變頻器的基本結(jié)構(gòu)與選擇

1、變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器的基本結(jié)構(gòu) 各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的通用變頻器，其主電路結(jié)構(gòu)和控制電路并不完全相同，但基本的構(gòu)造原理和主電路連接方式以及控制電路的基本功能都大同小異。下圖所示為通用變頻器結(jié)構(gòu)原理示意圖。 主要包括三個(gè)部分：一是主電路接線(xiàn)端，包括接工頻電網(wǎng)的輸入端（R、S、T），接電動(dòng)機(jī)的頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的輸出端（U、V、W）；二是控制端子，包括外部信號(hào)控制端子、變頻器工作狀態(tài)指示端子、變頻器與微機(jī)或其他變頻器的通信接口；三是操作面板，包括液晶顯示屏和鍵盤(pán)。 變頻器外觀結(jié)構(gòu)圖 ABB公司ACS600變頻器結(jié)構(gòu)圖 通用變頻器由主電路和控制電路組成，其基本構(gòu)成如下圖所示。其中，給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)

2、頻電源的電力變換部分稱(chēng)為主電路，主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱(chēng)平波回路）和逆變器等。通用變頻器的基本構(gòu)成通用變頻器的基本構(gòu)成 1）整流器。電網(wǎng)側(cè)的變流器為整流器，它的作用是把工頻電源變換成直流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過(guò)壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入到整流橋的輸入端。壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)的作用是吸收交流電網(wǎng)浪涌過(guò)電壓，從而避免浪涌侵入，導(dǎo)致過(guò)電壓而損壞變頻器。整流電路按其控制方式可以是直流電壓源，也可以是直流電流源。電壓型變頻器的整流電路屬于不可控整流橋直流電壓源，當(dāng)電源線(xiàn)電壓為380V時(shí)，整流器件的最大反向電壓一般為1000V，最大整流電流為通用變頻器額定電流的2倍。智能功率模塊的安裝與應(yīng)用 當(dāng)將IPM模塊

3、安裝到散熱器上時(shí)，操作時(shí)應(yīng)避免安裝受力不均勻。推薦使用平面度在150m或更小的散熱器，并避免單邊應(yīng)力過(guò)緊，要嚴(yán)格遵照如圖2-62所示的推薦的螺釘安裝擰轉(zhuǎn)順序操作，如果模塊受力不均，會(huì)導(dǎo)致模塊陶瓷絕緣破裂，致使模塊損壞或留下潛在的故障隱患。不要將端子和螺釘擰得過(guò)緊，在模塊產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)中一般會(huì)提供最大轉(zhuǎn)矩值，在安裝過(guò)程中為了符合指定力矩值，必須使用力矩扳手。力最大限度地使基板與散熱器接觸以利于傳熱，散熱器表面必須具有句皿或更小的表面光潔度，并應(yīng)在傳熱界面使用導(dǎo)熱硅膠。選擇使用的硅膠應(yīng)能在工作溫度內(nèi)性能穩(wěn)定，并且保證在裝置壽命期內(nèi)性能不發(fā)生變化。 圖（a）所示是兩點(diǎn)安裝型，預(yù)擰緊順序?yàn)?，最終擰緊順序

4、為；圖（b）所示是四點(diǎn)安裝型，預(yù)擰緊順序?yàn)椋罱K擰緊順序?yàn)椤?2）逆變器。負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所需求頻率的交流功率。逆變器最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體主開(kāi)關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。通過(guò)有規(guī)律地控制逆變器中主開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。 中間直流環(huán)節(jié)實(shí)際上是中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，另一個(gè)作用是承擔(dān)對(duì)整流電路輸出進(jìn)行濾波，以減少電壓或電流的波動(dòng)。此外，由于異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，在直流中間電路中還設(shè)有制動(dòng)電阻及其他輔助電路，這就是直流中間電路的作用。電壓型變頻器的直流中間電路的主要元器件是大容量電解電容，而電流型變頻器則主要

