奇電電氣——閆峰變頻器發(fā)展方向及控制算法簡介-天津

1、1變頻器發(fā)展方向及控制算法簡介上海奇電電氣科技股份有限公司2016-7-25閆峰2報告內(nèi)容報告內(nèi)容變頻器的發(fā)展歷程變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢控制算法簡介控制算法簡介結語結語3變頻器的發(fā)展歷程變頻器的發(fā)展歷程時間時間國際國際國內(nèi)國內(nèi)20世紀20年代交流調速技術研究-20世紀60年代變頻器問世院校研究20世紀80年代廣泛應用進口20世紀90年代改進、發(fā)展進口品牌建廠（普傳）21世紀初改進、發(fā)展國產(chǎn)品牌蓬勃發(fā)展現(xiàn)在改進、發(fā)展逐步壯大奇電：先進的技術平臺、完整的技術團隊奇電：先進的技術平臺、完整的技術團隊大家的支持大家的支持有志向著更高的目標發(fā)展有志向著更高的目標發(fā)展4功率器件的不斷更新

2、換代功率器件的不斷更新?lián)Q代變頻器的發(fā)展歷程變頻器的發(fā)展歷程控制技術的不斷成熟控制技術的不斷成熟應用范圍的不斷擴大應用范圍的不斷擴大（1）80年代：巨型晶體管GTO、大功率晶體管GTR（2）IGBT（絕緣雙極晶體管）（3）功率智能模塊IPM（1）V/f控制（2）矢量控制（有速度傳感器、無速度傳感器）（3）直接轉矩控制（有速度傳感器、無速度傳感器）（1）風機、水泵控制（2）紡織、電梯等專用行業(yè)5報告內(nèi)容報告內(nèi)容變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器的發(fā)展歷程變頻器的發(fā)展歷程控制算法簡介控制算法簡介結語結語6變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢n 清潔、環(huán)保n 智能化、集成化、網(wǎng)絡化n

3、小型化n 專用化、模塊化7清潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢（1）網(wǎng)側和負載側的電流諧波（48%，80-130%）（2）功率因素（0.9，0.6-0.7）（3）對外的電磁干擾（4）噪聲n國際、國內(nèi)的標準國際、國內(nèi)的標準n行業(yè)的要求行業(yè)的要求8清潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢示例：科考船 系統(tǒng)設計供電系統(tǒng) 發(fā)電機組, 配電板 驅動系統(tǒng)推進變壓器、推進變頻器、推進電機 推進器 CPP, FPP, 舵槳, 吊艙 自動化 PMS ,PCS , RCS , IAS, DP9清潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢示例：科考船10清

4、潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢示例：科考船11清潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢示例：科考船12清潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢示例：科考船13清潔、環(huán)保清潔、環(huán)保變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢示例：科考船14n智能化、集成化、網(wǎng)絡化變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢（1）PLC功能集成（2）移動APP（3）水泵一體機（4）通信控制（profibus DP）15n小型化變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢（1）結構設計（2）功率模塊的更新和發(fā)展16n專用化、模塊化變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來

5、的發(fā)展趨勢（1）國內(nèi)：專用化（2）國外：模塊化紡織、電梯、門機、注塑機、恒壓供水。17報告內(nèi)容報告內(nèi)容控制算法簡介變頻器的發(fā)展歷程變頻器的發(fā)展歷程變頻器未來的發(fā)展趨勢變頻器未來的發(fā)展趨勢結語結語18控制算法簡介控制算法簡介n V/f恒壓比控制n 矢量控制（有速度傳感器、無速度傳感器）n 直接轉矩控制（有速度傳感器、無速度傳感器）n V/f控制：基于電機的穩(wěn)態(tài)模型n 矢量控制、直接轉矩控制：基于電機的動態(tài)模型19控制算法簡介控制算法簡介n 矢量控制、直接轉矩控制：20控制算法簡介控制算法簡介n 矢量控制、直接轉矩控制：21控制算法簡介控制算法簡介n 矢量控制：（1）采用轉子磁鏈定向（2）更適用于

6、寬范圍調速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)n 直接轉矩控制：（1）采用定子磁鏈定向（2）更適用于需要快速轉矩響應的大慣量運動控制系統(tǒng)（如電氣機車）22控制算法簡介控制算法簡介1.轉速精度提高技術轉速精度提高技術存在問題：存在問題：隨著負載的變化電機轉速誤差變化很大，轉速誤差最大能達到隨著負載的變化電機轉速誤差變化很大，轉速誤差最大能達到303060rpm60rpm左右。左右?，F(xiàn)有解決方法：現(xiàn)有解決方法：A. Munoz-GarciaA. Munoz-Garcia提出了一種滑差補償方法，但其計算非常復雜且不易實提出了一種滑差補償方法，但其計算非常復雜且不易實現(xiàn)。現(xiàn)。奇電電氣方案：奇電電氣方案：23控制算法簡介控制

