REXROTH變頻器的功能作用有哪些

REXROTH變頻器的功能作用有哪些

1．REXROTH變頻器按輸入電壓等級分類

REXROTH變頻器按輸入電壓等級可分壓變頻器和高壓變頻器，壓變頻器國內(nèi)常見的有單相220 V變頻器、三相220 V變頻器、i相380 V變頻器。高壓變頻器常見有6 kV、10 kV變壓器，控制方式一般是按一高變頻器或高一高變頻器方式進行變換的。

2．按變換頻率的方法分類

REXROTH變頻器按頻率變換的方法分為交-交型變頻器和交-直交型變頻器。交-交型變頻器可將工頻交流電直接轉換成頻率、電壓均可以控制的交流，故稱直接式變頻器。交直-交型變頻器則是先把工頻交流電通過整流裝置轉變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可以調節(jié)的交流電，故又稱為間接型變頻器。

3．按直流電源的性質分類

在交-直-交型REXROTH變頻器中，按主電路電源變換成直流電源的過程中，直流電源的性質分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

控制方式：

壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代：

正弦脈寬調制(SPWM)控制方式→電壓空間矢量(SVPWM)控制方式→矢量控制(VC)方式→直接轉矩控制(DTC)方式→矩陣式交—交控制方式

一、什么是變頻器

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。

二、變頻器的原理

在嵌入式開發(fā)中，經(jīng)常會涉及到對電機的控制，目前交流電動機的變頻控制應用非常廣泛，所以我們來簡單看圖介紹下變頻器，假設各位已經(jīng)了解電機的原理。

變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。

典型的變頻器系統(tǒng)圖如下所示. 主要包括，操作面板，VFD控制器，電機等部分

1、典型的結構：

主要包括:控制平臺，測量電路，功率電路，保護電路等

常見的變頻器有兩種類型：電壓型和電流型，其中功率逆變部分多使用IGBT和IGCT等功率管。

2、典型算法：

其中以西門子為代表的控制算法主要是基于坐標變換(矢量控制)，以ABB為代表的算法有興趣的朋友可以自行查找資料獲取(直接轉矩控制)，這里不在贅述。

3、矢量控制：

許多芯片MCU，MPU廠商都給出了變頻矢量控制的框圖和算法庫，有興趣的可以研究研究，例如下圖為微芯科技(Microchip)給出的框圖

三、變頻器的作用

1、變頻節(jié)能

變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。為了的性，各種機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調速方法是通過調節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降泵或風機的轉速即可滿足要求。

電動機使用變頻器的作用就是為了調速，并降啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設備要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調速用，又叫變頻調速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器的15－－20倍。由于變頻器設備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。

變頻不是到處可以省電，有不少場合用變頻并不一定能省電。作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的3-5%）。一臺1.5匹的空調自身耗電算下來也有20-30W,相當于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行，具有節(jié)電功能，是事實。但是他的前提條件是

矩陣式交—交控制方式的具體方法：

1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式；

2、自動識別(ID)依靠的電機數(shù)學模型，對電機參數(shù)自動識別；

3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制；

4、實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號，對逆變器開關狀態(tài)進行控制。

矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉矩精度(<+3%)；同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在速時(包括0速度時)，可輸出150%～200%轉矩。

REXROTH變頻器的基片已從Si（硅）變換為SiC（碳化硅），使電力電子新元件具有耐高壓、功耗、耐高溫的；并制造出體積小、容量大的驅動裝置；磁鐵電動機也正在開發(fā)研制之中。隨著IT技術的迅速普及，變頻器相關技術發(fā)展迅速

1、REXROTH變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。風機、泵類負載采用變頻調速后，節(jié)電率為20%～60%，這是因為風機、泵類負載的實際消耗功率基本與轉速的三次方成比例。

2、在自動化系統(tǒng)中應用：

由于REXROTH變頻器內(nèi)置有32位或16位的微處理器，具有多種算術邏輯運算和智能控制功能，輸出頻率精度為0.1%~0.01%，且設置有完善的檢測、保護環(huán)節(jié)，因此，在自動化系統(tǒng)中獲得廣泛應用。

3、在提高工藝水平和產(chǎn)品質量方面的應用：

變頻器還可以廣泛應用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設備控制領域，它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質量，減少設備的沖擊和噪聲，延長設備的使用壽命。采用變頻調速控制后，使機械系統(tǒng)簡化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范，從而提高了整個設備的功能。

4、實現(xiàn)電機軟啟動：

REXROTH變頻器硬啟動不僅會對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對擋板和閥門的損害對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻器后，變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始變化，值也不過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命，同時也節(jié)省設備的維護費用。