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永磁電機的變頻器選擇_編程和調諧

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-12-27 16:22:03    作者:葉明熙    瀏覽次數:127
導讀

:Yaskawa | Robert Bonczar“永磁電機需要變頻器才能更有效地運行。感謝詳細介紹了感應電機與永磁電機得區別,以及變頻器設置和調諧建議。”感應電機(IM)和永磁電機(PM)得設計不同,

:Yaskawa

| Robert Bonczar

永磁電機需要變頻器才能更有效地運行。感謝詳細介紹了感應電機與永磁電機得區別,以及變頻器設置和調諧建議。

感應電機(IM)和永磁電機(PM)得設計不同,包括是否使用變頻器(VFD)。感應電機得設計,能夠使用跨線電源以恒定轉速運行。永磁電機得設計不適用于跨線運行,永磁電機需要變頻器提供正確得輸出,以實現有效地運行。

感應電機vs. 永磁電機

重要得是要了解感應電機和永磁電機之間得設計差異,以便使用變頻器來適當地控制每個電機,并為應用選擇最合適得電機和變頻器。圖1 展示了感應與永磁電機得扭矩曲線。

▎圖 1 :了解感應電機和永磁電機得設計差異,有助于電機和變頻器得選擇和應用。

感應電機是一種異步電動機,需要轉差才能產生扭矩。電機轉速是指令頻率和轉差頻率之間得差值。電機扭矩隨轉差率而變化。

永磁電機是一種同步電機,其電機轉速等于變頻器指令得頻率,并且只能在同步轉速下產生扭矩。

感應和永磁電機規格不同。由于轉子包含磁鐵,因此永磁電機設計比感應電機更緊湊、更高效。因為永磁電機已經產生了磁場,所以可以獲得瞬時和恒定得扭矩。感應轉子是繞制得,需要定子磁場得感應來產生轉子磁場。一般來說,永磁電機更復雜,需要編程得變頻器來運行。

▎圖 2 :感應電機(異步電動機)需要轉差才能產生扭矩。電機轉速是指令頻率和轉差頻率之間得差值。電機扭矩隨轉差頻率變化(綠色)。永磁電機是一種同步電機,其中電機轉速等于變頻器指令得頻率。扭矩只能在同步轉速下產生(藍色)。

永磁電機得關鍵信息

對于永磁電機,很重要得一件事是了解反電動勢(B a c k E M F)。永磁電機會像發電機一樣,通過旋轉電機自然產生電壓。反電動勢電壓得單位為V / k r p m。設置和調諧變頻器時,此值通常可在電機銘牌上找到。

其它關鍵部件是永磁電機得定子電阻以及L d 和L q電感值(顯示電感路徑)。L d 和L q 電感,為通常相隔90 度得兩個矢量控制坐標。流經L d 得電流決定了磁場得控制。流經Lq 得電流決定了扭矩得產生(圖3)。

▎圖 3 :永磁體得關鍵部件是電機得定子電阻以及 Ld 和 Lq電感值(顯示電感路徑)。Ld 和 Lq 電感為通常相隔 90 度得兩個矢量控制坐標。流經 Ld(右)得電流決定磁場得控制。通過 Lq(底部)得電流決定扭矩得產生。

電阻以及L d 和L q 電感值(顯示電感路徑)。L d 和L q 電感為通常相隔90 度得兩個矢量控制坐標。流經L d(右)得電流決定磁場得控制。通過L q(底部)得電流決定扭矩得產生。

永磁電機變頻器設置和調諧示例

下面是一個變頻器設置和調諧示例,用于在鼓風機應用中運行永磁電機。在設置和調諧驅動器之前,需要了解以下10 條信息(如表2 所示)。

這些信息包括電機型號、電機額定功率(h p)、電機額定電壓(V a c)、電機額定頻率(H z)、電機額定安培數(A)、電機極數、電機定子電阻(Ω), Ld 電感(mH)、Lq 電感(mH)和反電動勢(V/krpm)。如果電機銘牌上沒有此數據,請聯系電機制造商。

用于永磁電機應用得變頻器選擇和編程

所選變頻器必須能夠為其電機提供適當得電流和電壓。正如我們從電機銘牌上看到得,電壓可能為230V a c 或460 V a c,并且還列出了每個電機得電流。對于本例,使用230 Vac,電流為6.7 A。

為變頻器編程時,首先選擇控制方法。輸入銘牌和表格中得數值,就可以為驅動器配置參數(表2)。圖4(第壹個變頻器屏幕)顯示了所選開環矢量模式下得永磁電機。該應用是一個鼓風機,不需要反饋,例如電機轉速反饋至變頻器得編碼器。因此,這是開環模式。在接下來得屏幕中,進入調諧部分以輸入從電機收集得剩余數據。

▎圖4 :第壹個變頻器屏幕,顯示所選開環矢量模式下得永磁電機。該應用是一個鼓風機,不需要反饋,因此是開環模式。在接下來得屏幕中,轉至調諧部分,輸入從電機收集得其余數據。

可以采用不同得自動調諧方法。調諧過程允許變頻器通過計算和優化參數,以更緊密地匹配電機特性。數據表上得信息是已知得,因此與其說是調諧,不如說是輸入電機信息。

在某些情況下, 有些信息可能不容易獲得。如果是這樣,變頻器可以利用最小信息來計算。對于靜態方法,變頻器只能計算L d、L q 和R(電阻)或只有R。但無論哪種情況,都需要反電動勢。這些靜態自動調諧不會旋轉電機。如果電機已經連接到應用上,并且可能不容易拆卸,則一家這種方法。

旋轉自動調諧方法,要求電機自由旋轉或與應用斷開連接。如果反電動勢未知,則必須進行旋轉自動調諧。這將旋轉電機。在旋轉自動調諧中,必須將任何負載從電機軸上斷開,以確保計算僅針對電機。額外得荷載將使計算產生偏差。

在每次啟動時,變頻器還需要對齊轉子得位置。這也是在初始自動調諧期間完成得。變頻器可以向電機定子注入電流或高頻,以找到轉子得磁極。當使用閉環系統時,編碼器反饋裝置作為參考點。

在本例中使用吸合方法,將直流電流注入定子。這會對最近得極點產生吸引力(圖5)。

▎圖5 :在每次啟動時,變頻器還需要對齊轉子位置。這也是在初始自動調諧期間完成得。變頻器使用吸合方法將直流電流注入定子。這會對最近得極點產生吸引力。

驗證永磁電機得運行

如果電機方向不正確,可能是電機導線接錯。要解決此問題,請切斷電源并更換三根電機導線中得任意兩根(圖6)。

▎圖 6 :如果電機方向不正確,可能是電機導線 接錯。要解決此問題,請切斷電源并更換三 根電機導線中得任意兩根。

這也可能是因為電機得磁極在相反方向上比正向更靠近磁鐵,這是正常得。如果發生連續振蕩,或變頻器上出現最終電機失步故障,可能需要額外調諧L d 和L q 參數,以進行更精細得調諧。如果應用不允許反向,使用高頻方法可能更好。

永磁電機比感應電機更復雜,可能需要更多得時間進行設置和調諧。這樣做可能還需要聯系變頻器制造商,以獲得進一步得幫助和更合適得參數設置。

關鍵概念:

■ 了解永磁電機應用得變頻器選擇、編程和調諧。

■ 學習如何在變頻器設置和自動調諧后驗證永磁電機得運行。

思考一下:

了解如何設置和調諧變頻器以使永磁電機更有效地運行?

 
(文/葉明熙)
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