5、由大容量電感器組成。 控制電路常由運(yùn)算電路，檢測(cè)電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路，驅(qū)動(dòng)電路和制動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制，以及完成各種保護(hù)功能等。 通用變頻器中的制動(dòng)電路是為了滿(mǎn)足異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要而設(shè)置的 ，對(duì)于大、中容量的通用變頻器來(lái)說(shuō)，為了節(jié)約能源，一般采用電源再生單元將上述能量回饋給供電電源。而對(duì)于小容量通用變頻器來(lái)說(shuō)，則通常采用制動(dòng)電路，將異步電動(dòng)機(jī)反饋回來(lái)的能量在制動(dòng)電路上消耗掉。 變頻器的分類(lèi)變頻器的分類(lèi) 通用變頻器按其主電路結(jié)構(gòu)形式可分為交-交變頻器和交-直-交變頻器，如果主電路中沒(méi)有直流中間環(huán)節(jié)的稱(chēng)為交-交變頻器，有直流中間環(huán)節(jié)的稱(chēng)為

6、交-直-交變頻器。按其工作方式有電壓型變頻器和電流型變頻器；按其逆變器開(kāi)關(guān)方式有PAM（Pulse Amplitude Modulation，脈沖振幅調(diào)制）控制方式、PWM（Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）控制方式和高頻載波SPWM（Sinusoidal PWM，正弦脈寬調(diào)制）控制方式三種；按其逆變器控制方式有U/f控制方式、轉(zhuǎn)差頻率控制方式、矢量控制方式、矢量轉(zhuǎn)矩控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制等。 變頻器的額定值和技術(shù)指標(biāo) 1輸入側(cè)的額定值中、小容量通用變頻器輸入側(cè)的額定值主要指電壓和相數(shù)。在我國(guó)，輸入電壓的額定值（指線(xiàn)電壓）有3相380V、3相220V（主要是進(jìn)口變頻器）和

7、單相220V（主要用于家用電容小容量變頻器）三種。此外，輸入側(cè)電源電壓的頻率一般規(guī)定為工頻50Hz或60Hz。2輸出側(cè)的額定值（1）輸出電壓UN。由于變頻器在變頻的同時(shí)也要變壓，所以輸出電壓的額定值是指輸出電壓中的最大值。（2）輸出電流IN。指允許長(zhǎng)時(shí)間輸出的最大電流，是用戶(hù)在選擇變頻器時(shí)的主要依據(jù)。（3）輸出容量 3NNNSU I （4）配用電動(dòng)機(jī)容量PN。對(duì)于變頻器說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的配用電動(dòng)機(jī)，其容量說(shuō)明如下： 1）它是根據(jù)下式估算的結(jié)果 cosNNMMPS 2）說(shuō)明書(shū)中的配用電動(dòng)機(jī)容量?jī)H對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載才是適合的，對(duì)于各種變動(dòng)負(fù)載則不適用。 （5）過(guò)載能力。變頻器的過(guò)載能力是指允許其輸出電流超

8、過(guò)額定電流的能力，大多數(shù)變頻器都規(guī)定為150% IN、1min。 變頻器的性能指標(biāo) 變頻器的性能就是通常所說(shuō)的功能，這類(lèi)指標(biāo)是可以通過(guò)各種測(cè)量?jī)x器工具在較短時(shí)間內(nèi)測(cè)量出來(lái)的，這類(lèi)指標(biāo)是IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)所規(guī)定的出廠所需檢驗(yàn)的質(zhì)量指標(biāo)。用戶(hù)選擇幾項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)就可知道變頻器的質(zhì)量高低，而不是單純看是進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)，是昂貴還是便宜。以下是變頻器的幾項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)。 （1）在0.5Hz時(shí)能輸出多大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 比較優(yōu)良的變頻器在0.5Hz時(shí)能輸出200%高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（在22kW以下30kW以上，能輸出180%的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）。具有這一性能的變頻器，可根據(jù)負(fù)載要求實(shí)現(xiàn)短時(shí)間平穩(wěn)加減速，快速響應(yīng)急變負(fù)載，及時(shí)檢測(cè)出再生

