變頻器

變頻器

變頻器(frequency transformer)一般是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流迴路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流迴路濾波是電感。PWM是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)縮寫,按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度,以調節輸出量和波形的一種調值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈衝幅度調製) 縮寫,是按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度,以調節輸出量值和波形的一種調製方式。

基本信息

工作原理

概述

主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流迴路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流迴路濾波是電感。它由三部分構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波迴路

整流器

大量使用的是二極體的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組電晶體變流器構成可逆變流器,由於其功率方向可逆,可以進行再生運轉。

平波迴路

在整流器整流後的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,採用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構成器件有餘量,可以省去電感採用簡單的平波迴路。

逆變器

同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。

控制電路是給異步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的迴路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。

(1)運算電路:將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。

(2)電壓、電流檢測電路:與主迴路電位隔離檢測電壓、電流等。

(3)驅動電路:驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。

(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算迴路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。

(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞

功能作用

變頻節能

變頻器變頻器
變頻器節能主要表現在風機、水泵的套用上。為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富餘量。當電機不能在滿負荷下運行時,除達到動力驅動要求外,多餘的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時,如果流量要求減小,通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。

電動機使用變頻器的作用就是為了調速,並降低啟動電流。為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對於逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相異步電動機調速用,又叫變頻調速器。對於主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對波形進行整理,可以輸出標準的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。由於變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”,故該產品本身就被命名為“inverter”,即:變頻器。

變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻並不一定能省電。作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。一台1.5匹的空調自身耗電算下來也有20-30W,相當於一盞長明燈.變頻器在工頻下運行,具有節電功能,是事實。但是他的前提條件是:

第一、大功率並且為風機/泵類負載;

第二、裝置本身具有節電功能(軟體支持);

這是體現節電效果的三個條件。除此之外,無所謂節不節電,沒有什麼意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節能,就是誇大或是商業炒作。知道了原委,你會巧妙的利用他為你服務。一定要注意使用場合和使用條件才好正確套用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。

功率因數補償節能

無功功率不但增加線損和設備的發熱,更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低,大量的無功電能消耗線上路當中,設備使用效率低下,浪費嚴重,使用變頻調速裝置後,由於變頻器內部濾波電容的作用,從而減少了無功損耗,增加了電網的有功功率。

軟啟動節能

1:電機硬啟動對電網造成嚴重的衝擊,而且還會對電網容量要求過高,啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置後,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網的衝擊和對供電容量的要求,延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。

2:從理論上講,變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中,電動機在啟動時,電流會比額定高5-6倍的,不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統在設計時在電機選型上會留有一定的餘量,電機的速度是固定不變,但在實際使用過程中,有時要以較低或者較高的速度運行,因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現電機軟啟動、補償功率因素

基本組成

變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。

整流單元:將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。

高容量電容:存儲轉換後的電能。

逆變器:由大功率開關電晶體陣列組成電子開關,將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。

控制器:按設定的程式工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅動交流電動機。

給定方式

變頻器常見的頻率給定方式主要有:操作器鍵盤給定、接點信號給定、模擬信號給定、脈衝信號給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優缺點,須按照實際所需進行選擇設定

控制方式

低壓通用變頻輸出電壓為380~650V,輸出功率為0.75~400kW,工作頻率為0~400Hz,它的主電路都採用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。

第一代
1U/f=C的正弦脈寬調製(SPWM)控制方式

其特點是控制電路結構簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求,已在產業的各個領域得到廣泛套用。但是,這種控制方式在低頻時,由於輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意,且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩回響慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降,穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

第二代
電壓空間矢量(SVPWM)控制方式

它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形鏇轉磁場軌跡為目的,一次生成三相調製波形,以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用後又有所改進,即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環,以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多,且沒有引入轉矩的調節,所以系統性能沒有得到根本改善。

第三代
矢量控制(VC)方式

矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉子磁場定向鏇轉變換,等效成同步鏇轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機的勵磁電流;It1相當於與轉矩成正比的電樞電流),然後模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經坐標變換,實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際套用中,由於轉子磁鏈難以準確觀測,系統特性受電動機參數的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量鏇轉變換較複雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

第四代
直接轉矩控制(DTC)方式

1985年,德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,並以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。該技術已成功地套用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,因而省去了矢量鏇轉變換中的許多複雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

矩陣式交—交控制方式

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網,即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應運而生。由於矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節,從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統的功率密度大。該技術雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是:

1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現無速度感測器方式;

2、自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型,對電機參數自動識別;

3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制;

