低諧波全數(shù)字隨機(jī)pwm技術(shù)高速控制變頻裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝置。它包括功率與控制單元、電動(dòng)機(jī)、用戶(hù)接口和用戶(hù)電源，三相交流電源輸入端與功率與控制單元相連，功率與控制單元分別與電動(dòng)機(jī)、用戶(hù)接口和用戶(hù)電源相連；所述的功率與控制單元包括漏?？臻_(kāi)接觸器、變頻器、直流電抗器、制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，漏?？臻_(kāi)接觸器與輸入交流電抗器、輸入交流濾波器相連，輸入交流電抗器、輸入交流濾波器均與變頻器相連，變頻器分別與直流電抗器、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻、輸出交流電抗器和輸入交流濾波器相連，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻相連。本實(shí)用新型工作可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染、節(jié)能效果明顯實(shí)用性強(qiáng)、可對(duì)傳統(tǒng)調(diào)速節(jié)能裝置進(jìn)行替代。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種變頻裝置，具體涉及低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變 頻裝置。 低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著自關(guān)斷器件技術(shù)水平的不斷提高，脈寬調(diào)制技術(shù)也日趨成熟，PWM交流變頻調(diào) 速以其高效率、高功率因數(shù)、輸出波形好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在井下風(fēng)機(jī)、水泵、造紙機(jī)等設(shè) 備中得到了廣泛應(yīng)用。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正 比的關(guān)系，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，目前市面上的PWM技 術(shù)高速控制變頻裝置基本都是采用空間矢量隨機(jī)PWM，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速，其 相應(yīng)速度不夠快，噪聲大，對(duì)于平滑無(wú)極調(diào)速的調(diào)節(jié)精度不高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高 速控制變頻裝置，實(shí)現(xiàn)了工作可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染、節(jié)能效果明顯實(shí)用性強(qiáng)、可對(duì) 傳統(tǒng)調(diào)速節(jié)能裝置進(jìn)行替代。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝 置，包括功率與控制單元、電動(dòng)機(jī)、用戶(hù)接口和用戶(hù)電源，三相交流電源輸入端與功率與控 制單元相連，功率與控制單元分別與電動(dòng)機(jī)、用戶(hù)接口和用戶(hù)電源相連；所述的功率與控 制單元包括漏?？臻_(kāi)接觸器、變頻器、直流電抗器、制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，漏?？臻_(kāi)接觸器 與輸入交流電抗器、輸入交流濾波器相連，輸入交流電抗器、輸入交流濾波器均與變頻器相 連，變頻器分別與直流電抗器、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻、輸出交流電抗器和輸入交流濾波器相 連，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻相連。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的變頻器還分別與用戶(hù)接口 3和用戶(hù)電源4相連。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的輸出交流電抗器和輸入交流濾波器19均與電動(dòng)機(jī)2相連。
[0007] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0008] 1、高速響應(yīng)、低噪聲、低諧波，大范圍、高精度平滑無(wú)級(jí)調(diào)速；具有通用的外部接口 端子，可同計(jì)算機(jī)、PLC聯(lián)機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；內(nèi)設(shè)功能多，可滿(mǎn)足不同工藝要求；軟起 動(dòng)、軟停機(jī)，具有電流限定和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制；電動(dòng)機(jī)直接在線起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流 小，減小對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動(dòng)裝置；
[0009] 2、功率因數(shù)高，節(jié)省電容補(bǔ)償裝置；與鼠籠式轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)結(jié)合，使調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)更 加簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)；保護(hù)功能完善，維護(hù)簡(jiǎn)便；體積小、重量輕，占地面積小。
[0010] 3、諧波含量低，全數(shù)字隨機(jī)PWM控制電動(dòng)機(jī)，諧波含量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求及同 級(jí)其它變頻器，轉(zhuǎn)速控制精度高，全數(shù)字隨機(jī)PWM控制的變頻器靜態(tài)精度> 99. 8 %，完全滿(mǎn) 足風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的要求。
[0011] 4、控制方式靈活方便：可實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行與全速運(yùn)行的轉(zhuǎn)換，開(kāi)環(huán)運(yùn)行與閉環(huán)運(yùn)行 轉(zhuǎn)換（或手動(dòng)運(yùn)行與自動(dòng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換），就地控制與遠(yuǎn)方控制的轉(zhuǎn)換。可方便實(shí)現(xiàn)與DCS系 統(tǒng)或其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。