9、功率。 （2）頻率指標(biāo)。 變頻器的頻率指標(biāo)包括頻率范圍、頻率穩(wěn)定精度和頻率分辨率。 頻率范圍以變頻器輸出的最高頻率fmax和最低頻率fmin標(biāo)示，各種變頻器的頻率范圍不盡相同。通常，最低工作頻率約為0.11Hz，最高工作頻率約為200500Hz。 頻率穩(wěn)定精度也稱(chēng)頻率精度，是指在頻率給定值不變的情況下，當(dāng)溫度、負(fù)載變化，電壓波動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間工作后，變頻器的實(shí)際輸出頻率與給定頻率之間的最大誤差與最高工作頻率之比（用百分?jǐn)?shù)表示）。 例如，用戶(hù)給定的最高工作頻率例如，用戶(hù)給定的最高工作頻率fmax120Hz，頻率精度為頻率精度為0.01%，則最大誤差為：，則最大誤差為： fmax0.0001120Hz0

10、.012Hz 通常，由數(shù)字量給定時(shí)的頻率精度約比模擬量給通常，由數(shù)字量給定時(shí)的頻率精度約比模擬量給定時(shí)的頻率精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，前者通常能達(dá)到定時(shí)的頻率精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，前者通常能達(dá)到0.01%（-1050），后者通常能達(dá)到），后者通常能達(dá)到0.5%（2510）。 頻率分辨率指輸出頻率的最小改變量，即每相鄰頻率分辨率指輸出頻率的最小改變量，即每相鄰兩擋頻率之間的最小差值。兩擋頻率之間的最小差值。 例如，當(dāng)工作頻率fx25Hz時(shí)，如果變頻器的頻率分辨率為0.01Hz，則上一擋的最小頻率為： fn（250.01）Hz25.01Hz 下一擋的最大頻率為： fx（250.01）Hz24.99Hz 對(duì)于數(shù)

11、字設(shè)定式的變頻器，頻率分辨率取決于微機(jī)系統(tǒng)的性能，在整個(gè)調(diào)頻范圍（如0.5400Hz）內(nèi)是一個(gè)常數(shù)（例如0.01Hz）。對(duì)于模擬設(shè)定式，頻率的分辨率還與頻率給定電位器的分辨率有關(guān)，一般可以達(dá)到最高輸出頻率的0.05%。 4速度調(diào)節(jié)范圍控制精度和轉(zhuǎn)矩控制精度 現(xiàn)有變頻器速度控制精度能達(dá)到0.005%，轉(zhuǎn)矩控制精度能達(dá)3%。 5低轉(zhuǎn)速時(shí)的脈動(dòng)情況 低轉(zhuǎn)速時(shí)的脈動(dòng)情況是檢驗(yàn)變頻器好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。有的高質(zhì)量變頻器在1Hz時(shí)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)只有1.5r/min。下圖給出了在1Hz時(shí)幾種轉(zhuǎn)速脈沖情況的波形（最上面兩種為3.7kW時(shí)的特性）。 此外，變頻器的噪聲及諧波干擾、發(fā)熱量等都是重要的性能指標(biāo)，這些指標(biāo)與

12、變頻器所選用的開(kāi)關(guān)器件及調(diào)制頻率和控制方式有關(guān)。用IGBT和IPM制成的變頻器，由于調(diào)制頻率高，其噪聲很小，一般情況下連人的耳朵都聽(tīng)不見(jiàn)，但其高次諧波始終存在。如果采用的控制方式較好，也可減少一些諧波量。 在1Hz時(shí)變頻器輸出轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)情況 變頻器的選擇 通用變頻器的選擇，包括變頻器類(lèi)型的選擇和容量的選擇。選擇變頻器規(guī)格時(shí)應(yīng)注意根據(jù)要求采用合適的選擇方式和計(jì)算公式，根據(jù)工程實(shí)際情況確定具體調(diào)速方案，包括逆變器與電機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、整流器與逆變器的對(duì)應(yīng)關(guān)系（是否采用成組驅(qū)動(dòng)）、制動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)方式及配置規(guī)模、采用哪種控制方式等等變頻器的技術(shù)規(guī)范 在選用變頻器時(shí)，用戶(hù)通常都要查看該型號(hào)變頻器的產(chǎn)品資料，

