交流变频器驱动器带来了新的运动控制选项

随着内存和处理功率的增加，交流逆变器驱动器可以执行简单的定位，甚至运行永磁电机，提供了高科技伺服电机和交流感应电机之间的经济中间地带。

有一个时间DC硅控制整流器（SCR）电动机和具有永磁体的直流电动机是需要变速性能的应用的主要解决方案。虽然交流感应电机在其DC表兄弟上提供成本节省，但从感应电机提取可变速度性能所需的电机/交流发电机组合或机械调节速度滑轮系统。当固态电力电子设备启用实用的交流变频器驱动时，所有这些都发生了变化。电力电子设备的进步使可变速度从AC电机变得更加实用和成本效益。

在过去十年中，通过添加智能和内存，允许当今AC变频器驱动器运行交流感应电机和AC永磁转子同步电机，包括伺服和运动控制功能，进一步推动了允许的智能和内存进一步进展。因此，这些智能逆变器驱动器提供具有新型高马力，经济高效的运动控制和更换原始DC电机的可实现的OEM。

交流变频器驱动的出现
多年来，DC电机是可变速度应用的唯一实用选择。问题是，用于携带电流进入电枢的碳刷会随着时间的推移而磨损，增加维护需求和可靠性降低。

绝缘栅双极晶体管（IGBT）的开发产生了AC逆变器驱动器和来自AC感应电动机的可变速度操作的可用性。交流变频器驱动器采用AC输入并将其转换为DC，然后施加可变频率脉冲宽度调制（PWM）电源来模拟交流电源。通过改变输出频率和电压，逆变器驱动器可以产生模拟的交流输出波形以在一系列速度下驱动电动机。

该开发采用AC INC INCUTIOUS MOTOS用于各种应用的实用解决方案。今天，越来越多的行业正在利用可变速度能力，不仅用于过程控制，而且还用于提高效率。例如，对于石化和过程行业的风扇和泵操作，例如，调节风扇输出，具有变速电机而不是电机/阻尼组合提供大量节省。“由于亲和力的法律，这减少了在离心应用上的风扇速度的立方体的负载，如果将电机速度降低20％，则可以节省近50％的能源，”Rich Schaefer，高级产品经理用于变速和专业电机Baldor - ABB集团的成员(南卡罗来纳格林维尔)。“因此，在变速节能的市场应用方面，现在有一个巨大的市场。”交流逆变器/感应电机组合提供了一种经济、稳健的方法来实现这种性能。

然而，交流感应电动机也有局限性。这种设计通过一种叫做滑移的现象产生扭矩。对于感应电机，转子电路必须由定子绕组磁场感应，在运行中，电机滑移产生相对于所施加的负载的扭矩。摩擦、电机发热和负载本身的力等因素会进一步影响电机速度。因此，交流感应电动机的实际速度会比额定同步速度稍慢一些。

PM转子同步电动机的转子具有永磁体，因此设计本身是没有滑动特性的 - 它们精确地操作驱动器命令的频率。在60 Hz电源上，四极PM转子同步电动机将精确地运行1800 rpm，而1800 rpm感应电机实际上可能在1750或1755 rpm处运行。随着添加反馈装置，交流感应电动机可以实现更精确的速度控制。由于其较低的转子惯量能力和减少的加热，AC永磁转子电机提供更大的性能。

当然，并非每个应用程序都需要最高的性能。在可变速度风扇和包装机之间装瓶300份每分钟均为各种简单，点对点运动任务。在这里，新一代智能交流逆变器驱动器可以带来大益处。例如，用于点焊的旋转台呈现部件的定位要求可以是厘米而不是微米的水平。在这种情况下，电动机/交流逆变器驱动组合可以提供比经典伺服电机更经济的解决方案。

