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驱动器与电机之痛......

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驱动器与电机之痛...... 不管是驱动器还是电机,都会有自身的弱点。例如驱动器在控制同步或者异步电机的时候,要避免很高的弱磁倍数,而驱动器有采用PWM控制的,输出的波形对电机绝缘也是一大伤害,我相信大家在平时的调试过程总会碰到一些这样的问题,而采取一些保护措施。这也就是有VPM模块,电抗器,滤波器等的原因。


---------针对异步电机,弱磁倍数高于2是常有的事。高速电机的使用,在我们这里是必须的。基本要求就是,额定转速以内,恒转矩特性;额定转速以上,恒功率特性。其转速一般都在10000rpm到15000rpm范围。这里面主要是注意:


第一,变频器在矢量控制时,对最高运行频率的限制。比如说,MM440和G120的上限都是200Hz,而6SE70和S120都是300Hz。这样,只要控制在不超过最高频率下的弱磁升速,控制器的能力就没有问题。当然,对于S120如果是用于伺服控制模式,最高运行频率还可以再高。同理标量(V/F)控制的最高频率也是可以很高的。他们都要经历其深度弱磁。这是控制器的能力。


第二,电机对高转速运行的要求。这主要是转子的受力强度和轴承的受力强度问题。他必须要能够承受因为高转速所产生的破坏性机械外引力;另外电机轴系的动平衡要求也是严格的,在高转速下,动平衡不好也会对电机轴系产生强烈的机械破坏力。


目前,我们实际接触的高速异步电机应用基本在150-300Hz之间,小于200Hz的应用基本都是2极的异步电机,大于200Hz且功率超过100kW的应用,则是4极的异步电机。当然这些高速电机的应用,全都是定制电机,而制造商设计,更希望用4极电机实现万转,不希望用2极电机做万转,这就是机和电的矛盾了,从控制器的角度讲,实现万转,最好别超过200Hz(矢量控制),而作为机械角度看,4极电机实现万转,磁场分布是均匀的,电机结构设计上比较简单。这需要我们设计系统时,选型去找平衡。综合考虑包括:系统可靠性、技术难易程度、总成本几个方面。


以上主要是针对异步机的矢量控制而言,如果是V/F控制或伺服控制,则另当别论了。控制器不是问题。另外电主轴系列不在上述内容之列。





----------补充:对于异步电机的深度弱磁调速,如果仅仅是速度控制,倒也简单了,只要电机的机械特性指标满足要求,电控系统很好实现。就是标量(V/F)控制即可。随便一个变频器都能实现。但是如果是要求转矩控制(矢量控制)的深度弱磁系统,那就是上述所讲的内容了。


--------K斑总结的比较全面,,

高速以及超高速电机应用很多的功率较小的发电机或电动机,例如雕刻机,

工厂以及实验设备使用的高速电机如K斑所讲都是定制,要求比较高,转子惯量小机械强度高等等,变频器高频带来的du/dt或者峰值电压,可以采取相应的措施进行抑制,比如加接地碳刷,配置输入输出电抗器,滤波器,而且对于定制电机其绝缘标准本身比较高。

西门子推出的超高频变频器,最高可达1200HZ。



----------那变频器最高频率与调制频率是什么关系呢


-------过高的输出频率需要提高脉冲频率,减少电流采样时间,,如下图,

驱动器与电机之痛

驱动器与电机之痛


-------呵呵,从来没关心过载波频率与输出频率之间的关系,变频器内部自动设置的。但终于解惑了。


因为,我在调风机控制时(最高运行50Hz),载波频率我可以修改到2kHz,而矢量控制时(最高运行150Hz),载波频率默认是4kHz,不能向下修改。这个现象被楼上的数据表所解惑了


--------脉冲频率跟很多的控制要素有联系,比如不同控制方式下的最高频率,功率元件的损耗,输出电压的波形,电机的噪声以及输出电流等,,


---------一般我喜欢把载波频率放在允许的最低档。主要是把高频发射干扰或传导干扰的频率降低,现场采取的一般性一直手段都有效,否则,会影响其他的电子设备正常运行。


---------载波频率低,是不是也是对电机绝缘的一大杀手呢?



--------脉冲频率对逆变器和电机损耗和效率的影响以及电机噪声的影响。

脉冲频率对电机绝缘没有什么影响,电机绝缘主要受正弦波波形,峰值电压以及du/dt的影响,比如我们常见的变频控制非变频电机,导致的匝间短路,就是由于变频器输出的峰值电压较高,而电机绝缘等级比较低,当然脉冲频率越高,输出波形越趋向于正弦波,电机的噪声比较低,没有刺耳的声音,


--------不太熟悉西门子的驱动产品,但我知道有个VPM模块是搭配同步电机一起使用,保护母线电压过高。但是我在实际的应用中经常碰到比值超过2的



-------载波频率低,对周边的高频无线电干扰低,易于采取滤波器有效防护。至于是否对电机的绝缘有破坏,倒是没有关心过,因为现在能适应变频驱动的交流电机,在绝缘防护上基本是过关的。没有出过绝缘被击穿的问题(包括电机电缆)。


同步电机高速运行的关键,就是电机最高转速时的电势,受限于变频器允许的最高直流母线电压值。


--------传动系统的基础知识还是要掌握的,这对于合理的用好变频器、设计好变频器系统很有帮助。没有理论支持的实践是盲目的。也充满了问题隐患。




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