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谈变频器的应用

时间:2019-08-07 来源:《才智》杂志 作者:admin 点击:

  摘 要:变频器是现代工业中广泛应用的设备。由于用变频器控制的设备能够显著节省电能,因此应用日益广泛。但是,变频器工作时产生严重的谐波电流,这已经成为电网的主要污染源。变频器谐波带来的最常见的故障现象是,无功补偿装置损坏,跳闸,变压器过热等。本文主要介绍了变频器的合理选用、控制方法及安装。

  关键词:变频器 控制方式 安装条件

  想要实现软停车、软起运、无级调速或者是对增减速度有特殊要求等特性功能,就需要现代异步电动机中最先进的一种调速装置,变频器。该装置主回路均使用交-直-交电路,工作频率0~400 Hz。低压通用变频器的输出电压380~460 V,输出功率0.37~400 kW。

  1 选用合理变频器

  变频器使用过程中产生不能正常运行、设备故障等致使停止生产并造成不必要经济损失的问题,往往是因为变频器选择的类型和安装不恰当。所以要选择经济又实用,更可以更好的满足生产以及工艺所需要的基本条件和要求的变频器。

  1.1 变频器与电机规定指标参数匹配

  电机作为变频器的主要拖动对象,所以选择变频器类型的时候应该选择和电机的工作参数匹配的。

  (1)电压匹配:变频器的额定电压与电机的负载电压相符。

  (2)电流匹配:变频器容量的大小取决于变频器连续输出的额定电流,需要调速的电机在选择变频器的时候,一定要选择连续额定电流比电机在额定参数工作时的额定电流大的变频器,并且有定量的余量;像4极以上的通用变频器,就不能按照电动机的容量选择,要根据电动机的电流座校核标准进行选择;即使电机的负载比较轻,并且电流小于变频器的额定电流,选择的变频器也不能比电机容量小太多。

  (3)容量匹配:根据电机负载特性的不同,对变频器容量的选择有不同的要求。

  2 变频器的控制方式

  变频器目前主要的控制方式主要包括以下几种。

  (1)第一代以U/f=C控制,又称正弦脉宽调制(SPWM)控制方式。其特点控制电路结构简单,成本较低,机械特性和硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,使输出最大转矩减小,低速时稳定性变差。其特点为无反馈装置时速比ni小于 1/40,有反馈时ni=1/60。适用于一般风机、泵类。

  (2)第二代以电压空间矢量控制(磁通轨迹法),又称SVPWM控制方式。它是以三相波形整体生成效果为前提,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。为消除低速时定子电阻的影响,将输出电压、电流闭环,以提高动态精度和稳定性。其特点:不要反馈装置,速比 ni=1/100,适合一般工业上的调速。

  (3)第三代以矢量控制(VC)方式。矢量控制变频调速的做法,其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。其特点:不带反馈时的速比ni=1/100,带反馈时ni=1/1000,零转速时的起动转矩为150%。可见该方式适用所有调速控制,带反馈时,适合高精度传动控制。

  (4)直接转矩控制(DTC)方式。直接转矩控制(DTC)是有别矢量控制(VC)的另一类高性能变频调速控制模式。用磁链仿真模型和电磁转矩模型获得磁链和转矩数据,与给定值比较产生滞环比较状态信号,再由逻辑控制进行开关状态切换,实现恒定磁通控制和电磁转矩控制。它不需要模仿直流电动机控制,该技术已成功应用在牵引电力机车的交流传动上。其特点:不要反馈装置的速比ni=1/100,带反馈时ni=1/1000,零速时起动转矩可达150%~200%。适合重载起动以及恒转矩波动大负载。

  3 安装环境要求

  (1)环境温度:变频器的环境温度是指变频器断面附近的温度。由于变频器主要由极易受温度影响的大功率电力电子设备组成,因此变频器的寿命及可靠性等因素很大程度取决于温度,一般为-10 ℃~+40 ℃。另外,需考虑变频器自身散热及周围环境可能出现的极端情况,对于温度一般要求有一定的余量。

  (2)环境湿度:变频器对其周围环境相对湿度要求不大于90%(表面无结露)。

  (3)振动和冲击:变频器在安装运行的过程中,要注意避免受到振动和冲击。以避免变频器内部元件连接焊点及零件松动,引起电气接触不良甚至造成短路等严重故障。故通常要求安装场所的振动加速度被限制在0.6 g以下,特殊场所可加防震橡胶等耐震措施。

  (4)安装场所:变频器最大允许输出电流和电压都受其散热能力影响。而海拔高度超过1000 m,变频器的散热能力将下降,故变频器一般要求安装在海拔1000 m以下。

  (5)变频器对安装现场的普通要求:无腐蚀、无易燃易爆气体、液体;无灰尘、漂浮性的纤维及金属颗粒;要避免阳光直射;无电磁干扰。

  4 结语

  对变频调速的研究是当前电气传动研究中最活跃、最有实际应用价值的工作。变频器产业的潜力非常巨大,它在空调、电梯、冶金、机械等行业得以广泛应用,变频调速电机和与之配套的变频器将发展迅速。

  参考文献

  [1] 王廷才,王伟.变频器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

  [2] 中国变频器网[EB/OL].

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