(已结帖)工控求职面试题擂台第二十七期—变频器的低速运行和输出频率问题! 点击:773 | 回复:18



玻璃的心

    
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发表于:2011-08-15 21:14:44
楼主

擂台一:变频调速系统能否长时间在低速情况下运行? 请详细说明原因,能给出相关论证的更佳!

擂台二:变频器调试时,我们通常会遇到这么一种情况:外接给定信号已经是“最小”位置(0位),但输出频率不为0Hz,怎么办??请详细说明可能发生的原因,给出相关事例的更佳!

工控求职面试题擂台每周一期每期两题,内容旨在服务于即将毕业的面临找工作的工控学子们,但是打擂者不限,只要求能给出完整的,尽可能的详细的答案即可,打擂者可以根据兴趣随便选择一题作答,也可两题一起做答,结果按较好题给分。本期下周结贴。奖项设置:一等奖1名:30MP,二等奖2名:20MP,三等奖3名:10MP,鼓励奖10名:30积分。

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cqu_rockwell

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1楼
                     

零下一度

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发表于:2011-09-11 14:14:35
2楼

擂台一:变频调速系统能否长时间在低速情况下运行? 请详细说明原因,能给出相关论证的更佳!

正常情况下 质量好的变频器和质量好的电机是可以在低速下运行的 但也不能太低 只是你要保证电机的温度不能太高 可能需要你外加风扇给电机散热。
如果想用变频器来代替减速器 需要看什么负载什么运行要求 如果力矩偏大的负载 用变频器就有些吃力了 除非是好的矢量型的变频器

LIXIANKUN

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3楼

擂台一:变频器调速系统可以在低速下长期运行。当变频器在低频率运行,电流比较大,只要这个电流小于电机的最大电流就可以,电机产生的热量电机可以承受。

             

刀刃光辉

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发表于:2011-09-11 19:12:40
4楼

 

正擂台一:变频调速系统能否长时间在低速情况下运行? 请详细说明原因,能给出相关论证的更佳!

常情况下 质量好的变频器和质量好的电机是可以在低频下运行的 但也不能太低 只是你要保证电机的温度不能太高 可能需要你外加风扇给电机散热。
如果想用变频器来代替减速器 需要看什么负载什么运行要求 如果力矩偏大的负载 用变频器就有些吃力了 除非是好的矢量型的变频器

 擂台二:变频器调试时,我们通常会遇到这么一种情况:外接给定信号已经是“最小”位置(0位),但输出频率不为0Hz,怎么办??请详细说明可能发生的原因,给出相关事例的更佳!

可以通过调节校正频率参数来对应频率和外部给定

ye_w

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发表于:2011-09-12 18:50:53
5楼

变频调速系统可以在长时间内低速运行,不过需要使用变频电机,如果使用常用的普通电机,对于低速下的电机散热问题就需要额外考虑。

 

给定为0,仍然有输出,说明给定与输出的对应设定有问题,这些可以在变频器参数中修改。

qingriwanxia

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发表于:2011-09-12 19:57:51
6楼

擂台一:不一定,要看电机特性,有的电机允许低速运行,有的却不能,一般配套的好些,普通电机差些,本厂电机采用sew电机,变频用西门子mm440,就工作在0HZ和某一特定频率下,来完成开关。

涛声依旧

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发表于:2011-09-12 20:33:02
7楼
                                                       

CLQ384082729

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发表于:2011-09-12 21:42:09
8楼

变频调速系统能否长时间在低速情况下运行? 请详细说明原因,能给出相关论证的更佳!

变频器配用变频专用电机是可以长时间在低速状态下运行的,关键是看电机温升,理论上讲只要电机温升不超过使电机绝缘损坏,不导致电机轴承损坏,这样运行是完全没问题的。如果负载较大,可以配用适当大的变频器和电机。

变频器调试时,我们通常会遇到这么一种情况:外接给定信号已经是“最小”位置(0位),但输出频率不为0Hz,怎么办??请详细说明可能发生的原因,给出相关事例的更佳!

ABB的ACS350就经常会出现这样的问题,即变频器模拟电压信号已经为零了,但在有使能输入时,仍旧会有输出频率跟输出电流,不过只要调整参数1301与1503,使变频器无使能停车时,右上角显示为0HZ就OK了 。但HITACHI的就没有这种现象,应该是跟变频器的软件、硬件有关。

李纯绪

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发表于:2011-09-13 09:49:48
9楼

第一个问题是无附带条件的,那已经不是问题了。变频调速系统为什么不能低速运行呢?只要在额定参数内,任何速度系统都能正常运行。

第二个问题表征的是变频器的特性,变频器有下限频率设置,有输入控制信号设置,问题中的情况正常,别拿变频调速当伺服系统用。

fwjfwj

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发表于:2011-09-13 09:55:25
10楼
擂台二:调整变频器中的偏置频率参数即可,例如外接给定信号是“最小”位置(0位),其对应的输出频率为5Hz,则设偏置频率参数为-5Hz即可