13、每一個(gè)品牌的變頻器都有多種規(guī)格型號(hào)供選擇，一般通用變頻器的技術(shù)數(shù)據(jù)分為型號(hào)及定貨號(hào)、額定輸入/輸出參數(shù)、控制方式等，其中包括一些控制精度、控制參數(shù)、顯示模式參數(shù)、保護(hù)特性參數(shù)及環(huán)境參數(shù)等五大類(lèi)。這里介紹一下在實(shí)際工程應(yīng)用中會(huì)涉及到的有關(guān)參數(shù)的一些知識(shí)，供選型時(shí)參考。 1容量 通用變頻器的容量用所適用的電動(dòng)機(jī)功率（kW）、輸出容量（kVA）、額定輸出電流（A）表示。其中最重要的是額定電流，它是指變頻器連續(xù)運(yùn)行時(shí)輸出的最大交流電流的有效值。輸出容量決定于額定輸出電流與額定輸出電壓下的三相視在輸出功率。日本產(chǎn)的通用變頻器的額定輸入電壓往往是200V與220V、400V與440V共用不細(xì)分，變頻器的輸

14、入電源電壓常允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，因此，輸出容量一般用作衡量變頻器容量的一種輔助手段。但德國(guó)西門(mén)子公司的變頻器對(duì)電源電壓則規(guī)定得很?chē)?yán)格。 日本的各變頻器生產(chǎn)廠家在1993年達(dá)成了一個(gè)行業(yè)協(xié)議：變頻器的型號(hào)規(guī)格中均標(biāo)以所適用的電動(dòng)機(jī)最大功率數(shù)（kW）。例如，富士公司的FRN30G11S-4表示產(chǎn)品型號(hào)為FRENIC5000，標(biāo)準(zhǔn)適配電動(dòng)機(jī)容量為30kW，系列名稱(chēng)為G11S，電源電壓為400V。 變頻器所適用的電機(jī)功率（kW）是以標(biāo)準(zhǔn)的2或4極電機(jī)為對(duì)象，在變頻器的輸出額定電流以?xún)?nèi)可以傳動(dòng)的電機(jī)功率。 380V、160W以下單臺(tái)電動(dòng)機(jī)與變頻器間容量的匹配關(guān)系參考表被控交流電動(dòng)機(jī)容量（kW）變頻器輸

15、出容量（kVA）被控交流電動(dòng)機(jī)容量（kW）變頻器輸出容量（kVA）0.4，0.75222，30501.5，2.2437603.7645，551005.51075，901507.515110，13220011，152516023018.535 2輸入、輸出參數(shù) 額定輸入?yún)?shù)包括電源輸入相數(shù)、電壓、頻率、允許電壓頻率波動(dòng)范圍、瞬時(shí)低電壓允許值（相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)適配電動(dòng)機(jī)85%負(fù)載下的試驗(yàn)值）、額定輸入電流和需要的電源容量。 額定輸出參數(shù)包括通用變頻器的額定輸出電壓（不能輸出比電源電壓高的電壓）、額定輸出電流（在驅(qū)動(dòng)低阻抗的高頻電動(dòng)機(jī)等場(chǎng)合，允許輸出電流可能比額定值小）、額定過(guò)載電流倍數(shù)、額定輸出頻率等。

