变频电机篇1

摘要：本文以某热电厂2×600MW机组引风机变频器改造为例，探讨了风机变频节能改造问题。变频切换工频运行动态试验结果表明，变频技术在节能降耗中优势显著，具有良好的直接与间接经济效益，值得在实践中进一步推广应用。

关键词：热电厂；风机；变频技术；节能改造

一、引风机变频调速方式特点

从实质上来说，对引风机进行变频调速，就是利用电力电子技术，来调整频率，使其能依据实际需求调整驱动发电机速度，从而实现风扇转速调整。变频调速技术已经被广泛的应用到异步电机中，且具有高电压、大容量变频技术发展趋势，优势非常明显。第一，速度快且稳定性高。逆变器自身具有比较高的转换效率，结合三相异步电动机的滑差与变急速运行，变速平滑度高。第二，电流控制。变频调速方法能够零速零电压启动，频率与电压间可以确立稳定的关系，这样变频器就可以按照V/F以及矢量控制方式来带动负载作业。对引风机进行变频调速技术改造，可以降低启动电流，并提高绕组承受能力，提高设备运行稳定性，降低后期维护难度。第三，自动控制。利用变频技术可以提高点对点硬线连接效果，实现了对燃烧过程的自动控制。通过高速通信连接变频器系统，可提高设备运行可靠性，降低设备维护难度。第四，可靠保护。变频改造后，设置的变频器本身具有欠电压、过电压、过温、断相、接地与短路保护，且还具有电动机过温保护，这样可以最大程度上来降低运行故障的影响，并能有效缩短故障处理所需时间。

二、引风机变频节能设计改造技术要点

（一）变频器

在改造过程中，为降低变频器出线侧输出电压高次谐波，一般选择在变频器输出端并联的电力电容器，但可能会导致输出端被电流冲击，而影响运行可靠性。针对此问题，可以选择串联电抗器，即在变频器输出端串联一个电感，同样可以达到降低谐波的效果。尽量不要在变频器输出端设置电磁开关来控制电机启停，一般除了设置一台具有多台电机拖动系统的变频器外，应由变频器来控制电机运行，或者根据需要利用键盘面板进行操作。

（二）负荷匹配

在不同负荷条件下，为确保风机获得最佳节能效果，在进行变频调速设计时，需要合理选择设备型号，保证其容量与实际负荷相匹配。包括风机与所配电机的匹配，一般应将裕量控制在10%以内。

（三）抗电磁干扰

电磁干扰会影响电机运行效率，为达到良好的频调速设计效果，还要重视抗电磁干扰处理，例如选择硬件与软件相结合的抗干扰方法，以及根据实际生产需求选择屏蔽、隔离、滤波、接地等技术。

三、节能改造方案设计与实施

（一）系统概况

某热电厂2台600MW亚临界燃煤空冷汽轮发电机组，锅炉采用北京巴布科克・威尔科克斯有限公司技术设计制造的B&WB-2080/17.5-M型锅炉，为亚临界参数，一次中间再热、自然循环、平衡通风、锅炉房紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型汽包锅炉；汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂制造的ZKL600-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式直接空冷汽轮机；发电机采用哈尔滨电机有限责任公司生产的QFSN-600-2YHG型氢冷发电机。引风机为上海电机厂生产的静叶可调轴流风机，型号为YKK1000-8，额定电流332A，额定电压10kV，电机功率5000kW。

（二）变频器控制方案

1、电气一次系统设计方案

本工程设计依系统要求，采用“一拖一自动旁路”电气回路设计，单套变频器带一台引风机工作，每台机组配置两套变频器。

图中QF1、QF2和QF3是三台断路器，可实现远方或就地合分操作。QF3和QF2具有电气闭锁，保证不能同时合闸。当变频器故障时，回路可以自动切换至QF3旁路，使电机可以在工频电源下正常工作，自动或手动断开QF1和QF2，隔离变频器，保证检修人员安全情况下进行检修。此种设计可以满足两种风机运行方式，即变频运行方式和工频运行方式。变频运行方式：主开关合闸，QF1、QF2闭合，QF3断开，并且变频器合闸；工频运行方式：主开关合闸，QF1、QF2断开，QF3闭合；