涛声依旧

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发表于:2011-09-13 10:31:59
11楼
                                                  

GONGHAOGO

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发表于:2011-09-13 16:49:54
12楼


对于频率给定为0 ,但反馈不为哦,可以通过偏置参数得到校正。

 

韩文胜ddcd

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发表于:2011-09-13 21:43:36
13楼
当变频器给定为最小时,一般来说对于4-20mA电流信号,也就是4mA时,由于干扰或者由于线路过长,都可能产生这种现象。当变频器处于模拟信号为信号源时,干扰问题解决不好时,变频器还会出现其他现象,例如莫名波动等。

电仪人生

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发表于:2011-09-14 08:28:10
14楼

擂台一:变频调速系统能否长时间在低速情况下运行? 请详细说明原因,能给出相关论证的更佳!

变频系统运行在低频区域时,其性能不够理想,主要表现在低频启动时启动转矩小,造成系统启动困难甚至无法启动。由于变频器的非线性产生的高次谐波,引起电动机的转距脉动及电动机发热,并且电动机运行噪声也加大。低频稳态运行时,受电网电压波动或系统负载的变化及变频器输出电压波形的奇变,将造成电动机的抖动。当变频器距电动机距离较大时及高次谐波对控制电路的干扰,极易引起电动机的爬行。

低频启动特性
异步电动机改变定子频率F1,即可平滑地调节电动机的同步转速,但是随着F1的变化,电动机的机械特性也将发生改变,尤其是在低频区域,根据异步电动机的最大转距公式:
Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1+/(R2/W1)2+(LL1+LL2)2} 式中np—电动机极对数;
R1—定子每相电阻;
R2—折合到定子侧的转子每相电阻;
LL1—定子每相漏感;
LL2—折合到定子侧的转子每漏感;
U1—电动机定子每相电压;
W1—电源角频率
可见Temax是随着W1的降低而减小,在低频时,R1已不可忽略。Temax将随着W1的减小而减小,启动转距也将减小,甚至不能带动负载。
低频稳态特性
电动机稳态运行时的转距公式如下:
TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1+R2)2+S2W2(LL1+LL2)2 }
在角频率W1为额定时,R1可以忽略。而在低频时,R1已不能忽略,故在低频区时由于R1上的压降所占的比重增加,将无法维持M的恒定,特别是在电网电压变化和负载变化时,系统将出现抖动和爬行。
谐波分析
由变频器构成的调速系统,由于变频器的非线性,电动机定子中除了基波电流外,还有各次谐波电流,由于高次谐波的存在,使电动机损耗和感抗增大,减少了cosφ,从而影响输出转距,并将产生6倍于基波频率的脉动转距。
以电流波形中的5次、7次谐波来分析,在三相电动机定子电流中的5次谐波频率为 F5=5F1 (F1为基波电流频率),它在电动机气隙中产生空间负序的磁势和磁场,这个磁场的转速 n51为基波电流所产生磁场的转速n11的5倍,并且沿着与基波磁场反的方向旋转,由于电动机转速一定,并假设接近n11,这样由5次谐波磁势在转子内感应出6倍于基波频率的转子电流,此电流与气隙基波磁势的合成作用产生6倍于基波频率的脉动转距。
7次谐波所产生的磁场与基波同相序,但它所产生的旋转磁场转速7倍于基波旋转磁场的转速,故相应转子电流谐波与气隙主磁场的相对转速也是6倍于基波频率,也产生一个6倍于基波频率的脉动转距。
以上两个6倍于基波频率的脉动转距一齐使电动机的电磁转距发生脉动,虽然其平均值为零,但脉动转距使电动机转速不均匀,在低频运行时影响最大。

