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永磁同步电机变频器的发展趋势介绍

作者:小编 时间:2021-05-31 17:49:29 点击:

  本文对永磁同步电机变频器进行了研究,采用交-直-交变频器对电机进行控制。由于采用全控整流,因此可以有效改善系统的谐波特性和功率特性,降低谐波对电网的影响,并能够实现电能的双向流动,提高了电能的利用率。我国是盛产永磁材料的国家,特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富,稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的4倍左右,号称“稀土王国”。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此,对我国来说,永磁同步电机变频器有很好的应用前景。

  在交流电网上,人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单,工作可靠、寿命长、成本低,保养维护简便。但是,与直流电动机相比,它调速性能差,起动转矩小,过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率,故功率因素低,轻载时尤甚,这大增加了线路和电网的损耗。长期以来,在不要求调速的场合,例如风机、水泵、普通机床的驱动中,异步电动机占有主导地位,当然这类拖动中,无形中损失了大量电能。过去的电力拖动中,很少彩同步电动机,其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动,静止的转子磁极在旋转磁场的作用下,平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题,但在70年代以前,变频电源是可想而不可得的设备。所以,过去的电力拖动中,很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内,偶尔也有同步电动机运行的例子,但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。

  70年代起,人们用变频器调节风机、水泵中异步电动机转速来调节它们的流量,取得可观的节能效果,但变频器的成本又限制了它的使用,而且异步电动机本身的低效率依然存在。在功率不大于10kW而连续运行的场合,为减小体积、节省材料、提高效率和降低能耗等因素,越来越多的异步电动机驱动正被永磁无刷直流电动机逐步替代。而在功率较大的场合,由于一次成本和投资较大,除了永磁材料外,还要功率较大的驱动器,故还较少有应用。交流永磁同步电动机由于其体积小、重量轻、高效节能等一系列优点,越来越引起人们重视,其控制技术日趋成熟,控制器已产品化。中小功率的异步电动机变频调速正逐步为永磁同步电机变频器所取代。电梯驱动就是一个典型的例子。电梯的驱动系统对电机的加速、稳速、制动、定位都有一定的要求。早期人们采用直流电动机调速系统,其缺点是不言而喻的。

  70年代变频技术发展成熟,异步电动机的变频调速驱动迅速取代了电梯行业中的直流调速系统。而这几年电梯行业中新驱动技术就是永磁同步电动机调速系统,其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动,消除齿轮减速装置;其低噪声、平层精度和舒适性都优于以前的驱动系统,适合在无机房电梯中使用。永磁同步电动机驱动系统很快得到各大电梯公司青睐,与其配套的专用变频器系列产品已有多种牌号上市。可以预见,在调速驱动的场合,将会是永磁同步电动机的天下。日本富士公司已推出系列的永磁同步电机变频控器,功率从0.4kW~300kW,体积比同容量异步电动机小1~2个机座号,力能指标明显高于异步电动机,可用于泵、运输机械、搅拌机、卷扬机、升降机、起重机等多咱场合。

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