文档介绍：调研报告
1 课题来源及意义
随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展,电动机的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速。且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用。在现在的在工业自动化控制系统中,最为常见的是由PLC控制变频器实现电动机的调速控制。该方法主要通过程序来控制了电动机的变频调速,从而实现了自动控制[1]。
交流调速系统的发展与应用领域直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。在20世纪的大部分年代里,鉴于直流传动具有优越的调速性能,高性能可调速传动都采用直流电动机,而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电动机,这种状况在一段时期内已成为一种举世公认的格局。20世纪70年代后,随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展以及现代控制理论的应用,交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,而且易于实现过程自动化,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美[2]。目前,交流调速技术在工业发达国家已得到广泛应用。美国有60%-65%的发电量用于电机驱动,由于有效地利用了交流调速技术,仅工业传动用电就节约了15%-20%的电量。而高性能电力、电子器件的应用更是推动了交流调速系统的发展,例如在通用变频器方面,针对中、低压应用领域的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的高开关频率使得高性能的变频器成为可能,而在以后出现的智能功率模块(IPM),更加简化了通用变频器的设计。此后,交流调速系统主要沿用下述三个方向发展和应用。(1) 一般性能的节能调速。在过去大量的所谓不变速交流传动中,风机、水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半,其中有不少场合并不是不需要调速,只是因为过去交流电机本身不具备调速性能,不得不依赖挡板和阀门来调节送风或供水的流量,许多电能因而白白地浪费掉了。如果把这些设备的控制系统换成交流调速系统,就能节省消耗在挡板和阀门上的能量。根据有关计算统计,-3-由于风机、水泵对调速范围和动态性能的要求都不高,只需要一般的调速性能就已足够,那么换成交流调速系统以后,每台风机、水泵平均约可节能20%,这种节能效果是非常可观的。(2) 高性能交流调速系统。许多在工艺上就需要调速的生产机械,过去多用直流传动,鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高,如果改成交流调速传动,显然能够带来不少的效益[3]。
交流调速系统的国内外研究现状近年来随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展以及现代控制理论和计算机控制技术的应用,交流调速领域发展非常迅速,交流传动技术取得了突破性的进展,获得了许多创造性的成果。自从70年代矢量控制技术发展以来,从理论上解决了交流调速系统在静、动态性能上与直流传动相媲美的问题[4]。
目前,我国的能源消费仅次于美国,位列世界第二,但国民生产总值却排在第八位左右,其中最重要的原因之一就是单位产值能耗太大。我国具有各类风机约780万台,水泵4000万台,空压机560万台,这些装置又占去了电机耗电的一半以上。由于这些设备一般均采用恒速驱动,每年造成大量能源浪费。国家在<十一五>规划中指出:坚持开发节约并重、节约优先,按照减量化、再利用、