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通用变频器的进展及应用

发布日期：2015-05-27
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　　1 前言
　　电力电子技术、微电子与集成电路及控制技术的发展，不断推动通用变频器技术向着多功能、智能化、性价比更优的方向发展。近十年来，通过对不同应用的细分和优化设计，使通用变频器完成相同的控制功能效率更高了。同时，通用变频器的应用范围正在不断拓宽，从适合用于风机、水泵调速向纺织工业、包装工业、起重系统等行业发展，替代原来由专用变频器或工程型变频器才能完成的某些功能，并保持通用变频器的价格优势。由于具有全面而完善的控制功能和完整、快速的故障诊断、保护、报警功能及通讯功能，通过相关参数设置，既可用于更高级的电机控制系统。
　　2 通用变频器的动向　　
目前，通用变频器的功率范围已从0.55~1500KW,电压等级从三相380V到690V；控制方法包括频率控制V/f、开环无传感器矢量控制及闭环矢量控制等，频率分辨率达到0.01Hz。

以西门子公司最新推出的MM440变频器为例，其具有多种控制方式，即运行中电动机的速度与变频器的输出电压可以有多种不同的控制关系，用户可根据负载特性选择合适的控制方式。这些数年前在工程型变频器才具有的功能已出现在通用变频器中，其大大拓宽了通用变频器应用范围，使其能适合起重系统、立体仓储、包装工业和纺织工业的定位应用。也使用户使用变频器更加高效率。

MM440控制功能：　　
无传感器矢量控制：用固有的滑差补偿对电动机的速度进行控制，以便获得大的转矩、改善瞬态响应特性和具有优良的速度温定性；
无传感器的矢量转矩控制：变频器可以控制电动机的转矩。
线性V/f控制：用于可变转矩和恒定转矩的负载；
　　带磁通电流控制（FCC）的线性V/f控制：用于提高电动机的效率和改善其动态响应特性。　　
抛物线V/f控制：用于可变转矩负载，如风机和水泵。
　　纺织机械的V/f控制：没有滑差补偿或谐振阻尼，电流最大值控制器从属于电压而不是频率。还有用于纺织机械的带FCC功能的V/f控制、多点V/f控制、带ECO（节能）运行方式的线性V/f控制等。

为满足市场和用户的需求，通用变频器的软硬件特性都在不断更新和发展。在MM440变频器中，其采用模块化设计，配置灵活。具有多个继电器输出和多个模拟量输出；先进的BiCo(二进制互联连接)技术，实现灵活的端子功能自定义，满足用户特殊需要。3组参数存储，方便完成设定值互相切换，匹配不同负载，满足生产要求。内置PID控制器，可构成压力，流量温度等闭环控制，可节约投资成本。此外，为使通用变频器能集成到自动化系统中去，要求其具有较强的通讯组网能力，如RS485接口可在上位机器（主机）与变频器之间进行数据通信，实现对变频器的状态监视（运转频率、电流、电压等）、给变频器指令（运转、停止等）和完成变频器设定参数的读出、更改、写入等；而在变频器之间可形成进行速度比例运转的网络。同时配备适于联接PROFIBUS、DEVICENET通讯选件，可使布线简洁，运行可靠，便于集中控制。
　　芬兰Vacon变频器每一台变频器中都有“五合一精确控制宏”，使变频器在不同应用场合中的操作更容易；而其利用IGBT的并联特性，实现了功率大于110KW的变频器采用相同的零配件，在降低生产成本的同时，也方便了维护。

3 通用变频器应用
　　3.1 西门子MM420变频器在纺织细纱机上的运用：
　　细纱机对传动装置要求高效率、软起动和良好的速度控制特性。MM420的FCC控制功能可提供非常平稳的运行速度和高的输出转矩；快速的捕捉再起动功能，当电网故障时再同步纱锭速度以避免断纱发生。通过RS485串行通讯口使用USS协议，增强了系统的控制性能，减少了系统布线和调试时间。MM440变频器还可用于电梯控制。
　　3.2 Vacon CX变频器在起重机负载晃动控制
　　起重机用来提升和运送重物，由于起重机的每一次加速都会引起货物的晃动，使用变频器可避免并优化电机转矩，ICRAS VC 是Vacon专门为起重机的运行负载的晃动情况进行控制的应用程序。

4 结束语
　　通用变频器在软硬件特性和控制功能方面都有显着的提高，具有替代专用变频器或工程型变频器某些功能的特点，这对于变频器系统的选型、降低设备成本和提高系统运行效率十分有益。

通用变频器:http://www.chipctrl.com/

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