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大多數(shù)現(xiàn)代變頻器的工作原理是將三相電壓源轉(zhuǎn)換為直流電,并使用絕緣柵雙極晶體管(igbt)以3000至4000赫茲的頻率打開(kāi)和關(guān)閉直流電壓。改變單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間或?qū)挾取久}沖寬度調(diào)制(pwm)】控制有效電壓。為了幫助“塑造”合成正弦波,在合成正弦波的較低位移處使用正、負(fù)混合脈沖。
測(cè)量電壓
真實(shí)有效值測(cè)量傳感器和儀表的讀數(shù)將高于用戶預(yù)期。真有效值測(cè)量傳感器和/或儀表記錄施加電壓的正確有效值。
客戶會(huì)問(wèn):“我怎樣才能讀取所施加電壓的正確值?”嗯,他們讀的是正確的值。
變頻器電壓電流波形
。
典型變頻器產(chǎn)生的電壓和電流波形。
電壓的均方根計(jì)算
電壓的均方根計(jì)算
f(v)是計(jì)算均方根值時(shí)電壓的函數(shù)。在變頻器的情況下,電壓函數(shù)由一系列寬度可變的電壓脈沖組成,這些脈沖既有正脈沖,也有負(fù)脈沖。通過(guò)平方脈沖([f(v)]2),所有脈沖(包括散布在正擺動(dòng)脈沖中的負(fù)擺動(dòng)脈沖和散布在負(fù)擺動(dòng)脈沖中的正擺動(dòng)脈沖)都有助于均方根值。因此,與合成正弦波電壓包絡(luò)相比,產(chǎn)生的真均方根或有效電壓高于預(yù)期。
測(cè)量電流
因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)負(fù)載是感應(yīng)的,所以它會(huì)從變頻器中濾除高頻成分,電流被觀察為帶紋波的正弦波。真有效值測(cè)量?jī)x或傳感器測(cè)量電機(jī)負(fù)載使用的有效電流。
測(cè)量功率
由于來(lái)自變頻器的合成電壓正弦波可能從接近直流電的頻率變化到某些標(biāo)稱交流頻率,例如66赫茲,功率測(cè)量設(shè)備必須具有從直流到最大預(yù)期合成頻率的響應(yīng),并且必須具有足夠快的響應(yīng)以捕獲脈沖寬度調(diào)制頻率。
一個(gè)適當(dāng)設(shè)計(jì)的功率傳感器將把單個(gè)電壓脈沖乘以電流,并在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行平均,以獲得相對(duì)平滑的輸出。
逆變電源負(fù)功率時(shí)的電壓和電流波形
這是圖一,還有一些注釋。θ是電流滯后于電壓的角度-功率因數(shù)角。這表明存在感應(yīng)負(fù)載。注意電流為正時(shí)出現(xiàn)的負(fù)電壓脈沖。這會(huì)導(dǎo)致負(fù)功率流。同樣注意當(dāng)電流為負(fù)時(shí)出現(xiàn)的正電壓脈沖。這也會(huì)導(dǎo)致負(fù)功率。
由變頻功率傳感器測(cè)量的功率反映了電機(jī)產(chǎn)生軸功率所消耗的功率、電機(jī)正常情況下的電阻損耗以及由于脈沖寬度調(diào)制電壓而產(chǎn)生的附加電阻損耗。作為后者的結(jié)果,由變頻器工作的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)將運(yùn)行得更熱一些。為了糾正這種情況,一些電機(jī)制造商指定在變頻器和電機(jī)之間使用電抗器。電抗器是一個(gè)感應(yīng)器,它可以濾除高頻電壓脈沖。測(cè)量電抗器和電動(dòng)機(jī)之間的電壓,結(jié)果將接近正弦波電壓的預(yù)期值。測(cè)量電抗器和電機(jī)之間的功率,可以消除電壓pwm波形造成的大部分熱量損失,從而更準(zhǔn)確地測(cè)量軸功率。
解決用戶真正想要測(cè)量什么的問(wèn)題
今天提供的變頻器可以提供一個(gè)很好的干凈正弦波的電壓輸出或載波頻率的未濾波輸出。根據(jù)制造商的不同,載頻可以從幾千赫茲到30千赫茲不等。請(qǐng)與您使用的變頻器制造商聯(lián)系。如果出現(xiàn)以下情況,則不應(yīng)出現(xiàn)任何測(cè)量問(wèn)題:
變頻器輸出經(jīng)過(guò)良好的濾波。
變頻器和馬達(dá)之間有一個(gè)電抗器。將傳感器或儀器連接到反應(yīng)堆和電機(jī)之間。
如果變頻器的輸出沒(méi)有被過(guò)濾,并且沒(méi)有使用電抗器,您將獲得高于預(yù)期的電壓和功率讀數(shù),如前所述。
這些讀數(shù)沒(méi)有錯(cuò),但并不能反映電動(dòng)機(jī)正在做的工作。該怎么辦?
解決方案1
如果載波頻率在千赫范圍內(nèi)
你可以試著在電壓傳感器和瓦特傳感器的輸入端之前加上一個(gè)濾波器,一對(duì)0.2 mfd的陶瓷電容和一對(duì)100歐姆的電阻作為pi網(wǎng)絡(luò)濾波器可以很好地濾除載波。
解決方案2
另一種方法更為復(fù)雜。建立了一個(gè)基于dsp技術(shù)的半定制監(jiān)控軟件包。此監(jiān)控包中的固件確定合成正弦波和包絡(luò)線的過(guò)零點(diǎn)。由此可以計(jì)算出所有的參數(shù)。關(guān)于這個(gè)解決方案,請(qǐng)與我們聯(lián)系。定價(jià)非常合理。
解決方案3
這個(gè)解決方案是一個(gè)“逃避”的解決方案,但非常合理。如果電源是主要問(wèn)題,測(cè)量進(jìn)入變頻器的電源。這比測(cè)量變頻側(cè)要便宜得多。變頻器制造商應(yīng)該能夠給你一個(gè)變頻器的效率等級(jí)。根據(jù)這個(gè)額定值和功率讀數(shù),可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的功率輸出。