4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號,對逆變器開關狀態進行控制。

矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩回響(<2ms),很高的速度精度(±2%,無PG反饋),高轉矩精度(<+3%);同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度,尤其在低速時(包括0速度時),可輸出150%~200%轉矩。

VVC的控制原理:

VVC的控制原理是將矢量調製的原理套用於固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個改善了的電機模型上,該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。

因為有功和無功電流成分對於控制系統來說都是很重要的,控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ範圍內的動態性能,而在標準的PWMU/F驅動中0-10HZ範圍一般都存在著問題。

利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關模式,可使氣隙轉矩的脈動很小(與使用同步PWM的變頻器相比)。

發展

歷史

變頻技術誕生背景是交流電機無級調速的廣泛需求。傳統的直流調速技術因體積大故障率高而套用受限。

20世紀60年代以後,電力電子器件普遍套用了晶閘管及其升級產品。但其調速性能遠遠無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術企業開始批量化生產變頻器,開啟了變頻器工業化的新時代。

20世紀70年代開始,脈寬調製變壓變頻(PWM-VVVF)調速的研究得到突破,20世紀80年代以後微處理器技術的完善使得各種最佳化算法得以容易的實現。

20世紀80年代中後期,美、日、德、英等已開發國家的VVVF變頻器技術實用化,商品投入市場,得到了廣泛套用。最早的變頻器可能是日本人買了英國專利研製的。不過美國和德國憑藉電子元件生產和電子技術的優勢,高端產品迅速搶占市場。

步入21世紀後,國產變頻器逐步崛起,現已逐漸搶占高端市場。上海和深圳成為國產變頻器發展的前沿陣地,湧現出了像匯川變頻器、英威騰變頻器、安邦信變頻器、歐瑞變頻器等一批知名國產變頻器。其中安邦信變頻器成立於1998年,是我國最早生產變頻器的廠家之一。十幾年來,安邦信人以渾厚的文化底蘊作基石,支撐著成長,企業較早通過TUV機構ISO9000質量體系認證,被授予“國家級高新技術企業”,多年被評為“中國變頻器用戶滿意十大國內品牌”。

過程

直流電動拖動和交流電動機拖動先後生於19世紀,距今已有100多年的歷史,並已成為動力機械的主要驅動裝置。由於當時的技術問題,在很長的一個時間內,需要進行調速控制的拖動系統中則基本上採用的是直流電動機。

直流電動機存在以下缺點是由於結構上的原因:

1、由於直流電動機存在換向火花,難以套用於存在易燃易爆氣體的惡劣環境;

2、需要定期更換電刷和換向器,維護保養困難,壽命較短;

3、結構複雜,難以製造大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。

相關問答

變頻器

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。

PWM和PAM的不同點

PWM是英文PulseWidthModulation(脈衝寬度調製)縮寫,按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度,以調節輸出量和波形的一種調製方式。PAM是英文PulseAmplitudeModulation(脈衝幅值調製)縮寫,是按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度,以調節輸出量值和波形的一種調製方式。

3、電壓型與電流型有什麼不同?

變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流迴路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流迴路濾波是電感。

4、為什麼變頻器的電壓與頻率成比例的改變?

任何電動機的電磁轉矩都是電流和磁通相互作用的結果,電流是不允許超過額定值的,否則將引起電動機的發熱。因此,如果磁通減小,電磁轉矩也必減小,導致帶載能力降低。

由公式E=4.44*K*F*N*Φ可以看出,在變頻調速時,電動機的磁路隨著運行頻率fX是在相當大的範圍內變化,它極容易使電動機的磁路嚴重飽和,導致勵磁電流的波形嚴重畸變,產生峰值很高的尖峰電流。

因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,使電動機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節能型變頻器。

5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對於變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降,那么電流是否增加?

頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。

6、採用變頻器運轉時,電機的起動電流、起動轉矩怎樣?

採用變頻器運轉,隨著電機的加速相應提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為額定電流6~7倍,因此,將產生機械電氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動轉矩為70%~120%額定轉矩;對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器,起動轉矩為100%以上,可以帶全負載起動。

7、V/f模式是什麼意思?

頻率下降時電壓V也成比例下降,這個問題已在回答4說明。V與f的比例關係是考慮了電機特性而預先決定的,通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性,可以用開關或標度盤進行選擇。

8、按比例地改V和f時,電機的轉矩如何變化?

頻率下降時完全成比例地降低電壓,那么由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以採用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法。

9、在說明書上寫著變速範圍60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎?

