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变频器的合理选用及其控制方式
xiao_xiao1 发表于 2009/3/25 16:21:38 428 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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摘 要:随着电力电子技术的不断进步，变频器在电力拖动领域中得到了广泛应用。采用变频 器调速可以提高机械的控制精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，使交流拖 动系统具有优良的控制性能，从而实现了能源的节约。而变频器的合理选用是实现这些功能的基本 条件，其控制方式又是决定变频器使用性能的关键所在。
关键词:变频器；额定参数；选型；容量的确定；控制方式
1 变频器的合理选用
1．1 变频器的类别
变频器的类别有多种，按照变流环节的不同，可 分为交一直一交变频器和交一交变频器。交一交变 频器由于没有中间环节，变换效率高，但其连续可调 的频率范围窄，故主要用于容量较大的低速拖动系 统中；交一直一交变频器由于把直流电逆变成交流 电的环节较易控制，在频率的调节范围以及变频后 电动机的特性等方面，都具有明显的优势，目前迅速 普及应用的主要是这一种。按电压的调制方式分为 SPWM和PAM变频器，中、小容量的通用变频器 几乎全部采用SPWM变频器。按直流电路的储能环 节分为电压型和电流型变频器，中、小容量的通用变 频器以电压型变频器为主。按输入电源的相数分为 三进三出变频器和单进三出变频器，大多数变频器 均为三进三出变频器，单进三出变频器主要用于容 量较小的家用电器。
1．2变频器的额定参数
1)输入侧的额定电压。输入电压、相数及频率。 输入电压的允许波动范围规定为士10%或一15%～ +10 %；频率的允许波动范围通常规定为士5 %。
2)输出侧的额定数据。输出的最大电压(额定 电压Un)、额定电流In、额定容量Sn、配用电动机容 量Pn、过载能力(大多数规定为150％，1 min)。
3)输出频率指标。变频器能够输出的频率范围(最小频率和最大频率)、输出频率的准确度和频率分辨率。
1．3变频器选型
变频器不是在任何情况下都能正常使用，有必 要对负载、环境要求和变频器有更多的了解。
1)选型时需明确以下几点。
a)采用变频的目的：恒压控制或恒流控制等。
b)变频器的负载类型：特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
c)变频器与负载的匹配问题：(1)电压匹配：变频器的额定电压与负载的额 定电压相符。(2)电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。(3)转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时，有可能发生。
d)在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因 此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
e)长期低速运转，由于电机发热量较高，风扇 冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式或 改用6级电机，使电机运转在较高频率附近。
f)变频器安装地点必需符合标准环境的要求， 否则容易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50m，若需更长的距离，则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。
2)负载类型和变频器的选择。电动机所带的负载不一样，对变频器的要求也不一样。
a)风机和水泵是最普通的负载：变频器的容量 等于电动机容量即可(空压机、深水泵、泥沙泵、快速 变化的音乐喷泉需加大容量)。b)起重机类负载：这 类负载的特点是启动时冲击电流很大，选择变频器 时要有一定余量，同时，在重物下放时，会有能量回 馈，因此需使用制动单元或采用共用母线方式。c) 不均衡负载：有的负载时轻、时重，此时应按照负载的情况来选择变频器容量，例如轧钢机、粉碎机、搅 拌机等。d)大惯性负载：由于惯性很大，启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈。应该选用容量稍 大的变频器来加快启动，避免振荡。配合制动单元消除回馈电能。如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑。
3)变频器容量的确定。合理的容量选择本身就 是一种节能降耗措施。选择变频器容量时，变频器的 额定电流是一个关键量，变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。变频器的运行一般有以下几种方式。
a)连续运转时所需的变频器容量的计算。由于变频器传给电动机的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时电流要大，因此须将变频器的容量留有适 当的余量。此时，变频器应同时满足以下3个条件： 择变频器时，变频器的容量可以适当缩小。
b)加减速时变频器容量的选择。变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定的。一般 情况下，对于短时的加减速而言，变频器允许达到额定输出电流的130 9，5～150 9，5(视变频器容量)，因此，在短时加减速时的输出转矩也可以增大；反之， 如只需要较小的加减速转矩时，也可降低选择变频器的容量。由于电流的脉动原因，此时应将变频器的最大输出电流降低10％后，再进行选定。
c)频繁加减速运转时变频器容量的选定。根据 加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下 式确定：