变频器培训之变频器的发展历史

1.变频器的发展历程19世纪末发明了三相交流电和三相异步电动机,60—70%的电能被各种电动机所利用,其中80%的电能被交流电动机所利用,20%的电能被直流电动机所利用。直流电动机主要用于高性能的变速传动中。

三相异步电动机结构简单,工作可靠;直流电动机结构复杂,用电刷导电,但调速性能良好,在近百年间直流电动机在调速领域一统天下。人们早就知道交流电动机改变频率可以调速,但因技术问题难以实现。

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进入20世纪70年代,电力电子和微电子技术有了突飞猛进的发展,为变频器的诞生奠定了基础。就在此时,一场石油危机席卷全球,节约能源成了当务之急。人们首先发现风机和泵类是用异步电动机恒速拖动,用阀门和挡板控制流量,浪费极大。如果采用调速控制,可以大大节约电能。

第一代变频器出现以后,可以进行调速控制,节能20%—30%。

2.现代变频器的特点

变频器因为是由计算机控制,使他的控制性能大大提高,应用范围越来越广。已经由最初的单机调速,发展为现在的闭环调速系统,联网控制,组成柔性控制系统等。它是目前最好的异步电动机调速系统,目前还没有任何一种系统能取代变频器。它在很多应用领域已经取代了直流电动机,使控制系统的可靠性大大提高。

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3.变频器应用

1)节能:风机、水泵、变频空调、变频冰箱。2.)工艺控制: 提高工艺要求、提升产品质量、减轻人工劳动强度、提高生产效率和成品率。如传送带的调速和同步控制、多段速运行控制(音乐喷泉、饲料喂料电动机、矿井提升机)、PID控制、纺织工艺、机床工艺、定长定位控制。3) 多传动控制系统:实现精确速度控制、多单元同步传动或比例同步传动以提高工艺要求等。

4.通用变频器功能增强

通信功能;PID控制功能;与计算机、PLC、单片机、现场总线控制构成控制系统等。

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5.专用变频器 丹佛斯无负压供水专用变频器、菱科空压机专用变频器、富士电梯专用变频器、德力西注塑机专用变频器、雕刻机专用变频器、春日针棉织机专用变频器、丹佛斯空调专用变频器等。专用变频器是为了某项具体应用而设计,具有更加良好的控制特性。

6.变频器性能提高

1.)优化控制技术:U/f控制 、转差频率控制、矢量控制 、直接转矩控制 ;

2) 增大容量:大容量、高耐压开关器件的开发,串并联应用技术及控制技术的提高;

3.)减小体积:智能功率模块及复合集成功率模块的发展,开关器件、驱动电路和保护电路制造在同一封装内,实现了变频器的高性能、高可靠、小型化;

4.)降低成本:专用变频器、专用集成功率模块(ISPM)的发展。

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5.)减小噪声和电磁污染:IGBT开关器件的发展,在变频器主回路串入各类电抗器。

7.个性化变频器

1.)智能IC卡参数的存取方式;

2.)PDA(个人数字助理)界面,采用PDA界面的变频器,省去了变频器与计算机之间的布线,可直接在PDA上进行参数编程、故障诊断和数据监视。如施耐德的ATV71变频器。

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3) 高功率变频器模块的立体封装形式,立体封装形式已能将IGBT、电流电压温度传感器、保护回路、直流回路、散热装置和强制风冷的电路组合在一起。冷却效果好,功率密度高。

4.)“绿色”变频器:具有处理再生能量功能;使用可回收利用的绿色器件;变频器产生的谐波分量少(或小)造成的电压、电流畸变小;如安川公司的矩阵变频器:体积小,具有处理再生能量功能,产生的谐波分量少;施耐德和东芝合作的ATV71:85%属于可回收利用的绿色器件,解体后对环境的冲击小;ABB公司将采用先进的AFE技术,大大降低变频器产生的谐波分量。

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