在6Hz以下仍可輸出功率,但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件,最低使用頻率取6Hz左右,此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種為0.5~3Hz。。

10、對於一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定,是否可以?

通常情況下時不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變,大體為恆功率特性,在高速下要求相同轉矩時

11、所謂開環是什麼意思?

給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG),將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的,稱為“閉環”,不用PG運轉的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環方式,也有的機種利用選件可進行PG反饋.無速度感測器閉環控制方式是根據建立的數學模型根據磁通推算電機的實際速度,相當於用一個虛擬的速度感測器形成閉環控制。

12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦?

開環時,變頻器即使輸出給定頻率,電機在帶負載運行時,電機的轉速在額定轉差率的範圍內(1%~5%)變動。對於要求調速精度比較高,即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合,可採用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。

13、如果用帶有PG的電機,進行反饋後速度精度能提高嗎?

具有PG反饋功能的變頻器,精度有提高。但速度精度的值取決於PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。

14、失速防止功能是什麼意思?

如果給定的加速時間過短,變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過過電流而跳閘,運轉停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉,就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。

15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種,和加減速時間共同給定的機種,這有什麼意義?

加減速可以分別給定的機種,對於短時間加速、緩慢減速場合,或者對於小型工具機需要嚴格給定生產節拍時間的場合是適宜的,但對於風機傳動等場合,加減速時間都較長,加速時間和減速時間可以共同給定。

16、什麼是再生制動?

電動機在運轉中如果降低指令頻率,則電動機變為異步發電機狀態運行,作為制動器而工作,這就叫作再生(電氣)制動。

17、是否能得到更大的制動力?

從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中,由於電容器的容量和耐壓的關係,通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元,可以達到50%~100%。

18、請說明變頻器的保護功能?

保護功能可分為以下兩類:

(1)檢知異常狀態後自動地進行修正動作,如過電流失速防止,再生過電壓失速防止。

(2)檢知異常後封鎖電力半導體器件PWM控制信號,使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。

19、為什麼用離合器連線負載時,變頻器的保護功能就動作?

用離合器連線負載時,在連線的瞬間,電機從空載狀態向轉差率大的區域急劇變化,流過的大電流導致變頻器過電流跳閘,不能運轉。

20、在同一工廠內大型電機一起動,運轉中變頻器就停止,這是為什麼?

電機起動時將流過和容量相對應的起動電流,電機定子側的變壓器產生電壓降,電機容量大時此壓降影響也大,連線在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時保護功能(IPE)動作,造成停止運轉。 21、什麼是變頻解析度?有什麼意義?

對於數字控制的變頻器,即使頻率指令為模擬信號,輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻解析度。變頻解析度通常取值為0.015~0.5Hz.例如,解析度為0.5Hz,那么23Hz的上面可變為23.5、24.0Hz,因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對於像連續卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下,如果解析度為0.015Hz左右,對於4級電機1個級差為1r/min以下,也可充分適應。另外,有的機種給定解析度與輸出解析度不相同。

22、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。

變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的,上下的關係對通風也是重要的,因此,對於單元型在盤內、掛在牆上的都取縱向位,儘可能垂直安裝。

23、不採用軟起動,將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以?

在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流(6~7倍額定電流),由於變頻器切斷過電流,電機不能起動。

24、電機超過60Hz運轉時應注意什麼問題?

超過60Hz運轉時應注意以下事項:

(1)機械和裝置在該速下運轉要充分可能(機械強度、噪聲、振動等)。

(2)電機進入恆功率輸出範圍,其輸出轉矩要能夠維持工作(風機、泵等軸輸出功率於速度的立方成比例增加,所以轉速少許升高時也要注意)。

(3)產生軸承的壽命問題,要充分加以考慮。

(4)對於中容量以上的電機特別是2極電機,在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。

根據減速機的結構和潤滑方式不同,需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為最大極限,採用油潤滑時,在低速下連續運轉關係到齒輪的損壞等。

26、變頻器能用來驅動單相電機嗎?可以使用單相電源嗎?

基本上不能用。對於調速器開關起動式的單相電機,在工作點以下的調速範圍時將燒毀輔助繞組;對於電容起動或電容運轉方式的,將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相,但對於小容量的,也有用單相電源運轉的機種。

27、變頻器本身消耗的功率有多少?

它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關,但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據此可推算損耗,但內藏再生制動式(FR-K)變頻器,如果把制動時的損耗也考慮進去,功率消耗將變大,對於操作盤設計等必須注意。

28、為什麼不能在6~60Hz全區域連續運轉使用?

