浅谈变频技术的发展与应用.doc

1、浅谈变频技术的发展与应用摘要：随着我国科技的不断进步，变频器已经广泛的出现在我们的工作生活当中，作为一种必不可少的部件，直接影响到我们工作生活的质量，所以人们现在对于变频器的发展和应用也给予了足够的重视。因此，本文笔者根据个人多年来相关行业工作经验，并结合我国变频器的发展和应用实际情况，先对矩阵变频器的发展进行分析，继而对网络化配置在变频器中的应用进行探讨，最户对其与同步电机的配合使用进行论述，希望可以起到抛砖引玉的作用，并推动我国变频器的不断向前发展，为我国的经济发展提供新的助力。 关键词：变频器；发展；应用；矩阵；网络化配置；同步电机 中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号： 前言

2、 变频器作为一种重要的设备已经取得了广泛的应用，但是由于它的发展制约着一系列其他工作的进步，所以我们必须认真地对其发展和应用趋势进行分析。下面是笔者个人的一些不成熟看法，如有不正之处，希望大家给予批评指正，本人不胜感激。 一、矩阵变频器的发展 矩阵变频器在几年前就一直是各个厂商研究的重点，虽然由于其制造成本过高，导致目前阶段无法取得广发的呢使用，但是由于其广泛的发展前景，如西门子、罗克韦尔等公司仍然在不断对其进行研究、改进，希望可以取得一定的成果，来推进下一代变频器的早日广泛应用。 矩阵变频器是通过按照一定的数学计算方法来对安装的一组半导体开关进行控制，根据不同情况，选择不同的开关顺序并相应的

3、与三相电机相连。通常情况下，在安川矩阵变频器中的全部 9 个开关，任意一个都拥有两个 IGBT 形成的双向开关，可以直接控制负向电压或者正向电压与电机相连。其中 IGBT 的大量应用也是导致了生产成本增加的一个重要因素。 与传统变频器相比，新型的矩阵变频器控制输出电压的方法截然不同，是通过三相电压来进行控制的，这就使得新型矩阵变频器不仅可以提供稳定的输出电压，还可以吸收电流泽波，可谓是一举多得。这一特性就是造成人们对其越来越重视的原因，它可以大幅度的抑制产生电流谐波，产生的数量也仅仅是老式交-直-交变频器的五分之一以下，即使是带载的情况，由于其是几乎为正弦波的电流，也是这个情况。当存在再生发电

4、的情况时，矩阵变频器可以 180转换电流并将其以正弦波的形式反馈到电网当中。当矩阵变频器处在再生制动的状态下时，我们都可以不需要特殊变化器以及制动电阻，而且我们也不需要用额外的设备对反馈回的电进行处理，总的来说传动能始终能以高效率在四象限中运行。矩阵变频器的另一个优点就是大大延长了可靠工作时间，由于其内部已经取消了直流电流的安装，所以免去了更换电容的过程，保证了工作状态。 二、网络化配置在变频器中的应用 变频器的网络化配置主要基于三个层面：设备层、控制层和信息层。其中变频器做为执行器，可以配接最基本的 RS232/RS485 串行通讯协议、Profibus 等的现场总线协议以及 Interne

5、t 局域网协议。针对不同的控制系统和不同的用户要求，配置和选用不同的网络协议。 网络化配置的变频器具有以下显著的特点： (1)高精度的频率设定； (2)远程控制与工厂信息化的基本要素； (3)远程诊断系统。 由于网络设定的频率的优点不仅精度高，并且还有其他优点，例如：接线简单、稳定可靠、通讯速率高等，而且在模拟量控制时，输出端经过一个数模转换器，经过导线，进入输入端(变频器)又经过一个模数转换器才能参与控制。两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成一定误差，而通讯传递直接是数字量，不需要转换，没有误差，在传输过程中不会造成损耗，而且响应速度率也会很高。 变频器经常被用于系统复杂、工作环境恶劣、高

6、负荷、长时间运行的工况中，如无人值守泵站、油田磕头机等。变频器故障率在这种环境中自然，比较高，一般都采取事后维修的方式进行，随着电子技术的发展，传统的维修方式将变为故障预报和整机在线维修。有必要对其实现在线工作状态的监测以及常规故障机理的综合分析研究，以便对其故障的事先诊断分析。目前大功率变频器的故障诊断、远程监控系统及智能控制方面取得了较大进展，并已经投入实际运行。 在网络化日益普及的今天，与普通的点对点硬线连接方式而言，通过高速通讯连接的变频器系统可以最大程度上降低系统维护时间、提高生产效率、减少运行成本。用户可以有更大的自由根据生产过程来选择PLC 型号和品牌，并非常简单地集成到现有地网

7、络中去。而且通过现场总线模块，可以不考虑变频器的型号，而以同一种语言来与不同功率段、不同型号地变频器进行组构，如功率、速度、转矩、电流、设定值等。 由于采用了通讯方式，可以通过 PC 机来方便地进行组态和系统维护，包括上传、下载、复制、监控、参数读写等。 三、变频器与同步电机的搭配使用 交流同步电动机已成为交流可调速传动中的一颗新星，特别是永磁同步电动机，电机是无刷结构，功率因数高、效率也高，转子转速严格与电源频率保持同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类，自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似，用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器，如采用交-直-交变压变频器时叫做“直

8、流无换向器电机”或称“无刷直流电动机” 。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器，现正开发无转子位置传感器的系统，且已经取得重大进步和在市场的成功应用。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制，其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。 采用同步电机的最有效特点： (1)大幅度减小了电机的尺寸； (2)转矩输出效率非常高； (3)不需要编码器。 大多数情况都需要将速度编码器安装到纸机上来实时反馈电机的转速，事实也证明了编码器的工作可靠性。但是由于编码器存在轴承需要定期进行保养维护的工作，而且由于其还有一定的有效工作时间，我们在大型纸机上还需要在一段的时间将编码器进行更换，以避免由于编码器不

9、能正常工作而产生的问题。由于同步电机不需要安装编码器，所以不需要更气的维护以及更换，这也是它的一个优点。 四、结论 综上所述，随着我国经济的飞速发展以及变频器的广泛应用，我国对变频器的发展和应用趋势也是越来越关注。然而我国的变频器行业现状不是很理想，缺乏统一的信息化沟通渠道以及统一管理，造成了管理、安全理念落后，所以我们一定要采取适当的方法措施，提高变频器的研发与改进工作的进行，并下大力气改善现有工艺。因此，如何才能将变频器的发展工作落实到位，这些是我们现在面临的急需解决的问题，继而才可以推动我国变频器行业的可持续发展。 参考文献： 1钱永强.浅析矩阵变频器的工作原理J.电气传动，2000,12. 2张国石，龙磊.论变频器的网络化发展趋势J.中国新技术新产品，2009，8.