2、DCS逻辑控制策略

（1）模拟量控制。引风机调节被控对象为锅炉炉膛压力，改造前通过PID调节器计算指令驱动引风机静叶执行器，并且设计有指令偏置自适应回路，设定两侧风机指令偏置防止风机失速。改造后保留原静叶模拟控制回路，作为工频工况炉膛压力控制方案。增加变频器模拟量控制回路，当引风机变频运行时，根据炉膛压力与设定偏差，通过新的PID调节器计算指令驱动变频器动作，改变风机出力，作为变频工况炉膛压力控制方案。工频和变频两种自动控制方式由运行人员选择，但是互相闭锁，不能同时投入两种自动状态，保持控制方式的独立性，防止相互耦合。变频运行时，限制风机静叶开度上限为75%，规程规定静叶固定保持在此开度，允许变频器投自动。

（2）“变切工”逻辑。当变频器故障或跳闸不能维持正常运行时，必须由程序立即自动切换至旁路工频运行，联锁断开QF1和QF2，然后自动合闸QF3，同时自动将该侧的引风机入口调节挡板执行器指令降至负荷对应开度，对应关系见表1。在切换过程的时间内不会发生引风机停运信号，完成变切工动作；若在规定时间内没有完成，则判定为变切工失败，断开高压主开关，如果负荷在50%以上还要发生引风机RB。

引风机高压主开关合闸信号和变频器运行记忆信号（QF1合闸、QF2合闸、与变频器运行三个信号），作为自动变切工允许条件。另外，QF3合闸、变切工失败、变频器远程停止、高压主开关分闸、工频运行信号，任一条件满足作为变频器运行记忆的复位条件。可以产生自动变切工的条件包括：①变频器重故障；②QF1分闸；③QF2分闸；④变频器未运行。

（三）变频切换工频运行动态试验结果

经过变频切换工频运行动态试验验证，“变切工”逻辑正确，变频器运行稳定，在变频器故障等极端工况下，引风机能自动维持机组安全运行。而且，风机耗电量降低明显。

四、节能效果分析

（一）直接经济效益

自设备调试完毕后，系统一直稳定投运，经统计，平均节约厂用电率0.25%左右，节能效果明显。如果按照年发电任务量50亿kW・h，上网电价0.37元计算，5000000000kW・h×0.25%×0.37元=462.5万元，即每年可以节约用电成本462.5万元，一年即可收回设备投资。

（二）间接经济效益

通过采用变频转速调节取代挡板机构调节，减小了节流损失和执行机构的磨损，延长了执行挡板的使用寿命。由于变频器具有优良的特性，降低了风机启动负荷冲击，减轻了风机的振动，有效提高了风机和电机的使用寿命。变频器调节特性优于静叶挡板调节装置，能更好地控制锅炉炉膛压力，有利于炉膛燃烧安全稳定。

参考文献：

变频电机篇2

关键词：印刷机主电机；变频调速；变频器；变频改造

中图分类号：TP273.5文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）01-0122-02

目前，随着变频器的广泛应用，印刷机的主电机调速大多都采用了变频调速，变频调速应用于印刷机具有节能、可靠、控制简单的优点。而老的印刷机还在用电磁调速方式，本文通过实例介绍了将老式印刷机主电机电磁调速改造成变频调速电气部分的实践全过程，具有很高的实用价值。

一、印刷机主电机调速工艺及变频改造方案

印刷机是由主电机通过皮带传动、齿轮传动、链条传动带动整机，使各滚筒、牙排、机构之间由机械的连接配合协调动作，控制了主电机就控制了整机的运行状态。老式印刷机主电机采用电磁调速方式，耗电量大，并且传动电机传动部分发热量大，夏季还需要增加散热装置，又加大了耗电量，而变频调速节能、可靠、改造简单。

印刷机主电机调速功能主要有两个：一是初始调整印刷时使用的低速，一般3000转/小时，这个速度操作者可以任意调整；二是调整好之后的定速印刷，一般7000转/小时，这个速度是调试时设定好的，操作者不可以调整。另外，老式印刷机还配有一个小功率的低速电机用于正向点动和反向点动。

主电机是11KW鼠笼式电机，我们的改造方案如下：

1．拆除原电磁调速装置，保留原主电机和离合器；拆除原低速电机；主电机通过轴与原结构相连，直接驱动主轴与整机。

2．加装一台安川G7，15KW变频器，功能配置有：启动、初始低速调整时用的速度调节旋钮、定速按钮、正点按钮、反点按钮，另外还有变频器的报警信号和报警复位按钮和急停。

