉例——變頻器在地毯制造業(yè)上的應用

　　地毯背涂機是地毯生產(chǎn)中常用的設備，目前國內多數企業(yè)仍采用單臺異步電機作傳動(dòng)動(dòng)力源，由機械聯(lián)接方式運行。雖然工作穩定，但難以獲得高質(zhì)量加工效果。

　　國外有的采用電液傳動(dòng)、滑差調速或直流調速等，但都有缺點(diǎn)，不能適應環(huán)境條件（防火、防爆、絨毛粉塵等）要求，而采用變頻器及異步電動(dòng)機調速方式，既便宜，效果又好。圖4給出用變頻器構成的地毯背涂機系統結構圖。

　　本系統是同步控制方式，轉差率為（1～5）％，轉矩曲線(xiàn)較好，地毯背涂膠與進(jìn)布等各傳動(dòng)部分同步協(xié)調運行。系統在起動(dòng)前，指令信號已經(jīng)設定，保證涂膠量和進(jìn)布速度協(xié)調同步及保證出布和進(jìn)布之間有一定的張力調節。

　　本系統選用4極電動(dòng)機，以利考慮電機的低速轉矩特性，與負載轉矩相匹配。還要求具有線(xiàn)性軟起動(dòng)功能，變頻器選為5.5kW。

　　涂膠輥的負載特性屬于減速負載，在負載區段，電機處于發(fā)電再生制動(dòng)狀態(tài)，所以要選擇帶有再生變流的變頻器或者選擇通用變頻器加制動(dòng)單元的方法，效果也很好。