直流調(diào)速與交流調(diào)速

1、直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)連系統(tǒng)比較（冶金行業(yè)應(yīng)用）特性直流交流調(diào)速范直流電機換向器的換向能力限制了 它們的容帚和轉(zhuǎn)速，其極限容杲和轉(zhuǎn)速 乘積約為lOW-r/min,超過這一數(shù) 值時,直流電機的設(shè)計和制造就非常難 了。（如：電機最高轉(zhuǎn)速1400rpm,功率 4MW ,則容晟和轉(zhuǎn)速乘枳為 5.6*10eKW r / min,宜流電機設(shè)計將 會比較閑難）交流電機沒有換向器,不受這種限制，因此,特大 容最的電力拖動設(shè)備，如厚板軋機、礦井卷揚機等， 以及極高轉(zhuǎn)速的拖動，如高速磨頭、離心機等，都以 采用交流調(diào)速為宜。調(diào)速性 能、動 態(tài)響應(yīng)f流電動機控制簡單，能在寬廣的范 囤內(nèi)平滑而經(jīng)濟的調(diào)節(jié)速度,所以它在 軋

2、機、粘密機床和以冨電池為電源的小 型起車運輸機械等設(shè)備屮應(yīng)用較多控 制穩(wěn)定可靠，H.不易対周閑的設(shè)備產(chǎn)生 EMC的問題。交流調(diào)速方法中欠昴控制和直接轉(zhuǎn)矩控制可以控制 動態(tài)電磴轉(zhuǎn)矩，它們的控制性能町以抗衡共至超過了 直流調(diào)速系統(tǒng)，因為交流調(diào)速不存在直流電機的機械 電流換相過程和交軸反應(yīng)?，F(xiàn)在，交流調(diào)速取代直流調(diào)速系統(tǒng)己成為發(fā)展的趙 勢，在一些新建的生產(chǎn)線上（包括主傳動）郁用交流 調(diào)速（包括交流異步電機調(diào)速和交流同步電機調(diào)速）。 并且直流電機由丁整流子的原因,在功率上受到限制, 在很多場合肖流電動機已經(jīng)不能滿足耍求。轉(zhuǎn)子慣轉(zhuǎn)子慣量較大,加速時間長，影響動 態(tài)響應(yīng)性能。轉(zhuǎn)子慣量遠小r宜流電機，在耍求

3、頻繁起制動的軋 機應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的動態(tài)性能。低速大擷矩適用低速人轉(zhuǎn)矩的場介，起動性能 優(yōu)良，轉(zhuǎn)矩脈動小。通過對欠昴控制或直接轉(zhuǎn)矩控制策略的改進，可以 大大降低轉(zhuǎn)矩脈動,降低噪聲,使電機可以運行于極 低速Fo節(jié)能由于直流電機的轉(zhuǎn)動慣最比交流電 機人的多，宜流電機的總體效率低（通 常在90%左右）交流電機總體效率較高（可達到97%以上）。采用 交流調(diào)速系統(tǒng)，運行性能優(yōu)界、節(jié)能效果顯著、降低 運營成木，軋機等恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備節(jié)電率在1530%, 一 般在20%左右。電機成本及維護直流電機與交流電機相比，結(jié)構(gòu)較 復(fù)朵，成本較高，維護不便，尤其是其 電刷和換相器必須經(jīng)常檢査維修.換 向火花使11流電機的

4、應(yīng)用環(huán)境受到限 制，在易燃易爆以及環(huán)境惡劣的地方不 能采用。由rn流電動機換向能力的 乂限制了單機容駁及轉(zhuǎn)速。曲流屯動 機的價格遠高r交流電動機。交流拖動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前電力拖動控制的主 要發(fā)展方向,而軋機的交流調(diào)速傳動是當(dāng)代軋機電氣 傳動的發(fā)展趨勢：交流電動機特別是籠糧異步電動 機的價格遠低rri流電動機。交流電動機無電刷和 換向器，不易出現(xiàn)故障，維修IE常簡單。交流電動 機可靠性和運行效率高，免維護，所以能在惡劣環(huán)境 中安全運轉(zhuǎn),對使用場合的限制少。交流電動機的 單機容最可遠大于貢流電動機。功率因數(shù)及對 電網(wǎng)影響直流調(diào)速系統(tǒng)一般采用可控硅報流， 功率因數(shù)低（觸發(fā)角一般運行時在 40-6

