浅谈变频器发展和应用的几个趋势2

在ABB系统中，传动系统通常是ACS600变频器组成的，其硬件组成是与传统的交流异步传动一致的，而软件的设计则是专用的永磁电机(同步电机的一种)驱动软件。同步电机允许在纸机上采用无编码器的运行方式。传动部分的控制系统、应用软件以及人机界面的控制这几部分都是跟ABB在纸机上的解决方案一致。因此，直接传动能与其他的ABB传动方案同时并列运行，而且ACS600变频器无须更换就可以升级到新的直接传动系统上。

采用同步电机的最有效特点:

(1)大大降低电机尺寸;

(2)高效率的转矩输出;

(3)无编码器运行。

      目前大多数的纸机需要安装速度编码器来反馈电机转速，而且编码器也被证明是可靠的。但是安装的编码器由于是采用轴承需要常规定期性的维护保养和润滑，在一个大型的纸机(如50个传动)上每隔一定的周期还必须更换所有的编码器以防止意外的由编码器故障引起的纸机停机。从这个层面上来说，无编码器的运行自然是同步电机直接传动的一个优点和着眼点。 

       电机的实际速度是需要同时反馈和监测的，一个计算电机速度的新方法已经在ACSDTC得到发展和应用。为ABB造纸部门对直接传动的37kW永磁电机进行测试得出的波形曲线。上面的2条曲线是表示经速度编码器测量的数据和通过变频器计算出来的数据。从图中可以看出两条曲线几乎是一致的，即使在动态扰动中也是少有偏差。第3条曲线是表示电机由于突加负载产生的电机转矩，该负载的变化大概是正常负载的1/3，以表示在电机在正常运行下突然有一个大的变化。将ABB传统的交流传动纸机改造成一个直接传动的纸机系统是非常简单的，纸厂需要购买新的直接传动部分的电机，同时将ABB的常规变频器ACS600通过下载PM-DTC软件来升级，而且新的直接传动的系统可以与现有的交流或直流传动同时正常运行。总而言之，用户将从直接传动中获益。

       当然，在其他行业如纺织、电梯等行业同步电机的变频系统也取得了卓有成效的推广。

       我们知道，同步变频系统在硬件上并无太大区别，甚至可以直接使用，而软件上就必须采用新的控制思路。矢量控制是一种控制永磁同步电机的实用而有效的方法。其基本思想是在三相永磁同步电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分量分解成产生磁通的励磁电流分量id和产生转矩的转矩电流iq分量，并使两分量互相垂直，彼此独立。当给定Id_Ref=0，这时根据电机的转矩公式可以得到T∝φiq。由于Id_Ref=0，那么φ就基本恒定，这样只要调节电流iq就可以象控制直流电动机一样控制永磁同步电动机。

5 结束语

       随着技术的进一步发展，变频器的发展和应用也将呈现更为活跃的现象，比如矩阵变频器的出现和推广、网络化配置的变频器将成为主流以及同步电动机的变频应用等。而这些趋势都将推进变频器的进一步普及。