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變頻器的概述與應(yīng)用及其常見問題的處理
資源天下 2018/2/23 15:02:21
摘要：變頻器在交流拖動系統(tǒng)應(yīng)用中呈現(xiàn)優(yōu)良的控制性，可以實現(xiàn)軟起動和無級調(diào)速，進(jìn)行加減速控制，使電動機獲得高性能，而且具有顯著的節(jié)能效果。所以應(yīng)用變頻調(diào)速可以提高生產(chǎn)機械的控制精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。因此變頻器近年來在工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用。
一、變頻器的概念及組成
1、變頻器的概念
變頻器是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。此外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。過去，變頻器一般被包含在電動發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器等電氣設(shè)備中。隨著半導(dǎo)體電子設(shè)備的出現(xiàn)，人們已經(jīng)可以生產(chǎn)完全獨立的變頻器。
2、變頻器主要是由主電路、控制電路組成。
1）、主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)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，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)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(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
（1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運轉(zhuǎn)。（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采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(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。
（3）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(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)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(guān)時間和電壓波形。
2）、控制電路是給異步電動機供電壓的主電路提供控制信號的回路，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(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護(hù)電路”組成。
（1）運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)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：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)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的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。（5）保護(hù)電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)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，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
二、變頻器的選型
選用變頻器要按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器。通常負(fù)載有三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。因此選用變頻器首先要搞清電動機所帶負(fù)載的性質(zhì)。不同負(fù)載類型，選不同類型的變頻器。并且兩者功率要相互匹配。良好的選型是保證變頻器長周期安全運行的前提。
三、變頻器推廣應(yīng)用
變頻器在交流電機拖動應(yīng)用中，其優(yōu)勢有目共睹。但是一些企業(yè)在新上和改建項目過程中往往對變頻器的應(yīng)用不予考慮，其中設(shè)備投資高是主要原因，主觀認(rèn)為電動機控制采用傳統(tǒng)的控制方式能夠節(jié)省不小的投資，這種觀念實際上進(jìn)入了一個誤區(qū)。傳統(tǒng)控制方式一般采用星-角轉(zhuǎn)換和自藕變壓器啟動，從控制端到電動機之間需要兩條電纜，在中等規(guī)模以上企業(yè)由于電動機的控制均是集中控制，那么電纜大都有一定的長度。所以變頻器與傳統(tǒng)控制方式相比，雖然設(shè)備投資高，但是節(jié)約了一條電纜，而且近年來電纜的價格一直在走高，因此55KW以上電機采用變頻器控制的投資和傳統(tǒng)控制方式相近，且技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量都已成熟。另外其良好的節(jié)能性能，有很高投資回報率。在風(fēng)機、水泵等負(fù)載上使用兩年就能收回投資，直接經(jīng)濟效益明顯。還有變頻器的軟啟動性能對泵類機械設(shè)備的沖擊磨損小，可延長機械設(shè)備的檢修周期及使用壽命，間接經(jīng)濟效益也是十分突出的。這方面的普及率還是非常低，應(yīng)用推廣緩慢，除了技術(shù)、觀念和意識保守，設(shè)計、技術(shù)改造理念上的延襲陳舊，是阻礙發(fā)展的主要原因。應(yīng)該采取措施打破阻礙發(fā)展的瓶頸，使變頻器優(yōu)良性能得到普遍應(yīng)用。
四、變頻器的運行環(huán)境即安裝要點
變頻器屬精密電子裝置，所以溫度、灰塵與潮濕也對其壽命影響較大。變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求－10℃~+50℃，良好的運行工作環(huán)境，可降低變頻器的故障率，延長變頻器的壽命。安裝接線，變頻器輸入端加裝空（未完，下一頁）
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