二、变频器设计

（一）电气原理

右图是根据工艺及改造方案设计的变频器控制端子回路图，KM1和KA3是原图纸中用于主电机启动的接触器和原来用于定速的中间继电器的接点。这里用于主电机的运行信号和定速信号的输入。101RW和102RW用于初始调整时的速度调节，101RW为主调节电位器，102RW用于零位和最大值的补偿调节电位器。101SB~104SB是按钮，分别用于故障复位、正向点动、反向点动和急停。1HL是变频器报警时的故障指示灯。

（二）电机自学习

变频器一般分为普通V/F型变频器和矢量型变频器，我们选用的安川G7系列变频器是一款矢量型变频器，V/F型变频器用于一般负载，如泵、风机和其他的普通负载。这种控制方式缺点是在低速和负载改变时力矩特性不好。而矢量型变频器具有V/F控制所不能比的力矩特性。电机自学习是用于矢量控制时，自动设定电机所必须的参数，如电机等效电路数据、磁化特性等。自学习模式可分为：旋转型自学习、停止型自学习和只对线间电阻的停止型自学习。除特殊情况外，一般选用旋转型自学习。我们也选用了旋转型自学习，步骤如下：

1．将电机与负载脱开；

2．使变频器在自学习模式下；

3．一一输入电机铭牌参数；

4．按“确定”，电机由变频器控制开始通电，由静止到慢慢旋转到快速旋转再到停止。

电机停止后，自学习就完成了。

（三）主/辅速切换

如前所述诉，印刷机主电机有四个速度，初始调整速度、定速、正点和反点，其中“正点”、“反点”优先于其他速度，而初始调整速度和定速则需要进行主/辅速切换。安川变频器设有主/辅速切换功能。

电机启动时运行的速度为主速，按下按钮切换后的速度是辅助速。印刷机开机速度是初调低速，而定速是在调整完成后切换的速度，因此变频器上电位器101RW的模拟量输入为主速，定速按钮切换的是辅助速。

1．首先设置主速，安川变频器模拟量输入端口有三个：A1是主速频率指令电压输入；A2是主速频率指令电流输入；A3是辅助频率指令。我们的模拟量输入为电压主速指令，因此选用A1端子（见图1）。

2．然后设置辅助速，安川变频器用S5端子作为主/辅速2段速切换输入，因此我们选用S5作为定速的按钮输入，由于定速是不需要操作者调整的速度，因此，我们只要在S5对应的多段速指令一的速度参数中设定好速度所对应的频率，这样在S5端子接通时，电机将自动切换为定速，主/辅速的切换就实现了。

三、结语

变频电机篇3

关键词：变频技术；煤矿机电设备；实际应用；探索

中图分类号：TD63文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2016)06-0161-02

引言

煤炭行业的发展证明中国整体经济实力不断提高，相关技术与设备朝节能、高效、安全、经济等方向发展。以往煤矿生产环境较差，大功率设备非常多，影响工作效率，而且，设备损耗较高，与当下“建设环境友好型社会、实现绿色环保、节能减排”理念不符。变频技术无论在日常的生活中，还是在煤炭行业的发展中均发挥了重要作用，它的应用理应得到重视并进一步开发。

1变频技术相关理论

变频技术对于人们的生活来讲是一种提高，极大地改变了人们的生活品质，不仅如此，变频技术在工业领域更是起到了不可替代的作用，为其发展带来极大的便利。变频技术的产生主要是由于当时需要对电流频率进行调节，在20世纪60年代之后，电子器件得到发展，由晶闸管到绝缘栅双极型晶体管控制品闸管，这对变频技术的发展起到了促进作用。一直到70年代—80年代变频技术发展成为以PWM-VVVF调速模式为核心，并对此模式进行优化与研究，使得变频技术得到了完善[1]。变频技术的操作是在电压保持不变的基础上，改变交流电频频率，从而实现设备自动化操作。在整个操作过程中，变频器主要是利用电力半导体自身的通断作用，将原有的无法改变频率的交流电改变为可以变化的交流电，继而形成变频调速。变频器主要包含的元器件是键盘、电源板、主板、电机、电容器等[2]。变频器运行的技术原理见图1～图2。在传统的电气设备中，如果电流频率无法改变，那么运转时的转速也就无法改变，会缩短设备寿命，浪费大量能源。变频技术恰恰可以解决此类问题，改变设备运转速度，调节设备，保证运行的技术性与效率性。