动力驱动
在过去，大多数交流驱动器缺乏运行永磁转子电机的复杂性。随着PM控制软件、板载处理器和内存的增加，许多最新的逆变器驱动器不仅能够运行永磁转子电机，而且能够在没有反馈或运动控制器/PLC的帮助下执行简单的定位。ABB集团成员Baldor的工业和应用工程董事总经理Michael Offick说:“今天，一切都是数字化的。“(交流驱动器)可以计算额外的转数或脉冲，这样你就可以合理准确地旋转/移动到一个定义的停止点，但即使驱动器是一个逆变器，它也可以命令电机走更远的指定距离。”现在，它不如带有高脉冲计数编码器的真正伺服电机精确，但它是那种你可以用它做基本定位的东西，而且它的驱动也可以运行永磁转子电机。”逆变器方法的好处之一是它产生了一个更简单的系统。一个更简单的系统意味着更少的故障点，更可能更便宜，更容易组装和排除故障。

添加了Onboard Intelligence使AC逆变器驱动器甚至可以处理更复杂的能源管理功能，例如在分钟的案例中不同的马力，克雷格达赛说，应用工程师说Lenze Americas。“说我们正在运行5-HP驱动器，负载只需要2-HP驱动器。我们可以控制该电机，以便它仅使用2-HP电机的电流。一旦负载变化，它将几乎立即调整自己，具体取决于负载的增加。“考虑机场行李领取部分的传送带。当带有装满行李时皮带空虚时，输送机呈现的负荷非常不同。“一架飞机进来，工人开始把袋子放在输送机上，”达尔奎斯特补充道。“突然间，电机现在需要努力工作，控制器可以自动调整到该负载。”

Lenze AC Tech逆变器组产品负责人Tom Robbins说:“新驱动器中有额外的智能和逻辑，所以我们可以设置它们以特定的速度启动和停止，添加加速、减速，以及任何你想编程的刹车等等。”一个很好的例子是自动洗车，它需要在打蜡阶段比洗车阶段移动车辆更慢。“在过去，客户必须购买单独的PLC与驱动器连接，以实现这种类型的运动，但在一些应用中，驱动器现在可以做到这一点。”

虽然正确的交流逆变器驱动器可以处理交流感应电机和永磁转子电机与适当的软件，这不是简单的购买任何旧电机与匹配马力的要求。许多应用程序在非常慢的速度下需要全扭矩。交流逆变器驱动允许系统改变电机速度从高速到零速度。问题是，大多数电机是由附在轴上的风扇冷却的——转速降得太低，电机就失去了自我冷却的能力。这一问题导致了逆变器负载电机的发展，该电机设计了增强的热管理，如专门的绕组设计，pwm绝缘系统，以及替代热传递技术。Schaefer说:“它们被设计为从基本速度一直到零速度提供恒定的扭矩。”“电机行业已经从仅仅将正弦波电机安装在逆变器上发展到专业电机设计，当你将它们与驱动器匹配时，真正提供出色的性能。”

新的逆变器在能够确切地选择所需的内容方面给了用户更多选项。用户可以将逆变器定制到应用程序，这使得它们尽可能经济。该方法还提供通过库存减少的额外成本节省的潜力，使设计人员使用相同的交流感应电机和相同的驱动器以运行固定速度风扇，以运行变速传送带。“许多制造商需要更多的智能逆变器，以便他们可以运行一个简单的应用程序，例如传送带，作为复杂应用的一部分，”Richard Sowah，商业营销工程师表示欧姆龙自动化与安全（Schaumburg，伊利诺伊州）为伺服和交流驱动器。“在一台机器中，您可以进行输送机，泵，并具有形式/填充/密封机制，因此有很多轴，很多运动。一些轴需要精确度，其中一些轴没有。客户希望能够使用逆变器，这不仅可以运行输送机，还可以运行泵。它要求驱动器能够做得不仅仅是运行电机。“

这只是一个开始，offik说。“我认为我们将继续看到微电子和网络驱动价格并增加能力，”他说。但是，尽管如此，工程师需要记住要关注其应用的最佳解决方案，而不仅仅是最好的解决方案。“具有功能，您有时可以增加复杂性，因此您必须遵守简单性。您必须查看您的应用程序并弄清楚您需要的内容，以便您不超过工程师，并且仍然具有您想要的性能。“