要点
.变速传动通过调节电机速度以适应负载的要求,可节省能源费用,延长设备寿命。
.变频传动采用脉冲宽度调制方法,改变一个感应电机的电压和频率。
.电机传动应用要求在IGBT的栅极驱动与桥变频器和电机相电流检测之间有直流的隔离。
.整流后的直流电压再转回交流,采用是功率电子器件,如绝缘栅双极晶体管。
.输出电压以高频率开和关,将导通时间(或脉冲宽度)控制为近似于一个正弦波形。
电机传动控制电机的速度、转矩、方向,以及最后的马力,它分为两大类:交流与直流。交流传动用于控制交流感应电机,并且与直流传动一样,也控制速度、转矩和马力。直流传动通常是控制一台并联绕组的直流电机,它的转子电路和磁场电路是分开的。这次拆解的是Schneider Electric的Altivar 12变频传动器,揭示了这两类传动的一些关键特性。
在美国,旋转设备要消耗总电能的三分之一,包括风扇、鼓风机、压缩机和泵。这类设备可以采用变速传动技术,即调节电机的速度以适应负载的需求,优点是提高了效率,降低了能耗。例如,将风扇或泵的速度降低15%~20%,轴功率能够减少高达30%。
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图1,当适用IP20保护时,Type B和C型装机要去掉通风盖,但在Type A型装机时要保留通风盖。
正确使用的变频传动是合理、可靠和灵活的,它们通过减少电费而明显节省了开销。电动变频传动是采用脉冲宽度调制方式改变感应电机的电压和频率。传动器采用绝缘栅双极晶体管,将固定频率的交流电源转换为一个频率可变、电压可变的交流电源,供给电机,且感应电机的速度可在大约10%~200%之间调节(这个范围还可以更宽)。传动器亦可根据输出频率,按比例调节输出电压,从而提供一个相对恒定的电压-频率比率,提供合适的转矩。
Altivar 12手册中建议,当适用IP20保护时,对于IP(进入保护)Type B和C型装机,要去掉通风罩,但对Type A型装机则要将通风罩保留在机壳上(图1)。ANSI/IEC 60529-2004描述了外壳提供的保护等级。它是一个针对操作者保护级别的分类体系,能防止操作员接触到危险部件,并且阻止固体异物和水的进入。Type A型装机每侧可允许多达50mm(1.97英寸)的自由空间,通风盖在原位。Type B装机可以挨着装,但要去掉通风盖(参考文献1)。Type C可以配合Type A,但也要去掉通风盖。
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图2,直流链路(或直流总线滤波器)包括一个串联电感,以及与相关MKP型电容并联的两只滤波电容,它串接到主电源上。
第一步是使用一个整流电路,将交流电源电压转换为直流电压。直流电源包含有电压纹波,由滤波电容加以平滑(图2)。然后,这个直流电压再转换为交流,通常采用的是脉冲宽度调制(图3)。输出电压以高频率导通和关断,将导通的时间(或脉冲宽度)控制为一个近似正弦波。
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图3,IGBT功率晶体管可通过脉冲宽度调制方法,将直流电压转换回交流。
Altivar 12系列采用了英飞凌公司FP30R06W1E3IGBT模块,并有一个设计良好的散热组件。英飞凌IGBT模块使用了Al2O3基板,外壳热阻低,这是系统可靠性和长期性能的关键。除了输入转换器的二极管桥和带IGBT的输出变频器以外,这款英飞凌模块还有一只板载的NTC(负温度系数)热敏电阻,用于监控散热器的温度,并有一个Easy PIM(个人信息管理器)模块(图4、5和6)。
![](http://image.ednchina.com/2012/7/ALB070602.JPG)
图4,英飞凌公司的FP30R06W1E3包含整流二极管,一只NTC热敏电阻,以及IGBT。 |