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变频技术的应用与发展
【摘要】变频技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体
的高科技技术。随着科学技术的高速发展,变频器以其具有节电、节能、可靠、
高效的特性应用到了工业控制的各个领域中,如变频调速在供水、空调设备、过
程控制、电梯、机床等方面的应用,保证了调节精度,减轻了工人的劳动强度,
提高了经济效益。
【关键词】变频技术;发展应用趋势;电梯
变频技术的应用可分为两大类:一种,是用于传动调速;另一种,是用于各
种静止电源。而变频器最为典型的应用是以各种机械的节能为目的。
1变频技术在电梯设备上的应用
电梯是一种垂直运输工具,它在运行中不但具有动能,而且具有势能。它经
常处在正反转、反复启制动过程中。对于载重大、速度高的电梯来说,提高运行
效率、节约电能是重点要解决的问题。如果均匀地改变定子供电电源的频率,则
可平滑地改变交流电动机的同步转速。在调速时,为了保持电动机的最大转矩不
变,需要维持气隙磁通恒定,这就要求定子电压也随之作相应调节,通常是保持
U/f=常数。因此,要求向电动机供电的同时要兼有调压与调频两种功能,通常简
称VVVF型变频器;用于电梯时常称为VVVF型电梯,简称变频电梯。
电梯动力来自电动机,一般选11kW或15kW的异步电动机。曳引机的作用
有三点:一是调速,二是驱动曳引钢丝绳,三是在电梯停车时实施制动。为了加
大载重能力,钢丝绳的一端是轿厢,另一端加装了配重装置,配重的重量随电梯
载重量的大小而变化。计算公式如下:配重的重量=(载重量/2十轿厢自重)×45%。
公式中的45%是平衡系数,一般要求平衡系数在45%~50%之间。为满足乘客的
舒适感和平层精度,要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和难确停车性
能。
图1电压源变频电梯电力传动系统框图
1.1系统构成
主要有以下几部分:
1.1.1整流与再生部分。这部分的功能有两个,一是,将电网三相正弦交流
电压整流成直流,向逆变部分提供直流电源;二是,在减速制动时,有效地控制
传动系统能量回馈给电网。
1.1.2逆变器部分。逆变器部分同样是由IGBT或IPM模块组成,其作为无
源逆变器,向交流电动机供电。
1.1.3平波部分。在电压源系统中,由电解电容器构成平波器。(如果是电流
源,将由电感器组成。)
1.1.4检测部分。PG作为交流电机速度与位置传感器,CT作为主回路交流
电流检测器,TP作为与三相交流电网同步的信号检测,R为直流母线电压检测
器。
1.2工作原理
如图所示,电压反馈信号UF与交流电源同步信号US送入PWM1回路产生
出符合电动机作为电动状态运行的PWM1信号,控制正弦与再生部分中的开关
器件,使之只作为二极管整流桥工作。当电动机减速或制动时便产生再生作用,
功率开关器件在PWM1信号作用下进入再生状态,电能回馈给交流电网。交流
电抗器ACL主要是限制回馈到电网的再生电流,减少对电网的干扰,又能起到
保护功率开关元件的作用。
1.3系统特点
1.3.1使用交流感应电动机结构简单,制造容易,维护少,适于高速运行。
1.3.2电力传动效率高,节省电能。电梯属于一种位势负载,在运行时具有
动能;因此在制动时,将其回馈电网具有很大意义。
1.3.3结构紧凑,体积小,重量轻,占地面积大为减少。
图2高速超高速电梯变频器控制方式构成图
2变频技术在自动扶梯应用
2.1自动扶梯变频化的要点
一般由商用电源供电的自动扶梯是恒速运行的,从早到晚不管有无乘客均连
续运行,因此,能量消耗大,皮带磨损严重。而节电的变频自动扶梯则在乘客的
上和落口处设置专用的传感器,当检测出无乘客时,让驱动电机从商用电源上断
开,使自动扶梯停止运动,达到节电的目的。
由于自动扶梯是公共场所运送乘客的主要设备,不能简单的像货物传送带一
样,任意地从商用电源接入、切出,若处理不当有可能造成设备和人身的事故。
所以应注意以下几个问题:
1)自动扶梯停止时,乘客可能会误解自动扶梯发生故障,造成误判断;
2)电动机接入电源时,会产生大的起动冲击电流;
3)对于升降兼用的自动扶梯,不断的进行可逆切换,会损坏机械部件。
具体的做法是:自动扶梯
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