变频器调速装置的使用分析

2022-05-09

简要介绍了逆变器的工作原理和基本性能，详细描述了逆变器在应用和选型过程中的注意事项以及如何根据负载性质确定逆变器的型号。

异步电动机是电力、化工等生产企业最重要的动力设备。作为高耗能设备，其输出功率不能随负载成比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电机消耗的能量变化不大，导致很大的能量损失。近年来，随着变频器生产技术的成熟和变频器应用的日益广泛，利用变频器对电机电源进行技术改造已成为企业节能降耗、提高效率的重要手段。

1变频调速原理

n=60 f(1－s)/p (1）

其中n——异步电机转速；

f——异步电动机频率；

s——电机转差；

p——电机极对

从公式(1）可以看出，转速n与频率f成正比，只要改变频率f就可以改变电机的转速。，电机调速范围很广，变频调速就是通过改变电机电源的频率来实现调速的。

变频器主要采用AC-DC-AC方式。直流电源，然后将直流电源转换成频率和电压可控的交流电源给电机供电。逆变器的电路一般由整流器、中间直流环节、逆变器和控制4部分组成。整流部分为三相桥式逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

2次谐波抑制

变频器使用中的突出问题是谐波干扰。变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。虽然变频器厂家采取措施控制变频器谐波，但谐波仍然是变频器选型和使用中最重要的问题。

逆变器的输出电压包含基波以外的其他谐波。低次谐波通常对电机负载的影响较大，引起转矩脉动，而高次谐波增加了变频器输出电缆的漏电流，使电机输出不足，因此变频器输出的高次谐波和低次谐波分别为高低都有。它必须被压制。

由于逆变器的整流部分采用了二极管不可控桥式整流电路，而中间滤波部分采用了大电容作为滤波，整流的输入电流其实就是电容的充电电流，比较陡脉冲波具有很大的谐波分量。为消除谐波，主要采取以下对策：

一个。增加逆变器电源的内部阻抗 正常情况下，电源的内部阻抗可以起到缓冲逆变器直流滤波电容的无功功率的作用。这个内部阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量小于逆变器容量时，内部阻抗值较大，谐波含量较小；供电能力相对变频。逆变器容量越大，内部阻抗值越小，谐波含量越大。因此，在为逆变器选择电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。

b.电抗器安装的安装 电抗器实际上从外部增加了逆变器电源的内部阻抗。在逆变器交流侧或直流侧安装电抗器或同时安装以抑制谐波电流。

c.变压器多相运行通常是整流部分为6脉波整流，所以产生的谐波较大。应用变压器多相运行，若将两台相角相差30°的Y-△和△-△组合成12脉波整流器，可降低谐波电流，达到抑制谐波的效果. .

d。调整逆变器的载波比，提高逆变器的载波比，可以有效抑制低次谐波。

e。应用滤波滤波器可以检测逆变器谐波电流的幅值和相位，并产生与谐波电流幅值相同、相位相反的电流，从而有效地吸收和消除谐波电流。

3 负载匹配

3.1平方转矩负载

风机、泵类负载是工业领域应用最为广泛的设备，而变频器在此类负载中应用最为广泛。它是平方转矩负载。一般来说，U/f=const控制方式的逆变器基本可以满足这类负载的要求。下面根据此类逆变器的主要特点，介绍选型时需要注意的问题。

3.1.1避免过载

风机和水泵一般不易过载。选择变频器容量时，要保证略大于或等于电机容量，同时所选变频器的过载能力也较低，一般达到120%，1min。但在选择和预置变频器功能参数时要注意，由于负载的阻力矩与转速的平方成正比，当运行频率高于电机额定频率时，负载的阻力矩会超过额定力矩，使电机过载。因此，必须严格控制最高运行频率不超过电机的额定频率。

3.1.2 变频器启动/停止时加减速时间的匹配

由于风机和水泵的负载转动惯量比较大，其启动和停止时变频器的加速时间和减速时间的匹配是一个非常重要的问题。在变频器的选择和应用中，应根据负载参数计算变频器的加速时间和减速时间，选择最短的时间，使变频器启动时不发生过流跳闸，变频器启动时不发生过压跳闸。减速。 但有时在生产过程中，对风机、水泵的启动时间要求非常严格。如果以上计算的时间不能满足要求，则需要重新设计和选择逆变器。

3.1.3避免共振

由于变频器是通过改变电机的电源频率来改变电机转速来达到节能效果的，所以有可能某个电机转速与负载轴系的谐振点和谐振频率重合，导致负载轴系统不能承受的振动，有时会导致设备停机或设备损坏。负载轴系统的共振频率通过设置跳跃频率点和宽度来避免系统的共振现象。

3.1.4 保压和水锤效应

在泵负载实际运行过程中，容易出现保压和水锤效应，因此在选择变频器时，应针对此问题单独设置该功能。

一个。保压泵型负载在低速运行时，由于出口门关闭，压力升高，导致泵气蚀。设置变频器功能时，通过限制变频器的最低频率来限制泵流量临界点的最低转速，避免此类现象的发生。

b.当水锤效应泵的负载突然被切断时，由于泵管路中液体的重力作用，它会倒流。如果单向阀不严或没有单向阀变频器能耗管理，会导致电机反转，逆变器会因电机发电而出现故障或烧毁。在变频器系统设计中，应按减速曲线停止变频器，并在电机完全停止后断开主电路，或设置“断电减速停止”功能避免此现象发生.

3.2个恒转矩负载

带式输送机是恒转矩负载的典型示例。恒转矩负载的基本特点是在一定负载下，负载阻力矩取决于皮带与滚筒之间的摩擦阻力和滚筒的半径。这种负载转矩与调速器的快慢无关，所以在调速过程中，负载的阻转矩保持不变。在为恒转矩负载选择变频调速系统时，除常规要求外，还应选择变频器的控制方式。

一个。负载的调速范围。在调速范围不大的情况下，选择V/F控制方式较简单的变频器。当调速范围很大时，应考虑带反馈的矢量控制方式。

b.对于恒转矩负载，负载电阻转矩只有在负载不变时才保持不变，而当负载变化时，转矩仍随负载变化。当转矩波动范围不大时，可选择比较简单的V/F控制方式变频器，但对于转矩波动范围大的负载，应考虑无反馈矢量控制方式。

c。如果负载对机械特性要求不高，可以考虑选择V/F控制方式更简单的变频器，在要求较高的情况下，必须采用反馈矢量控制方式。