2变频技术在煤矿机电设备中的应用

在煤矿生产工程中，变频技术的主要优势在于：a)调速。能对提升机的运行进行调速，保证机器运行稳定性，减少设备的受损情况；b)节能。变频技术可以调节风机、压缩机等设备流量，减少电能流失，从而起到节能效果；c)变频技术让生产更为标准，缩小机电设备的体积等。变频技术在煤矿机电设备中的具体应用在于以下几方面：a)在采煤机中应用变频技术。采煤机是矿井采煤的重要设备，其工作环境非常恶劣，主要特点就是粉尘四起、湿度较高、空间较小等。一旦采煤机发生故障直接会导致采煤工作“滞留”，产生经济损失。变频技术为采煤机的运行提供了变频调速的可能，从原始的“一拖二”转变成为“一拖一”，让能量回馈型四象限变频器成为应用的主角。这样不仅提高了采煤的科技性，更能减少机械设备的损耗，延长使用寿命，让整体操作趋于简便、安全、可靠[3]；b)在胶带输送机中应用变频技术。胶带输送机本身具有高压、高功的特点，它的存在就是保证煤炭运输正常进行。在传统运输当中，很多胶带运输机都会处在空载、轻载等环境中，这样直接会造成资源浪费，启动时配合液力耦合器，导致启动电流过大，极易造成电机失控事故的发生。而且大电流还会对机械设备的内部造成冲击，瞬间提升设备温度，造成设备过热损耗[4]。变频技术的应用（四象限变频调速技术）直接保护输送机，保证电流输送稳定，这样可以有效防止失控现象的出现，提高运行效率，实现节能、安全等运行目标；c)在通风机中应用变频技术。通风机无法随机变频一直都是煤矿设备运行的困扰之一，变频技术的出现直接解决了此问题，降低了其工作强度，不仅减少了设备的损耗与故障维修率，更重要的是减少了电网设备的破坏，让通风机更趋于正常化运转。以忻州窑矿的通风机为例，该风机的型号为BDK40-6-No17，该矿对此风机进行变频改造。改造前，总风量为2970m3/min，输入功率154kW。经过测量，矿井在生产时只需要2100m3/min，使用风门进行调节可以将其调整到为2100m3/min，但是从实际角度出发，风门可节约15%能源，电机的输入功率高达132kW，每年所使用的电费为57.4×104元（理论值）。改造后，为在满足需求的基础上实现节能，该煤矿决定使用200kW的变频调速器进行调节。经测试，变频输出的频率大约为39Hz，输入电压约为400V，只要电流在输入时达到110A就能让风量达到2100m3/min。这个时候电机的功率大约为75kW，其数值大幅度下降，计算后得出每年消耗的电费约为32.8×104元，总体节约24.5×104元，即节约了43%的电能；d)在提升机中应用变频技术。由于提升机运行时的环境较为复杂，要求每一个参与生产的提升设备都要保持良好的性能，这样才能满足生产要求。提升机一般会高频率、高反复启动，相关的调速任务非常多，久而久之导致提升机故障率较高，寿命较短。变频技术的应用可以满足其运行要求，同时也可保护提升机本身。经过变频之后的提升机，可以减少在调速过程中电阻的损耗，而且位于减速器下方时，其电动机也会运行，将电能消耗情况传递给电网[5]。变频技术是提升设备性能的最佳方式，其内部软件可以帮助设备完成调速工作，降低故障率，实现节能化。目前，“风光提升机变频器”是最新的应用产品，它具有兼容性、安全性、经济性等特点，深受中国煤矿生产企业的欢迎；e)在水泵中应用变频技术。水泵的作用在于输送液体，在煤矿设备中还有一项功能是液体增压。在之前的运行中，水泵空转时间较长，在不断启用、停用过程中不仅耗能大，而且事故频繁。变频技术的应用让水泵转数有所下降，延长使用寿命的同时降低维修频率与维修费用。同时，变频器的使用还能减少电网冲击，当水泵出口阀处于全开状态时直接消除之前由于阀门节流产生的巨大的噪音，这也是对工作环境的一种改善。总体来看，变频技术确实可以提高其运行效率，减少事故的发生。中国矿业大学曾设计井下排水泵站监控系统，这有效地增强了水泵性能。其原理在于利用变频器控制水泵启停减速，保证井下液位稳定、不变，继而减少水泵的空转时间，这样既提高了其安全性，又实现节能的目标。通过对水泵进行变频改造，经过改造后的水泵，其功率由原先的260kW降至190kW，电流由开始的400A降至310A，频率从50Hz降至40Hz，以上数据充分证明其变频改造可以减少功率损耗。经过一段时间的测算之后，矿井每月平均可节约27%的电能，效果非常显著。

