三相异步电动机的变频调速方法优化

1.三相异步电动机的变频调速原理

根据电动机学的原理，三相异步电动机转速nm计算公式为

式中，f——电源的频率；

P——电动机的磁极对数；

S——转差率（S＝n0－nm／n0，n0为同步转速）。

由公式可知，改变电动机转速可以通过三种方式：变频调速、变极调速和变转差率调速。三种调速方式的优缺点比较参见表8－1。

表8-1　调速方式的优缺点比较

2.变频器的概念和分类

目前变频调速广泛使用变频器。变频器是利用电力电子半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一电压和频率可调的电能转换装置。

根据电能变换环节，变频器可分为交－交和交－直－交两种类型。交－交变频器将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电，变换效率高，但可调的频率范围窄，常用在低速、大功率拖动系统中；交－直－交型变频器先将交流电整流成直流，再经过逆变，转化成频率可调的三相交流电，如图8－1所示。由于交－直－交变频器在频率调节范围和电动机性能改善方面具有明显优势，故是目前中小型交流调速应用的主要类型。

依据用途，变频器可分为通用变频器和专用变频器。专用变频器针对特定的控制对象设计，如风机变频器、水泵变频器、电梯及起重机械用变频器等（西门子MM430为风机水泵专用变频器），这种变频器在某一特定方面性能突出。通用变频器中大容量变频器主要用于冶金工业的一些低速场合。常见的中小容量变频器主要用于风机、水泵及生产机械上。(www.xing528.com)

图8-1　交-直-交变频器结构

3.变频器的基本功能

变频器通常采用微处理器作为主控单元，一般具有以下基本功能：

（1）保护功能：通用变频器一般具有欠电压保护、过电压保护、过载保护、接地故障保护、短路保护、电动机失步保护、电动机堵转保护、电动机过热保护、变频器过热保护、电动机缺相保护等功能。

（2）运行控制功能：通用变频器可完成正转、反转、停止、复位、制动等功能。

（3）频率设定功能：通用变频器具有运行频率设定、基准频率设定、多段速功能设定、最高／低频率设定等功能。

（4）加减速时间、加减速模式的设定功能：通用变频器可根据负载情况进行加减速时间和加减速模式的设定，确保变频器平滑启动和停止。

（5）转矩提升（补偿）功能：又称为自动电压调整功能，其目的是在电动机低速运行时对其输出转矩进行补偿。

（6）防失速功能：包括电动机在加速、恒速、减速过程中的三种防失速功能。

（7）PID控制功能：部分变频器具备PID或PI功能，用于PID控制。