一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻,若速度降低則冷卻效果下降,因而不能承受與高速運轉相同的發熱,必須降低在低速下的負載轉矩,或採用容量大的變頻器與電機組合,或採用專用電機。 29、使用帶制動器的電機時應注意什麼?

制動器勵磁迴路電源應取自變頻器的輸入側。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作,將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出後再使制動器動作。

30、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機,電機卻不動,請說明原因。

變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器,由於其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動,作為對策,請將電容器拆除後運轉,至於改善功率因數,在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。

31、變頻器的壽命有多久?

變頻器雖為靜止裝置,但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件,如果對它們進行定期的維護,可望有10年以上的壽命。

32、變頻器內藏有冷卻風扇,風的方向如何?風扇若是壞了會怎樣?

對於小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種,風的方向是從下向上,所以裝設變頻器的地方,上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有,變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時,由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護

33、濾波電容器為消耗品,那么怎樣判斷它的壽命?

作為濾波電容器使用的電容器,其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少,定期地測量靜電容量,以達到產品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。

34、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。

應基本收藏在盤內,問題是採用全封閉結構的盤外形尺寸大,占用空間大,成本比較高。其措施有:

(1)盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱;

(2)利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積;

35、變頻器直流電抗器的作用是什麼?

減小輸入電流的高次諧波干擾,提高輸入電源的功率因數。

36、變頻器附屬檔案正弦濾波器有什麼作用?

正弦濾波器允許變頻器使用較長的電機電纜運行,也適用於在變頻器與電機之間有中間變壓器的迴路。

37、變頻器的給定電位器的電阻值多大?

變頻器的給定電位器的阻值一般為1KΩ至10KΩ。

38、為什麼變頻器不能用作變頻電源?

變頻電源的整個電路由交流一直流一交流一濾波等部分構成,因此它輸出的電壓和電流波形均為純正的正弦波,非常接近理想的交流供電電源。可以輸出世界任何國家的電網電壓和頻率。而變頻器是由交流一直流一交流(調製波)等電路構成的,變頻器標準叫法應為變頻調速器。其輸出電壓的波形為脈衝方波,且諧波成分多,電壓和頻率同時按比例變化,不可分別調整,不符合交流電源的要求。原則上不能做供電電源的使用,一般僅用於三相異步電機的調速。

39、變頻器有哪些干擾方式及一般如何處理?

傳播方式:

(1)輻射干擾;

(2)傳導干擾

抗干擾措施:對於通過輻射方式傳播的干擾信號,主要通過布線以及對放射源和對被干擾的線路進行禁止的方式來削弱。對於通過線路傳播的干擾信號,主要通過在變頻器輸入輸出側加裝濾波器,電抗器或磁環等方式來處理。具體方法及注意事項如下:

(1)信號線與動力線要垂直交叉或分槽布線。

(2)不要採用不同金屬的導線相互連線。

(3)禁止管(層)應可靠接地,並保證整個長度上連續可靠接地。

(4)信號電路中要使用雙絞線禁止電纜。

(5)禁止層接地點儘量遠離變頻器,並與變頻器接地點分開。

(6)磁環可以在變頻器輸入電源線和輸出線上使用,具體方法為:輸入線一起朝同一方向繞4圈,而輸出線朝同一方向繞3圈即可。繞線時需注意,儘量將磁環靠近變頻器。

(7)一般對被干擾設備儀器,均可採取禁止及其它抗干擾措施。

40、想提高原有輸送帶的速度,以80Hz運轉,變頻器的容量該怎樣選擇?

輸送帶消耗的功率與轉速成正比,因此若想以80HZ運行,變頻器和電機的功率都要按照比例增加為80HZ/50HZ,即提高60%容量。

41、採用PWM和VVC+的區別是什麼?

在VVC中,控制電路用一個數學模型來計算電機負載變化時的最佳的電機勵磁,並對負載加以補償。此外集成於ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導體器件(IGBTS)的最佳開關時間。

決定開關時間要遵循以下原則:

1.數值上最大的一相在1/6個周期(60°)內保持它的正電位或負電位不變。

2.其它兩相按比例變化,使輸出線電壓保持正弦並達到所需的幅值。

與正弦控制PWM不同,VVC是依據所需輸出電壓的數字量來工作的。這能保證變頻器的輸出達到電壓的額定值,電機電流為正弦波,電機的運行與電機直接接電時一樣。

由於在變頻器計算最佳的輸出電壓時考慮了電機的常數(定子電阻和電感),所以可得到最佳的電機勵磁。

因為變頻器連續地檢測負載電流,變頻器就能調節輸出電壓與負載相匹配,所以電機電壓可適應電機的類型,跟隨負載的變化。

變頻器的選用

選用變頻器的類型,按照生產機械的類型、調速範圍、靜態速度精度、起動轉矩的要求,決定選用那種控制方式的變頻器最合適。所謂合適是既要好用,又要經濟,以滿足工藝和生產的基本條件和要求。