3结语

变频技术在煤炭领域的应用越发广泛，具有非常大的潜力。在提倡节能环保的现在，煤炭行业要实现绿色发展，获得长足进步，就必须灵活应用变频技术，提高机电设备的应用效率，为企业与社会提供更优质的服务，提高中国整体的效益水平。

参考文献：

［1］张华，龙坤.电气工程安全问题及质量控制探讨［J］.中国新技术新产品，2010(18)：148.

［2］张和平.变频技术在煤矿机电设备中的应用分析［J］.技术与市场，2015(5)：169.

［3］张鹏飞.变频技术在煤矿机电设备中的应用［J］.能源与节能，2013(9)：119-121.

［4］温勇.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析［J］.河南科技，2013(8)：117-118.

变频电机篇4

【关键词】星三角起动器；变频器；大功率电动机；星形联接；三角形联接

中图分类号：TN77文献标识码：A文章编号：

引言

变频器控制柜在许多应用场合，不仅有变频器自动软起动功能，还应有工频电压手动直接起动功能。就变频器的输出与电动机的联接是三角形接法，是软起动方式。而实际的风机、水泵类变频器控制柜要求有手动直接起动功能。对于15KW以下的电动机，可用工频电压直接起动，电动机联接采用三角形接法，与变频器的输出同电动机的联接一样。在控制电路中，有2个工频电压与变频器输出电压相切换的互锁交流接触器即可。而对大于15KW的电动机，手动起动需要用降压起动方式或另接软起动器。手动方式是在变频器有故障时才使用，用得很少；接软起动器成本太高，可用体积小、价格低的星三角起动器。而变频器与电动机的联接是星形接法，变频器与电动机的联接是三角形接法。怎样才能使这两种接法协调节换？本文介绍在实际中采用的方法。

星三角起动器的起动过程分析

虽然星三角起动器电动机采用星形接法，但是在起动延时后仍要切换到三角形接法。据此，在控制电路上作改进，让变频器工作时输出为星三角起动器的三角形接，手动接工频电压时又切换为星形接法。

星三角起动器控制电路如图1所示。起动时按下起动按钮1，KM1的线圈通电，KM1的主常开触头闭合，KM1的辅助常开触头闭合，KM2的线圈得电，KM2的辅助触头闭合，自保。KM2的主常开触头闭合。同时，KM1的辅助常闭触头断开，KM3的线圈未得电，其主触头仍处于断开状态，电动机在星形接法下降压起动。经过一段时间的延时，KM2的延时继电器的常闭触头断开而常开触头闭合，KM1的线圈回路断开，KM1的主常开触头断开，KM1的辅助常闭触头闭合，KM3的线圈得电，KM3的主常开触头闭合。电动机则变成三角形接法，电动机在全电压下运行。

只要控制星三角起动器的工作状态，当变频器输出时，星三角起动器使电动机处于三角形接法。接380V工频电压输出时，用手动起动，星三角起动器处于通常的工作装，就使电动机处于星形接法，这样，电动机的三角形接法对应变频器的输出电压，电动机的星形接法对应工频电压。

控制电路的联接

变频电机篇5

一、传统电动机保护配置

异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障；不正常运行状态主要有过负荷、堵转、起动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此，对于高压电动机，根据规程以差动保护或电流速断为主保护，以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。

二、目前变频器电动机保护配置

发电厂为保证系统的可靠性，高压电动机一般采用变频器带工频旁路，以便即使在变频器检修时也可通过工频旁路，保证电动机的正常运行。现场高压电动机变频器改造的示意图，其中K1、K2开关保证变频器检修时，与主回路无接触点，此时K3开关闭合，电动机通过旁路运行。

当电动机通过旁路运行，此时由厂用电中高压母线工频电压直接驱动电动机，进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及电动机本体。因此，此时应该按照常规电动机保护的要求配置电动机保护，有差动保护要求的，需要配置电动机差动保护。

