交流變頻調(diào)速的原理及其應(yīng)用

變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。上述的兩次變換可簡化為AC－DC－AC（交－直－交）變頻方式。

圖3

圖4

圖3給出國產(chǎn)（深圳華為）變頻器的原理圖。圖中各組成部分名稱已經(jīng)標(biāo)出，DSP是微機(jī)編程器。

利用變頻器可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、平滑的增速或減速，基本保持異步電機(jī)固有特性轉(zhuǎn)差率小的特點(diǎn)，具有效率高、范圍寬、精度高且能無級變速的優(yōu)點(diǎn)，這對于水泵，風(fēng)機(jī)等設(shè)備是很適用的。

我國應(yīng)用的變頻器，國外產(chǎn)品以日本富士、三菱牌號較多，臺灣普傳產(chǎn)品也不少，國內(nèi)有西普（西安）、艾倫（上海）、華為（深圳）、艾普斯（天津）等廠家的產(chǎn)品均在推廣應(yīng)用。

3應(yīng)用舉例——變頻器在地毯制造業(yè)上的應(yīng)用

　　地毯背涂機(jī)是地毯生產(chǎn)中常用的設(shè)備，目前國內(nèi)多數(shù)企業(yè)仍采用單臺異步電機(jī)作傳動(dòng)動(dòng)力源，由機(jī)械聯(lián)接方式運(yùn)行。雖然工作穩(wěn)定，但難以獲得高質(zhì)量加工效果。

　　國外有的采用電液傳動(dòng)、滑差調(diào)速或直流調(diào)速等，但都有缺點(diǎn)，不能適應(yīng)環(huán)境條件（防火、防爆、絨毛粉塵等）要求，而采用變頻器及異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式，既便宜，效果又好。圖4給出用變頻器構(gòu)成的地毯背涂機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

　　本系統(tǒng)是同步控制方式，轉(zhuǎn)差率為（1～5）％，轉(zhuǎn)矩曲線較好，地毯背涂膠與進(jìn)布等各傳動(dòng)部分同步協(xié)調(diào)運(yùn)行。系統(tǒng)在起動(dòng)前，指令信號已經(jīng)設(shè)定，保證涂膠量和進(jìn)布速度協(xié)調(diào)同步及保證出布和進(jìn)布之間有一定的張力調(diào)節(jié)。

　　本系統(tǒng)選用4極電動(dòng)機(jī)，以利考慮電機(jī)的低速轉(zhuǎn)矩特性，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相匹配。還要求具有線性軟起動(dòng)功能，變頻器選為5.5kW。

　　涂膠輥的負(fù)載特性屬于減速負(fù)載，在負(fù)載區(qū)段，電機(jī)處于發(fā)電再生制動(dòng)狀態(tài)，所以要選擇帶有再生變流的變頻器或者選擇通用變頻器加制動(dòng)單元的方法，效果也很好。