16、變頻器的最高輸出頻率因型號(hào)的不同而差別很大，通常有50Hz/60Hz、120Hz、240Hz、400Hz或更高，通用變頻器中大容量的大都屬于50/60Hz這一類(lèi)，而最高輸出頻率超過(guò)工頻的變頻器多為小容量。 關(guān)于輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍同樣因通用變頻器型號(hào)的不同而不同，較常見(jiàn)的有0.5400Hz。400Hz以上屬中頻。 輸出頻率的精度通常給出兩種指標(biāo)：模擬設(shè)定（如最高頻率的0.2%）和數(shù)字設(shè)定（如最高頻率的0.01%）。輸出頻率的設(shè)定分辨率通常給出三種指標(biāo)：模擬設(shè)定（如最高頻率的1/3000，例如60Hz時(shí)為0.02Hz等）、數(shù)字設(shè)定（如小于99.99Hz時(shí)為0.01Hz，大于100.0Hz時(shí)為0.1

17、Hz等）和串行通信接口鏈接設(shè)定（如最高頻率的1/20000，小于60Hz時(shí)為0.003Hz，120Hz時(shí)為0.006Hz等）。 控制參數(shù)控制參數(shù) 選用變頻器時(shí)可根據(jù)控制參數(shù)及其說(shuō)明選擇所需要的參數(shù)，并核對(duì)與自己的需要是否相符，有些參數(shù)可能用不上，可以不予考慮。 頻率上下限。通常預(yù)設(shè)的頻率上限值和下限值 跳越頻率控制。通常設(shè)定跳越點(diǎn)的個(gè)數(shù)、跳越頻率設(shè)定范圍等，主要用于避免機(jī)械共振。 瞬時(shí)過(guò)載能力。根據(jù)主回路半導(dǎo)體器件的過(guò)載能力，通用變頻器的電流瞬時(shí)過(guò)載能力常常設(shè)計(jì)成150%額定電流、1min，或120%額定電流、1min。與標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)（過(guò)載能力通常為200%左右）相比較，變頻器的過(guò)載能力較小

18、。 變頻器類(lèi)型的選擇變頻器類(lèi)型的選擇 變頻器類(lèi)型選擇的基本原則是根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行選擇。選擇方法如下： （1）風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)負(fù)載。 因?yàn)檫@類(lèi)負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)速精度沒(méi)有什么要求，故選型時(shí)通常以?xún)r(jià)廉為主要原則，選擇普通功能型通用變頻器。（2）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 多數(shù)負(fù)載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動(dòng)態(tài)性能等方面要求一般不高，例如擠壓機(jī)、攪拌機(jī)、傳送帶、廠內(nèi)運(yùn)輸電車(chē)、吊車(chē)的平移機(jī)構(gòu)、吊車(chē)的提升機(jī)構(gòu)和提升機(jī)等。選型時(shí)可選V/f控制方式的變頻器， （3）被控對(duì)象具有一定的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求。 這類(lèi)負(fù)載一般要求低速時(shí)有較硬的機(jī)械特性，才能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求。如果控制系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制，可選用具有無(wú)轉(zhuǎn)

19、速反饋矢量控制功能的變頻器。（4）被控對(duì)象具有較高的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求。 對(duì)于調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)都有較高要求以及要求高精度同步運(yùn)行等場(chǎng)合，可采用帶速度反饋的矢量控制方式的變頻器。如果控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，可選用能夠四象限運(yùn)行、V/f控制方式、具有恒轉(zhuǎn)矩功能型變頻器。例如軋鋼、造紙、塑料薄膜加工生產(chǎn)線(xiàn)這一類(lèi)對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，采用矢量控制的高性能通用變頻器，不但能很好地滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，還能降低調(diào)節(jié)器控制算法的難度。 變頻器容量的計(jì)算 選擇變頻器容量的基本原則 1 應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定電流和負(fù)載特性為依據(jù)選擇通用變頻器的額定容量 2 通用變頻器的容量多數(shù)是以kW數(shù)及相應(yīng)的額定電流標(biāo)注的