7、算法簡介輕載穩(wěn)定性提升技術輕載穩(wěn)定性提升技術存在問題：存在問題：存在固有的不穩(wěn)定性，在某些運行頻段易出現(xiàn)電流的持續(xù)振蕩，嚴重時甚存在固有的不穩(wěn)定性，在某些運行頻段易出現(xiàn)電流的持續(xù)振蕩，嚴重時甚至會引起變頻器過流保護或燒毀功率模塊。在空、輕載運行情況下，這一至會引起變頻器過流保護或燒毀功率模塊。在空、輕載運行情況下，這一問題尤為突出。問題尤為突出?，F(xiàn)有解決方法：現(xiàn)有解決方法：N. Mutoh：根據(jù)母線電流的波動調節(jié)電機頻率來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。：根據(jù)母線電流的波動調節(jié)電機頻率來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。王慶義：根據(jù)檢測電機有功電流的波動來調節(jié)電機運行頻率以抑制系王慶義：根據(jù)檢測電機有功電流的波動來調節(jié)電機

8、運行頻率以抑制系統(tǒng)振蕩。統(tǒng)振蕩。Zhiwen Ma：根據(jù)電機定子電流的波動調節(jié)定子電壓來改善系統(tǒng)穩(wěn)定：根據(jù)電機定子電流的波動調節(jié)定子電壓來改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。性。Y. Q. Xiang：在系統(tǒng)中加入一個：在系統(tǒng)中加入一個PI調節(jié)器通過檢測定子電流的波動對調節(jié)器通過檢測定子電流的波動對定子電壓和頻率進行補償來抑制系統(tǒng)振蕩。定子電壓和頻率進行補償來抑制系統(tǒng)振蕩。24控制算法簡介控制算法簡介u異步電機標量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究異步電機標量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究輕載穩(wěn)定性提升輕載穩(wěn)定性提升技術原理框圖技術原理框圖在系統(tǒng)振蕩時，在系統(tǒng)振蕩時，控制電機無功電流使其保持恒定，從而使電機磁鏈保持恒定，則能抑制電機轉矩的波

9、動控制電機無功電流使其保持恒定，從而使電機磁鏈保持恒定，則能抑制電機轉矩的波動，從而使得系統(tǒng)的振蕩得到抑制，從而使得系統(tǒng)的振蕩得到抑制。在本系統(tǒng)中通過在本系統(tǒng)中通過兩個不同截止頻率的低通濾波器兩個不同截止頻率的低通濾波器來獲取無功電流的振來獲取無功電流的振蕩分量。然后根據(jù)此振蕩分量對輸出電壓進行調節(jié)來提高系統(tǒng)的輕載穩(wěn)定性。蕩分量。然后根據(jù)此振蕩分量對輸出電壓進行調節(jié)來提高系統(tǒng)的輕載穩(wěn)定性。25控制算法簡介控制算法簡介u異步電機標量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究異步電機標量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究研究表明，研究表明，V/F控制系統(tǒng)中的振蕩特性與電機定子電阻、漏抗的大小有關，并與逆變回路控制系統(tǒng)中的振蕩特性與電機定

10、子電阻、漏抗的大小有關，并與逆變回路的死區(qū)時間設置存在密切的關系。的死區(qū)時間設置存在密切的關系。空載情況下，通過空載情況下，通過定子電壓定向定子電壓定向，對電機電流進行同步坐標變換，分解出電機的有功電流，對電機電流進行同步坐標變換，分解出電機的有功電流和無功電流分量。從圖中可看出，和無功電流分量。從圖中可看出，系統(tǒng)穩(wěn)定時，電機的無功和有功電流分量都很穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定時，電機的無功和有功電流分量都很穩(wěn)定。而。而當系統(tǒng)不穩(wěn)定時，電機的無功電流出現(xiàn)明顯的振蕩成份當系統(tǒng)不穩(wěn)定時，電機的無功電流出現(xiàn)明顯的振蕩成份。26控制算法簡介控制算法簡介u異步電機標量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究異步電機標量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究左圖為采用抑制振蕩方法前后電流波形，從圖中可看出加入抑制振蕩算法后系統(tǒng)振蕩能馬上得左圖為采用抑制振蕩方法前后電流波形，從圖中可看出加入抑制振蕩算法后系統(tǒng)振蕩能馬上得到抑制。到抑制。右圖為空載情況下右圖為空載情況下050Hz時的電流波形，從圖中可看出在整個頻率段電機運行平穩(wěn)。時的電流波形，從圖中可看出在整個頻率段