变频器驱动系统设计

    我们了解了变频器的原理、构成及功能以后，这一章就变频器驱动系统的设计进行讨论。所谓变频器驱动系统，简而言之，就是可调速交流电机驱动系统，其构成很简单，如图4-1所示，主要由机械负载、电机及变频器组成，其中虚线部分根据系统的不同可有可无。
    图4-1    变频器驱动系统的构成    从结构上来看，它与传统的拖动系统的不同只是在电动机与供电电源之间接入了变频器。为了了解调速系统如何控制机械负载的转速，必须首先弄清电动机与机械负载之间的关系。    图4-2a为风机和泵等平方降转矩负载在加速场合的示例。对于电动机驱动系统来说，电动机不仅需要产生对应机械负载特性的负载转矩，同时还要产生对电动机自身（转子）、机械与电机的连接部分以及抱闸轮毂等惯性体进行加速（或减速）的加速（或减速）转矩，即    电动机产生的转矩=负载转矩+加速（减速）转矩    其实上述关系就是拖动系统的运动方程式：    TM - TL=(GD²/375) (dn/dt)    (4-1)式中TM-电动机产生的转矩，N·m；    TL-机械负载转矩，N·m；    GD²-折合到电机轴上的总的飞轮转矩，kg·m²;    n-电动机转速，r/min；    t-时间，s。    当dn/dt=0    系统静止或恒速运行    dn/dt>0    系统加速    dn/dt<0 系统减速    dn/dt= C≠0时，则加速转矩保持为一恒定值，如图4-2b所示为直线型加速，到加速末端时，由于惯性体速度不能突变，电动机产生的转矩如图4-2a所示a→c移动，而不是由a→b→c那样移动，所以实际速度变化如图4-2b中的虚线所示变得平滑了。
    图4-2    驱动负载所需要产生的转矩    （a）-机械负载转矩特性与加速转矩；（b）-加速运转和稳定运转    从上述可以看出，只要解决好电动机转矩和负载转矩，就可以自如地控制机械负载的转速。