20、，對(duì)于三相通用變頻器而言，該kW數(shù)是指該通用變頻器可以適配的4極三相異步電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)功率。一般情況下，可以據(jù)此確定需要的通用變頻器容量。 選擇變頻器容量的基本原則3 由于通用變頻器輸出中包含諧波成分，其電流有所增加，應(yīng)適當(dāng)考慮加大容量。當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大1擋的通用變頻器，以利于通用變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。其次應(yīng)考慮最小和最大運(yùn)行速度極限，滿(mǎn)載低速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)可能會(huì)過(guò)熱，所選通用變頻器應(yīng)有可設(shè)定下限頻率、可設(shè)定加速和減速時(shí)間的功能，以防止低于該頻率下運(yùn)行。 4 一般風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載不宜在低于15Hz以下運(yùn)行，如果確實(shí)需要在15Hz以下長(zhǎng)

21、期運(yùn)行，需考慮電動(dòng)機(jī)的容許溫升，必要時(shí)應(yīng)采用外置強(qiáng)迫風(fēng)冷措施，即在電動(dòng)機(jī)附近外加一個(gè)適當(dāng)功率的風(fēng)扇對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，或拆除電動(dòng)機(jī)本身的冷卻扇葉，利用原扇罩固定安裝一臺(tái)小功率（如25W，三相）軸流風(fēng)機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。如果電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能滿(mǎn)足要求，宜選用通用變頻器的降轉(zhuǎn)矩U/f模式，以獲得較大的節(jié)能效果。若通用變頻器用于離心式風(fēng)機(jī)時(shí)，由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，加減速時(shí)間應(yīng)適當(dāng)加大，以避免在加減速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作或再生過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。要特別注意50Hz以上高速運(yùn)行的情況，若超速過(guò)多，會(huì)使負(fù)載電流迅速增大，導(dǎo)致燒毀設(shè)備，使用時(shí)應(yīng)設(shè)定上限頻率，限制最高運(yùn)行頻率。一、按電動(dòng)機(jī)額定電流選擇一、

22、按電動(dòng)機(jī)額定電流選擇 對(duì)于多數(shù)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，可以按照這個(gè)方式選擇變頻器規(guī)格：CN1 MIK I 式中，ICN是變頻器額定電流；IM是電動(dòng)機(jī)額定電流；K1是電流裕量系數(shù)，根據(jù)應(yīng)用情況，一般可取為1.051.15。對(duì)于K1，一般情況可取小值，在電動(dòng)機(jī)持續(xù)負(fù)載率超過(guò)80%時(shí)則應(yīng)該取大值，因?yàn)槎鄶?shù)變頻器的額定電流都是以持續(xù)負(fù)載率不超過(guò)80%來(lái)確定的。 另外，起動(dòng)停止頻繁的時(shí)候也應(yīng)該考慮取大值，這是因?yàn)槠饎?dòng)過(guò)程以及有制動(dòng)電路的停止過(guò)程電流會(huì)短時(shí)超過(guò)額定電流，頻繁起動(dòng)停止則相當(dāng)于增加了負(fù)載率。例1某110kW電動(dòng)機(jī)的額定電流為212A，取電流裕量系數(shù)為1.05，按照上式計(jì)算，可得變頻器額定電流要大于等于2

23、22.6A，可選擇某型號(hào)110kW變頻器，其額定電流為224A。 這里的裕量系數(shù)主要是為防止電動(dòng)機(jī)的功率選擇偏低、實(shí)際運(yùn)行時(shí)經(jīng)常輕微超載而設(shè)置的，這種情況對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言是允許的，但若不設(shè)置裕量系數(shù)，則會(huì)造成變頻器負(fù)擔(dān)過(guò)重而影響其使用壽命。在變頻器內(nèi)部設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定電流時(shí)不應(yīng)該考慮裕量系數(shù)，否則，變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)就不會(huì)有效了。 多數(shù)情況下，按照上式計(jì)算的結(jié)果，變頻器的功率與電動(dòng)機(jī)功率都是匹配的，不需要放大，因此在選擇變頻器時(shí)盲目把功率放大一級(jí)是不可取的，這樣會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。 二、按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇二、按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇 這個(gè)方式特別適用于技術(shù)改造工程，其計(jì)算公式為：CN2dI

