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变频调速系统的发展现状与前景展望

时期:2021-02-15 09:41 点击数:
  

  
  
在小功率交换调速方面,因为国外产品的范围效应,使得国内厂家在价格上、工艺上跟技巧上均无奈与之抗衡。永磁同步电机把电能转换成机械能的一种设备,将电能转变为机械能。它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。而在高压大功率方面,国外企业又为咱们留下了赶超的空间。首先,国外的电网电压等级个别为3000V,而我国的电网电压等级为6000V跟10000V;其次,高压大功率交换调速体系无奈进行大范围的批量生产,而国外的劳能源本钱,特别是存在一定专业常识的劳能源本钱较高。
当前寰球经济发展进程中,有两条明显的彼此交错的主线:能源跟环境。能源的缓跟不仅制约了相称多发展中国度的经济增加,也为很多发达国度带来了相称大的问题。能源集中的处所也往往成为全世界所关注的热点地区。而能源的开发与利用又对环境的维护有着重大影响。寰球变暖、酸雨等一系列环境灾害都与能源的开发与利用有关。
能源产业作为公民经济的基本,对社会、经济的发展跟公民生活水平的进步都极为重要。在高速增加的经济环境下,中国能源产业面临经济增加与环境维护的双重压力。有资料表明,受资金、技巧、能源价格的影响,中国能源利用效力比发达国度低很多。90年代中国高耗能产品的耗能量个别比发达国度高12%~55%左右,90%以上的能源在开采、加工转换、储运跟终端利用进程中丧失跟挥霍。假如进行单位GNP能耗(吨标准煤/千美金)的国度比较(90年代中期),中国分辨是瑞士、意大利、日本、法国、德国、英国、美国、加拿大的14.4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、跟4.2倍。1995年,中国火电厂煤耗为412克标准煤/kWh,是国际进步水平的1.27倍。
由此可见,对能源的有效利用在我国已经十分急切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦,年耗电量达6000亿千瓦时,约占产业耗电量的80%。我国各类在用电机中,80%以上为0.55~2代水平。因此,在国度十五盘算中,电机体系节能方面的投入将高达500亿元左右。所以变频调速体系在我国将有十分宏大的市场须要。
目前,国内变频调速体系的研究十分活泼,然而在产业化方面还不是很幻想,市场的大局部还是被国外企业所盘踞。永磁同步电机把电能转换成机械能的一种设备,将电能转变为机械能。它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。因此,为了加快国内变频调速体系的发展,就须要对国际变频调速技巧的发展趋势跟国内的市场须要有一个全面的理解。
2全数字化把持体系
随着盘算机技巧的发展,无论是生产还是生活这中,公民对数字化信息的依附水平越来越高。假如说盘算机是大脑,网络是神经,那么电机传动体系就是骨骼跟肌肉。它们之间的完美结合才是古代产业发展方向。为了使交换调速体系与信息体系周到结合,同时也为了进步交换调速体系自身的机能,必须使交换调速体系实现全数字化把持。
单片机已经在交换调速体系中得到了普遍天时用。例如由Intel企业1983年开产生产的MCS-96系列是目前机能较高的单片机系列之一,实用于高速、高精度的产业把持。其高等型:8×196K
  B、8×196K
  C、8×196MC等在通用开环交换调速体系中的利用较多。
因为交换电机把持实际一直发展,把持策略跟把持算法也日益庞杂。扩大卡尔曼滤波、FF
  T、状况观测器、自适应把持、人工神经网络等等均利用到了各种交换电机的矢量把持或直接转矩把持当中。因此,DSP芯片在全数字化的高机能交换调速体系中找到施展本领的舞台。如TI企业的MCS3会上已形成专题。尤其是微处理器利用于PWM技巧并使之数字化当前,花样是一直翻新,从最初寻求电压波形的正弦,到电流波形的正弦,再到磁通的正弦;从效力最优,转矩脉动起码,再到消除噪音等,PWM把持技巧的发展经历了一个一直翻新跟一直完美的进程。到目前为止,还有新的计划一直提出,进一步证明这项技巧的研究方兴未艾。
其中,空间矢量PWM技巧以其电压利用率高、把持算法简单、电流谐波小等特点在交换调速体系中得到了越来越多的因为。
4高压大容量交换调速体系
在小功率交换调速方面,因为国外产品的范围效应,使得国内厂家在价格上、工艺上跟技巧上均无奈与之抗衡。而在高压大功率方面,国外企业又为咱们留下了赶超的空间。首先,国外的电网电压等级个别为3000V,而我国的电网电压等级为6000V跟10000V;其次,高压大功率交换调速体系无奈进行大范围的批量生产,而国外的劳能源本钱,特别是存在一定专业常识的劳能源本钱较高。
目前,研究较多的大功率逆变电路有:
(1)多电平电压型逆变器。
(2)变压器耦合的多脉冲逆变器。
(3)交交防爆电念头。
4)双馈交换变频调速体系。
(1)多电平电压型逆变器
日本长冈科技大学的A.Nabae等人于1980年在IAS年会上首次提出三电平逆变器,又称中点箝位式(NeutralPointClamped)逆变器。它的呈现为高压大容量电压型逆变器的研制开辟了一条新思路。
多电平电压型逆变器与个别双电平逆变器比较存在以下优点:
•更适合大容量、高电压的场合。
•可产生M层梯形输出电压,对阶梯波再作调制可能得到很好近似的正弦波,实际上进步电平数可濒临纯粹弦波型、谐波含量很小。
•电磁烦扰(EMI)问题大大减轻,因为开关元件一次动作的dv/dt通常只有传统双电平的1/(M-1)。永磁电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。 电机在电路中是用字母M表示,它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源,发电机在电路中用字母G表示,它的主要作用是利用机械能转化为电能。
•效力高,消除同样谐波,双电平采取PWM把持法开关频率高、损耗大,而多电平逆变器可用较低频率进行开关动作、开关频率低、损耗小,效力进步。
(2)变压器耦合的多脉冲逆变器
变压器耦合的多脉冲逆变器的三电平电路中,要获得更多电平只须将每相所串联的单元逆变桥数量等同增加即可。其优点为:
不存在电压均衡问题。无需箝位二极管或电容,适于调速把持;
模块化水平好,维修便利;
对雷同电平数而言,所需器件数量起码;
无箝位二极管或电容的限度,可实现更多电平,上更高电压,实现更低谐波;
把持方法绝对简单,可分辨对每一级进行PWM把持,然落伍行波形重组。
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