回复:再谈提升、起重应用中的变频器

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发布于 2024-02-17 10:34:51

207楼

刚看到此贴都到176楼了,感觉讨论的气氛很是热烈,大概浏览了一下,想法和观点很多,我也来凑一下热闹。

关于帖子中谈到变频器低速或零速时能否输出额定转矩或一定过载倍数的转矩问题:

a)  首先在此谈一下变频器输出转矩问题:

-    对于变频器来说实际上并没有输出转矩的说法,变频器只有输出频率、电流、电压以及其过载特性等性能数据。有关转速、转矩的说法是对于电机来说的。对于选定的变频器,只会输出符合其负载特性周期的电压、电流和频率。

-    在变频器的样本中表示出的额定输出功率是针对某通用交流异步电机而标定的,以方便对于一些变频器驱动异步机的普通应用能快速地选用合适变频器(如风机泵类负载应用),但对于如起重提升类等需要快速加减速、过载运行的冲击类负载应用还是应根据需要驱动的电机的具体运行数据进行选型计算:如电机的绕组类型、额定频率、额定转速、额定功率、要求的过载倍数、负荷工作周期以及其极限转矩、转速数据等计算选择合适的变频器

b)    对于变频器能否长期控制电机在零速运行时,且变频器输出额定电流问题(在此不说电机的额定转矩,因为这得看你是如何根据电机选择变频器的),答案是不行。因为当变频器长期输出频率极低时,由于功率器件发热的原因需降额运行,长期输出频率为零时输出电流需降50%

c)    但如果仅是短暂的启动、停止过程,变频器可以根据其负载特性输出,不但能输出额定电流甚至能输出一定的过载倍数的电流。这与变频器的控制方式无关(V/F、无编码器矢量控制、矢量控制、伺服控制、直接转矩控制等)。

关于矢量控制与直接转矩控制:

a)       直接转矩控制:

-    对磁链(定子)与转矩实现解耦控制

-    控制PWM的电压幅值与角度

-    采用非线性控制(砰-砰控制)

b)       矢量控制:

-    对磁链(转子)与转矩实现解耦控制

-    控制SVPWM的电压幅值与角度

-    采用线性控制(旋转变换,模型及PT调节)

c)        矢量控制的着眼点是电流控制;直接转矩控制系统的着眼点是电压控制

DTC直接转矩控制的转矩响应比矢量控制快,但DTC快速的转矩响应是有条件的:

-    如果在额定电压条件下,特别是弱磁运行区,电压没有大的余度空间。大型的交流传动必须对电机电流加以限制,这样DTC的转矩响应就不会达到1~2ms那么高的指标水平。

-    DTC砰-砰控制使其输出电压有较大的du/dt,故DTC变频器输出需加装du/dt滤波器,以减少du/dt对电机绝缘的影响,而滤波器增加了线路电感,在减少了du/dt同时,也降低了转矩响应。

 矢量控制优点

·         理论上可以完全消除转矩脉动

·         使电机可以运行于极低速下

·         开关频率提高且固定

·         减少电压谐波和电机噪声

-    矢量控制缺点

·         求解二元一次方程困难

·         需要多个判断步骤计算复杂

·         对电机参数依赖大

-    直接转矩控制优点

·          结构简单,无须旋转坐标变换

·         转矩砰砰控制,响应快,动态性能好

·         参数鲁棒性好

·          低速转矩脉动大

·         动态响应快的代价是电流冲击大

-    DTC变频器存在以下问题

·         无法象矢量控制那样,在确定的开关频率条件下,采用消除谐波的PWM控制方法

·         变频器输出电压,电流的谐波较大

·          变频器输出电压偏低

·         变频器效率略低

·         在相同电力电子元器件条件下,变频器输出容量略小

直接转矩控制变频器低速控制性能不好,为了改善其低速性能,采用一种间接控制方法ISR,其原理是用电压和电流依靠电机模型计算出转子磁链,用转子磁链控制来补偿DTC的低速性能。控制系统低速时用ISR,高速才过渡到DTC,由此可见,DTC的低速特性改善是借助于VC来实现的。

--

上述是1847的发言汇集。本楼的讨论,我对上述信息学到了。从变频器(变流技术)工作原理和电机工作原理诠释变频器与电机控制的零速状态转矩输出。感觉让起升机电机不用抱闸控制的持续满转矩悬停,其实就是一个伪命题。除非是大马拉小车的非合理性应用。


我问过一些大型起重设备的制造商,它们的起升制动不用抱闸,采用的是气缸制动。总之,用制动功能在起升机设备上是普遍的做法。如果非要用悬停,在机械上使用大变比变速机构,让电机的零速状态电流很小,即可满足负载的制动需求也行。


总之,零速状态的满转矩的持续制动是不可取的哟。

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