5、0度，功率因數(shù)-O.5-O.7）可控硅全 導(dǎo)通時功率內(nèi)數(shù)也只能達到93%左 右。采用變頻調(diào)速技術(shù)，功率因數(shù)可達到0.98 «至等j- 1.減少無功。在冶金鋼鐵行業(yè)，需要頻繁制動、開停、加減速、 換向需要四象限運彳J：,釆用MV7000的AFE與 INVERTER公用直流母線的方式,很好地解決了四彖 限運行問題。多臺電機的逆變器共用一個貢流母線， 制動、減速時，能駅反饋到直流母線上，可以供比他 用電設(shè)備使用.由J共用一個有源前端和直線母線, 裝豐簡化，占地面積更小，總投資減少。軋鋼廠存在大量沖擊性負載,若控制不好諧波勢必 會対電網(wǎng)產(chǎn)牛嚴咆干擾。采用三電VPWM調(diào)制技術(shù)的 MV7000變

6、頻器，在網(wǎng)側(cè)實現(xiàn)能起雙向傳輸?shù)耐瑫r還能 極人的降低諧波分駅，使功率因數(shù)等在電機側(cè)輸 出三電平等級的近似正弦波，產(chǎn)生的諧波駅非常?。?低2%）,轉(zhuǎn)矩脈動平均值小2%。-1J-1DCAC MotorIJ1DCJIJ1n三相電源交流調(diào)速系統(tǒng)示意圖ri流調(diào)速控制簡單，調(diào)速性能好，變流裝置(晶閘管整流裝宜)容彊小，長期以來在調(diào)速傳動(占統(tǒng)治地位，但也具有以卜缺點：(1) 功直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)朵，成本離、故障多、維護困雄，經(jīng)常因火花人而彩響生產(chǎn)。換向器的換向能力限制了電機的容最和速度。自:流電動機的極限容磧和速度z枳約為 l(/kW. Hmm.許多人型機械的傳動電動機己經(jīng)接近或若超過該值，設(shè)計制造閑難，找

7、至根本制造不出來。(3) 為改善換向能力，耍求電樞漏感小，轉(zhuǎn)子短粗，導(dǎo)致GDzifi人，影響系統(tǒng)動態(tài)性能，在動態(tài)性能 耍求高的場介，不得不采用雙電樞或者三電樞，帶來造價高、占地而積人、易共振等一系列的問題。(4) 白流電動機除勵磁外，全部輸入功率都通過換向器流入電樞，電機效率低，山J：轉(zhuǎn)子散熱條件差, 冷卻費用高。交流電機沒有上述缺點，但調(diào)速困難。近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人功率交流調(diào)速的性能 己達到育流傳動的水平，裝置成本降低到與直流傳動相半或音略低的程度，rh J：維修費用及能耗人人降低, 可靠性提高，因此出現(xiàn)了以交流傳動代橋n流傳動的強烈趨勢。采用這項技術(shù)能取得卜述效果：減小維修工作駅，減少停機時間，提高產(chǎn)屆。以徳國Dilhiigen廠5.5m厚板軋機為例，直流主傳 動年維修匸作K 145h,交流主傳動只需36h,僅為直流傳動時的1/4。(2) 可以突破苴流電動機的功率和速度極限，為設(shè)備提供更人的動力，從而提高產(chǎn)最。(3) 減小電機的轉(zhuǎn)動慣最。(4) 節(jié)能、節(jié)水。(5) 由交流電動機結(jié)構(gòu)簡單，因此冇可能與機械介為一體，形成機電-體化產(chǎn)品，人人簡化機械結(jié) 構(gòu)，減小體積和垂屋，提高可靠性。(6) 成本方面，交流調(diào)速的功率裝置(變頻器與電網(wǎng)補償裝豐)和控制裝置比直流調(diào)速的功率裝置(速流 器與補償裝置)和控制裝置貴，但是它的電動機便遼。隨著電動機功率的增加，交流