[0012] 5、雙485通訊口，雙485通訊口支持MODBUS協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)操作面板可實(shí)行遠(yuǎn)程控制 盒功能，最遠(yuǎn)600米，擴(kuò)展卡：用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)卡，塑機(jī)接口卡，PG反饋卡，空壓機(jī)控制卡，通訊 適配器，電源監(jiān)控卡，相序檢測(cè)卡等；
[0013] 6、上電自測(cè)功能：實(shí)行對(duì)內(nèi)部及外部的上電自檢，如電機(jī)帶有容性負(fù)載，電機(jī)接 地，+10V電源輸出異常，模擬輸出異常，斷線等。
[0014] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō) 明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 參照?qǐng)D1，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案：低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控 制變頻裝置，包括功率與控制單元1、電動(dòng)機(jī)2、用戶(hù)接口 3和用戶(hù)電源4,三相交流電源輸入 端與功率與控制單元1相連，功率與控制單元1分別與電動(dòng)機(jī)2、用戶(hù)接口 3和用戶(hù)電源4 相連；所述的功率與控制單元1包括漏?？臻_(kāi)接觸器11、變頻器14、直流電抗器15、制動(dòng)單 元16和制動(dòng)電阻17,漏保空開(kāi)接觸器11與輸入交流電抗器12、輸入交流濾波器13相連， 輸入交流電抗器12、輸入交流濾波器13均與變頻器14相連，變頻器14分別與直流電抗器 15、制動(dòng)單元16、制動(dòng)電阻17、輸出交流電抗器18和輸入交流濾波器19相連，制動(dòng)單元16 和制動(dòng)電阻17相連。
[0017] 本【具體實(shí)施方式】中的用戶(hù)接口 3包括模擬量10端子、繼電器輸出接口按鍵輸入接 口、串行總線接口、開(kāi)關(guān)量10端子、脈沖10端子、LED/IXD顯示接口和現(xiàn)場(chǎng)總線；用戶(hù)電源 4包括10V、24V等多種電源。
[0018] 上述功率與控制單元1采用的是現(xiàn)有控制模塊，其現(xiàn)有控制模塊有多種，現(xiàn)不加 以累贅。本實(shí)用新型通過(guò)現(xiàn)有模塊連接組合，實(shí)現(xiàn)了工作可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染、節(jié) 能效果明顯實(shí)用性強(qiáng)的低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝置、可對(duì)傳統(tǒng)調(diào)速節(jié)能 裝置進(jìn)行替代。
[0019] 本【具體實(shí)施方式】的工作原理如下：
[0020] 隨機(jī)PWM控制的基本原理是通過(guò)測(cè)量變頻器輸出電壓波型和異步電動(dòng)機(jī)定子電 流矢量，根據(jù)現(xiàn)有離散傅里計(jì)算公式和磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩 電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。
[0021] 具體的做法是：將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流la、lb、Ic、通過(guò)三相? 二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Iallbl，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換， 等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl (Iml相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；Itl相 當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制 量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流 電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。
[0022] 通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換， 實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。
[0023] 本【具體實(shí)施方式】工作可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染、節(jié)能效果明顯實(shí)用性強(qiáng)、可 對(duì)傳統(tǒng)調(diào)速節(jié)能裝置進(jìn)行替代。
[0024] 以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng) 域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí) 驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝置，其特征在于，包括功率與控制單元 (1)、電動(dòng)機(jī)（2)、用戶(hù)接口（3)和用戶(hù)電源（4)，三相交流電源輸入端與功率與控制單元 ⑴相連，功率與控制單元⑴分別與電動(dòng)機(jī)⑵、用戶(hù)接口⑶和用戶(hù)電源⑷相連；所述 的功率與控制單元（1)包括漏?？臻_(kāi)接觸器（11)、變頻器（14)、直流電抗器（15)、制動(dòng)單 元（16)和制動(dòng)電阻（17)，漏?？臻_(kāi)接觸器（11)與輸入交流電抗器（12)、輸入交流濾波器 (13)相連，輸入交流電抗器（12)、輸入交流濾波器（13)均與變頻器（14)相連，變頻器（14) 分別與直流電抗器（15)、制動(dòng)單元（16)、制動(dòng)電阻（17)、輸出交流電抗器（18)和輸入交流 濾波器（19)相連，制動(dòng)單元（16)和制動(dòng)電阻（17)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝置，其特征在于， 所述的變頻器（14)還分別與用戶(hù)接口（3)和用戶(hù)電源（4)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低諧波全數(shù)字隨機(jī)PWM技術(shù)高速控制變頻裝置，其特征在于， 所述的輸出交流電抗器（18)和輸入交流濾波器（19)均與電動(dòng)機(jī)（2)相連。
【文檔編號(hào)】H02P27/04GK203883734SQ201420258355
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】馮富忠, 闕存峰 申請(qǐng)人:湖北鑫達(dá)電氣有限公司