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2022年丹佛斯变频器驱动永磁同步电机的控制方式应用案例详解

STyle="box-sizing: border-box; margin-bottom: 20px; padding: 0px; border: 0px; color: rgb(34, 34, 34); font-family: "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif; font-size: 18px; text-align: justify; white-spaCE: normal; background-color: rgb(255, 255, 255); margin-top: 0px !impoRTant;">在工业控制应用过程中,电机作为核心动力设备,在选择时既要保证能够满足设备机械特性方面要求,又要考虑其虑安全性、经济性和可靠性。

一直以来,三相异步电机由于其结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠而被广泛使用。

ASs="ql-align-center" style="box-sizing: border-box; margin-top: 20px; margin-bottom: 20px; padding: 0px; border: 0px; color: rgb(34, 34, 34); font-family: "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif; font-size: 18px; text-align: justify; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);">但是随着现代新型高磁性稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机在近几年开始逐渐登上舞台。

和异步电机相比,永磁同步电机采用永磁体励磁,不存在励磁电流和转子损耗,因此能效较高,并且由于损耗发热低,同样机座号的电机可以承载更大的电流负荷,

这意味着相同功率的永磁同步电机体积和重量都比异步电机要低,材料消耗更少。

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交流永磁同步电机工频启动一直是一个难题,因而长期限制了永磁同步电机的应用领域。

但是丹佛斯高性能变频器的出现改变了这种状况,通过合理的参数配置,高性能变频器可以顺利的驱动永磁同步电机,从而帮助用户实现高效节能,并合理的控制成本。

一、丹佛斯变频器驱动永磁同步电机的控制方法

1. V/F控制方式

V/F方式是早期丹佛斯变频器驱动永磁同步电机的控制方式之一,这种方式需要放大丹佛斯变频器的功率,将永磁同步电机当作普通的交流异步电机,只做简单的压频比控制。

同时,对永磁同步电机的感应电势波形要求较高,电机电流中含有不合理的磁场电流成分,无法体现出永磁同步电机高效节能的优势,还容易造成失速、过流等问题,因此现在已经不推荐使用了。

2. 永磁同步电机闭环磁通矢量控制方式

伺服的控制方式,转矩响应快,转速精度高,低速性能良好。但是需要电机编码器反馈,在布线和使用上不及异步电机方便。

3. 永磁同步电机开环磁通矢量控制方式

这种控制方式的试转矩响应稍低一点,低速波动也比永磁同步电机闭环磁通矢量控制方式大一点,对丹佛斯变频器算法实现要求高,一般主流厂商只有高档型号丹佛斯变频器才有开环磁通矢量控制功能,会增加客户的采购成本。

4. VVC plus 永磁同步电机控制模式

丹佛斯变频器特有的VVC plus 永磁同步电机控制模式,采用转矩角控制,在驱动永磁同步电机时,电机电流与负载转矩成正比关系,与同步电机的理论模型一致。

丹佛斯VVC plus 控制模式不需要电机编码器反馈,适应于动态响应要求较低的负载,如风机水泵调速、一般机械传动等,与原通用变频器的应用场合几乎相同。

而且支持隐极和凸极永磁同步电机,对电机感应电势波形要求不高,甚至于驱动感应电势波形几乎为方波的永磁同步电机(无刷直流电机)运行也非常平稳。

二、丹佛斯变频器驱动永磁同步电机案例

1. 永磁同步电机选择

市场上有许多永磁同步电机的供应商,比如LUST、Phase、Lafert、中源等。以LUST永磁同步电机为例(型号:LSC-110-1-30-560),其具体参数如下:

2. 丹佛斯变频器选择及参数设置

丹佛斯FC360系列变频器可以为各种工业应用提供精确、有效的电机控制,并全面支持各类交流永磁同步电机。

本案例中电机额定电流为1.6A,所以选择0.75kW的变频器已经很充分了。

丹佛斯变频器使用VVC plus 控制模式,参数设置如下:

参数号参数名称设定值(代码)1-00配置模式[0]开环转速1-01电机控制原理[2]无传感器磁通矢量1-10电机结构[1]隐极永磁同步电机1-24电机电流1.6(A)1-25电机额定转速3000(rpm)1-30定子电阻Rs8.51-37d轴电感43.3(mH)1-39电机极数41-40感应电势97(V)

同步电机等效电路参数(定子电阻、d轴电感)设置时需要注意以下事项:

同步电机等效电路参数取决于电机类型,一般需要电机厂家提供。

假如厂家提供的参数是相与相之间的值,必须除以2,丹佛斯FC360变频器需要的值是电机星型等效电路的单相值。

如果找不到电机相关参数,可以使用丹佛斯FC360变频器的电机自整定功能自动测量。

3. 电机运行监控:

丹佛斯变频器和电机参数设置完成后,开机启动,加速时的转速电流波型曲线,可以看出,电机加速及运行平稳,电流输出正常。

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