變頻器輸出切換的理論分析與實(shí)現(xiàn)方法研究.pdf

1、用單臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行，進(jìn)行恒壓供水自動(dòng)控制，是諸多供水企業(yè)所面臨的技術(shù)難題。變頻器的輸出切換問(wèn)題，目前尚未得到足夠的重視，若直接采用硬切換方式，不僅達(dá)不到變頻軟起動(dòng)的目的，而且會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。特別是大功率電機(jī)，直接切換會(huì)產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)性，對(duì)電機(jī)、電控設(shè)備和電網(wǎng)都會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊和破壞。本論文針對(duì)大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻存在的問(wèn)題，對(duì)變頻器輸出切換問(wèn)題進(jìn)行理論分析和實(shí)現(xiàn)方法研究，具體研究如下:
　　1、根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子

2、電壓方程和相量圖，對(duì)大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻進(jìn)行了靜態(tài)分析，探討了工頻電源和變頻器輸出電源相位不一致對(duì)切換過(guò)程的影響。分析結(jié)果表明大功率電機(jī)在切換時(shí)，輸入輸出電壓的初始相位相差越小，電流沖擊越小。
　　2、對(duì)大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，建立變頻器輸出切換的數(shù)學(xué)模型，探討了數(shù)學(xué)模型的求解方法，并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。根據(jù)交流電機(jī)的電感矩陣具有時(shí)變性的特點(diǎn)，定子采用αβ坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)子采用變換到定子邊的dq坐標(biāo)系，建立數(shù)學(xué)模型，這樣電動(dòng)機(jī)的

3、電感矩陣和旋轉(zhuǎn)電感矩陣均為常數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)“解耦”并且“元素常數(shù)化”。再將四階龍格-庫(kù)塔方程進(jìn)行改編，采用變頻器輸出電壓和工頻電壓不同的初始相位之差，對(duì)切換過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)仿真。
　　3、基于變頻器輸出切換的理論分析，探索大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)和制作了鑒頻鑒相器，其中利用單片機(jī)檢測(cè)和跟蹤變頻器輸入輸出電壓的相序、相位和頻率的差異，當(dāng)兩者的相序、頻率和相位完全一致時(shí)，利用PLC進(jìn)行電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的切換。對(duì)鎖相環(huán)原理進(jìn)行了理論

4、分析，并利用鎖相環(huán)對(duì)鎖相過(guò)程進(jìn)行了仿真。
　　4、變頻器輸出切換的試驗(yàn)研究。首先在實(shí)驗(yàn)室利用鑒頻鑒相器、PLC模塊和小功率電機(jī)進(jìn)行切換實(shí)驗(yàn)，然后在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大功率電機(jī)進(jìn)行了電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的切換試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)變頻器輸出電壓和工頻電壓相位盡量接近一致時(shí)進(jìn)行切換，能夠有效地減少?zèng)_擊電流，此時(shí)切換電流約為額定電流的1.5倍。
　　因此，在頻率和相位一致的瞬間進(jìn)行變頻器的輸出切換，能夠有效地減少或者消除大功率電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電壓電