当旁路开关K3断开，电动机由变频器拖动时，进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及变频器。由于目前发电厂使用的变频器一般由整流变压器、控制柜等部分构成，即进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及整流变压器。此时电动机成为与厂用电母线隔离后高压变频器的负荷，因而电动机的保护应由高压变频系统的控制器实现。对于6～10kV整流变压器，一般对其配置常规变压器后备保护，在整定时和常规变压器略有差异。此时电动机常规差动保护由于开关处电流和电动机中性侧电流频率不一致，无法进行差动保护，只能退出。

目前一般变频器电动机保护配置有：电动机保护测控装置、电动机差动保护装置、变压器保护测控装置。电动机保护装置和变压器保护装置通过旁路开关进行功能的投退：即旁路开关断开，此时为变频器拖动电动机方式，变压器保护装置投入，电动机保护装置和电动机差动保护装置退出；当旁路开关闭合，此时为工频电网直接拖动电动机，电动机保护装置和电动机差动保护装置投入，变压器保护装置退出。

目前此种保护配置方式主要存在两个问题：

（1）对于2000kW以上的电动机，需要配置差动保护。因此，在变频器拖动电动机情况下，电动机差动保护退出，保护的可靠性受到影响。

（2）任意时刻，变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用，降低了装置的使用效率。

三、变频器电动机差动保护

文献提出采用磁平衡差动保护来实现，但实际中存在几个问题：

1、目前发电厂使用的电动机基本上都无法提供磁平衡差动所需要的中性侧电缆引出。

2、磁平衡差动的电流是在变频器下方，非工频电流。对于微机保护，按照工频50Hz整定的定值不适用于非工频情况。

由于差动保护的两侧电流必须为同一频率下电流。可考虑在变频器下方、电动机上方加装一组CT，即CT2，此组CT可安装于变频器柜中，由CT2和CT3两组电流构成差动保护。

常规差动保护为相量差动，其原理是用傅里叶算法，根据一个周波的采样点计算出流入和流出电流的实虚部，再计算出差动和制动电流的幅值、相位后用相量比较的方式构成判据。由于电流非50Hz工频，因此在进行傅里叶计算时需要通过频率跟踪保证计算结果的正确。由于变频器下方无电压引入，因此通过常规的电压跟踪频率方式无法实现。有厂家提出利用电流跟踪频率，但由于电流跟踪频率存在较大的误差，容易引起保护的误动、拒动，在实际中并不采用。

对于差动保护中采用的采样值差动，为微机保护中所有通道采样为电流在同一时刻的瞬时值：当被保护设备没有横向内部故障时，各采样电流值之和为零；当发生内部故障时，各采样电流值之和不为零。采样值差动保护就是利用采样值电流之和按一定的动作判据构成。

与常规相量差动保护相比，采样值差动具有动作速度快、计算量少等特点，是微机差动保护领域的一个突破，己应用于母差、变压器等保护中。采样值差动不涉及傅氏计算，变频器所带来的谐波也不会影响其计算精度，因此，对工作于25～50Hz的高压变频电动机，其差动保护可以利用该算法实现。

四、变频器电动机后备保护

变频电机篇6

关键词：伺服；变频；电机

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1003-2851（2010）11-0245-01

伺服是准确、精确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（必要时需进行无级调速）。但伺服是将电流环、速度环或者位置环都闭合才能进行的控制。另外，伺服电机的结构与普通电机结构也是有区别的，要满足快速响应和准确定位。伺服电机主要由定子和转子构成，定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永久磁铁，驱动gS控制的u／V／W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较来调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。普通电机主要由转子、定子整流器、前后端盖和带轮等组成。要满足快速响应和准确定位，目前比较通用的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，但这种电机受工艺的限制，很难达到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格又及其昂贵，这样在现实条件下多采用交流异步伺服，这时的驱动器就是由高端变频器和带编码器反馈闭环进行控制的。两者都有一些共同点，交流伺服的本身就是在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节。变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管（IGBT，IGCT等）通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形，类似于正余弦的脉动。由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了。但交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓的“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已经在转动时，如果控制信号消失，它应能够立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如果控制信号消失，往往仍继续转动。

简单的变频器只能调节交流电机的速度，可以开环也可以闭环，主要由控制方式和变频器决定的。现在很多的变频已经将交流电机的定子磁场UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流的分量。市场上大多数能进行力矩控制的变频器都是采用这样方式控制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采用反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节，这样既可以控制电机的速度也可控制电机的力矩，而且速度的控制精度优于v/f控制，编码器反馈也可加可不加。