1.需要控制的電機及變頻器自身

1)電機的極數。一般電機極數以不多於(極為宜,否則變頻器容量就要適當加大。2)轉矩特性、臨界轉矩、加速轉矩。在同等電機功率情況下,相對於高過載轉矩模式,變頻器規格可以降額選取。3)電磁兼容性。為減少主電源干擾,使用時可在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器,或安裝前置隔離變壓器。一般當電機與變頻器距離超過50m時,應在它們中間串入電抗器、濾波器或採用禁止防護電纜 。

2.變頻器功率的選用

系統效率等於變頻器效率與電動機效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時,則系統效率才較高[1]。從效率角度出發,在選用變頻器功率時,要注意以下幾點:

1)變頻器功率值與電動機功率值相當時最合適,以利變頻器在高的效率值下運轉。2)在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時,則變頻器的功率要儘可能接近電動機的功率,但應略大於電動機的功率。3)當電動機屬頻繁起動、制動工作或處於重載起動且較頻繁工作時,可選取大一級的變頻器,以利用變頻器長期、安全地運行。4)經測試,電動機實際功率確實有富餘,可以考慮選用功率小於電動機功率的變頻器,但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。5)當變頻器與電動機功率不相同時,則必須相應調整節能程式的設定,以利達到較高的節能效果 。

3變頻器箱體結構的選用

變頻器的箱體結構要與環境條件相適應,即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸鹼度、腐蝕性氣體等因素。常見有下列幾種結構類型可供用戶選用:1)敞開型IPOO型本身無機箱,適用裝在電控箱內或電氣室內的屏、盤、架上,尤其是多台變頻器集中使用時,選用這種型式較好,但環境條件要求較高;2)封閉型IP20型適用一般用途,可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場合;3)密封型IP45型適用工業現場條件較差的環境;4)密閉型IP65型適用環境條件差,有水、塵及一定腐蝕性氣體的場合 。

4變頻器容量的確定

合理的容量選擇本身就是一種節能降耗措施。根據現有資料和經驗,比較簡便的方法有三種:1)電機實際功率確定發。首先測定電機的實際功率,以此來選用變頻器的容量。2)公式法。當一台變頻器用於多台電機時,應滿足:至少要考慮一台電動機啟動電流的影響,以避免變頻器過流跳閘。3)電機額定電流法變頻器。變頻器容量選定過程,實際上是一個變頻器與電機的最佳匹配過程,最常見、也較安全的是使變頻器的容量大於或等於電機的額定功率,但實際匹配中要考慮電機的實際功率與額定功率相差多少,通常都是設備所選能力偏大,而實際需要的能力小,因此按電機的實際功率選擇變頻器是合理的,避免選用的變頻器過大,使投資增大。對於輕負載類,變頻器電流一般應按1.1N(N為電動機額定電流)來選擇,或按廠家在產品中標明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機功率來選擇。

5主電源

1)電源電壓及波動。應特別注意與變頻器低電壓保護整定值相適應,因為在實際使用中,電網電壓偏低的可能性較大。2)主電源頻率波動和諧波干擾。這方面的干擾會增加變頻器系統的熱損耗,導致噪聲增加,輸出降低。3)變頻器和電機在工作時,自身的功率消耗。在進行系統主電源供電設計時,兩者的功率消耗因素都應考慮進去 。

發展方向

1:整個高壓變頻器市場沒有出現持續的爆發式的增長,但我國變頻器品牌已經涵蓋了幾乎所有領域,而且相對國際品牌有性價比優勢。內資高壓變頻器的市場占比已經超過55%.從企業排名看,合康變頻增長13.2%,市場占比13%,已經躋身行業首位的位置;利德華福市場占比12%、西門子占比11%、ABB占比9%、東方日立占比5%.國電四維發展速度較快,2012年增長44%,行業占比接近5%.

2:中國中高壓變頻器市場具有廣闊的發展空間,隨著市場的擴大和用戶端需求的多樣化,國內變頻器產品的功能在不斷完善和增加,集成度和系統化越來越高。

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