准方波方式下脉动转距的产生
分别设ψ1、ψ2为定子磁链及转子磁链的空间矢量,在稳态准方波(QSW)运行方式时(桥中晶闸管用1800电角脉冲触发)ψ1在输出周期内沿着正六边形的周边运动。ψ2沿着与六边形同心的圆周运动,在准方波运行方式下ψ1和ψ2运动是连续的,但它们且有重大的区别,当矢量ψ2以恒定定子电压角速度W1旋转时,矢量ψ1以恒定的线速度沿正六边形周边运行,矢量ψ1线速度恒定导致其角速度的变化,进而引起ψ1和ψ2的夹角δ变化,除此,当ψ1沿着六角形轨迹移动时其幅值在一定程度上也有变化。当电动机空载时,由于处于稳态ψ1与ψ2的夹角与转距T在W1t=0、π/6、π/3时为零,而当W1T≠0、π/6、π/3时,δ不为零,它与上面提到的ψ1幅值变化一起引起低频转距脉动,其频率为定子电压基波的6倍,当电动机带负载时对应于一个恒定的δ均值,低频转距脉动将叠加于恒定转距均值之上。
系统低频特性改善措施
启动转距的提升
由于系统在低频时R1上的压降影响,使系统的启动转距随W1下降而减小,为此变频器设有转距提升功能,该功能可以调整低频区域电动机的力矩,使之与负荷配合,增大启动转距。可选择自动转距提升和手动转距提升模式,其原理是提升定子电压也就相应提高了启动转距,但提升电压设置过高,将导致电流过大引起电动机饱和、过热或过电流跳闸。如1336PLUS系列变频器的转距提升功能,可自动调整提升电压,以产生所需的电压,可根据预定转距所需的电流来选择提升电压,转距提升在控制电流的同时使电动机处于最佳运行状态,在选择手动转距提升时,要结合实际情况来设定转距提升值。
改善低频转距脉动
变频器构成的交流调速系统的低频转距脉动直接影响系统动态特性,不论是变频器的生产厂和系统集成的工程技术人员,都在尽力于改善低频区脉动这一技术问题.如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式,它不是按照调制正弦波和载波的交点来控制GTR的导通和关断,而是始终使异步电动机的磁通接近正弦波,旋转磁场的轨迹是圆形来决定GTR的导通规律。在很低的频率下,保证异步电动机在低速时旋转均匀,从而扩大了变频调速范围,抑制异步电动机的振动和噪声。其圆形旋转磁场的实现,是通过检测磁通使控制环节随时判断实际磁通超过误差范围与否,来改变GTR的工作模式,从而保证旋转磁场的轨迹呈圆形,以减少转距脉动。
圆周PWM方法降低转距脉动
“圆周”的含义是指定子磁链ψ1空间矢量在高斯平面中沿着一个非常接近于圆周的多边形,其以降低电动机脉动转距为目的来确定电压脉冲的宽度和位置。三相逆变器为全波桥式结构,如其运行在这样一种方式下,当交流输出端(a、b、c)之一在任何时候接通直流母线(应同时接到另一个直流母线上),这一原理从图1(a)中可以明显表示清楚。显然交流输出端接到直流母线方式有六种,这就导致定子电压U1的空间矢量有六个位置,这六个位置如图1(b)所示,图1(b)中六种开/关状态对应着U1的六种位置,图中粗线位置表示开关1、3、6处于开的位置,投影所产生的瞬时相电压如下:
Va=Vb=1/3Vdc Vc=-2/3Vdc
其余类推,符号Va、Vb、Vc代表三相输出电压的瞬时相电压值,假如Ia+Ib+Ic=0由空间矢量在A、B、C轴上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc,除以上六种开/关状态外,还有使开关1、3、5或2、4、6同时关断两种状态,在这种情况下,交流输出端a、b、c接到同一电位上,U1及Ua、Ub、Uc顺次变为零,将这种运行方式应用到一个三电平PWM逆变器上可获得与两电平PWM相比而言较低的谐波成分。
PWM形式是一种斩波准方波调制,负载上的相电压由矩形段和零电压段(U1=0时)组成,在每个电压脉冲时刻,矢量ψ1以恒定线速度移动,而在零电压段保持静止,然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1转动,ψ1和ψ2间的夹角δ就出现了,因此电压斩波是引起高频转距脉动的主要原因,频率与输出电压矩脉冲频率相同。这是由于PWM自身固有的,实际上高频转矩脉动是很难消除的,并叠加于低频转矩脉动之上。为消除系统的低频转矩脉动可从以下两种方式开展工作。
(1) 在电压脉冲中间点的时刻,矢量ψ1、ψ2间的夹角δ在稳态运行时对于所有脉冲应保持恒定,消除由δ变化而产生的对低频转矩(频率为6F1)的影响,在空载情况下δ=0尽管ψ1的幅值变化,低频转矩脉动仍然将被完全消除。
(2) 在恒定的负载时(δ-cost≠0)仅仅ψ1幅值的变化引起低频转矩脉动,而负载引起ψ2幅值的变化可以忽略,因此必须获得一个比较接近于圆周的ψ1矢量轨迹。
圆周PWM是利用空载矢量ψ1的空间位置来确定电压脉冲的中间点,即晶闸管导通段及零电压段的合理组合,可以产生幅值变化可以忽略不计的ψ1,此原理如图1所示,ψ1停止时刻(即零电压段)用圆点标出,确定电压脉冲位置使它们对称,如图中各横坐标的中间点,脉冲宽度(即持续时间)与横坐标长度相对应,所要求的输出电压来确定.自然电压波形周期由ψ1矢量沿多边形转一周所需的时间确定。采用此方法在保持输出电压由零到最大值可变的同时,可有效的消除低频转矩脉动。

根据理论变频调速系统能长时间在低速情况下运行。

玻璃的心

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15楼
一等奖 30MP:
刀刃光辉         刀刃光辉


二等奖20MP:
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零下一度                         a332329107


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玻璃的心

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本期擂台到此为止,希望大家继续参与我们以后的各期擂台!

EBN战略军团-嘉馨

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一等奖是随机产生的 还是根据答案准确度 透彻度来确定的 

EBN战略军团-嘉馨

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18楼
哈哈 我刚看到了这两个问题的出处了 变频器一百问 里面有答案的哦

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