24、K I 式中，K2是裕量系數(shù)，考慮到測(cè)量誤差，K2可取1.11.2，在頻繁起動(dòng)停止時(shí)應(yīng)該取大值；Id是電動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)運(yùn)行電流，指的是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流，不包括起動(dòng)、停止和負(fù)載突變時(shí)的動(dòng)態(tài)電流，實(shí)測(cè)時(shí)應(yīng)該針對(duì)不同工況作多次測(cè)量，取其中最大值。按照上式計(jì)算后，實(shí)際選擇時(shí)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器標(biāo)稱(chēng)功率不應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)額定功率的80%，二次方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器標(biāo)稱(chēng)功率不應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)額定功率的65%，如果應(yīng)用時(shí)對(duì)起動(dòng)時(shí)間有要求，則通常不應(yīng)該降低變頻器功率 【例例2】 某風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)為160kW，額定電流為289A，實(shí)測(cè)穩(wěn)定運(yùn)行電流在112148A之間變化，起動(dòng)時(shí)間沒(méi)有特殊要求。取Id148A，K21.1，按照上式計(jì)算，變頻

25、器額定電流應(yīng)不小于162.8A，可選擇某型號(hào)的90kW變頻器，額定電流為180A。但90/16056.25%，因此，實(shí)際選擇該型號(hào)110kW變頻器，110/16068.75%，符合要求。 三、按照轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力選擇 變頻器的電流過(guò)載能力通常比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力低，因此，按照常規(guī)配備變頻器時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力不能充分發(fā)揮作用。 d MCN3fIIK式中，d是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)，f是變頻器電流短時(shí)過(guò)載倍數(shù)，K3是電流/轉(zhuǎn)矩系數(shù)。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)可以從樣本查得，變頻器電流1min過(guò)載倍數(shù)為150%時(shí)，最大瞬間過(guò)載電流倍數(shù)為200%，可用的短時(shí)過(guò)載倍數(shù)可按1.61.7選取； 例3某軋鋼機(jī)飛剪機(jī)構(gòu)，

26、在空刃位置時(shí)要求低速運(yùn)行以提高定尺精度，進(jìn)入剪切位置前則要求快速加速到線(xiàn)速度與鋼材速度同步，因此需要按照轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力選擇變頻器，飛剪電動(dòng)機(jī)160kW，額定電流296A，轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)2.8。 取電流/轉(zhuǎn)矩系數(shù)為1.15，變頻器短時(shí)過(guò)載倍數(shù)為1.7，用上式計(jì)算得變頻器額定電流應(yīng)不小于560A，選擇某型號(hào)300kW變頻器，額定電流為的605A。 四 、按起動(dòng)特性選擇 1電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí) 通常，三相異步電動(dòng)機(jī)直接用工頻起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)電流為額定電流的47倍。對(duì)于電機(jī)功率小于10kW的電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，可按下式選取變頻器：kCNgIIK式中，Ik為在額定電壓、額定頻率下，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流（A）；Kg為

27、變頻器的允許過(guò)載倍數(shù)，Kg1.31.5。2大慣性負(fù)載起動(dòng)時(shí)對(duì)于大慣性負(fù)載，一般按下式計(jì)算變頻器的容量：2MMCNLA9550 cos375knnGDPTt 式中，GD2為換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪矩（Nm2）；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（Nm）；為電動(dòng)機(jī)效率（通常約0.85）；cos為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)（通常約0.75）；tA為電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間（s），根據(jù)負(fù)載要求確定；k為電流波形的修正系數(shù)（PWM方式時(shí)取1.051.1）；nM為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）；PCN為變頻器容量（kVA）。 3多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)起動(dòng)且部分直接啟動(dòng) 這種情況下，所有電動(dòng)機(jī)由變頻器供電且同時(shí)起動(dòng)，但一部分功率較小的電動(dòng)機(jī)（一般小于7.5k

28、W）直接起動(dòng)，功率較大的則使用變頻器實(shí)行軟起動(dòng)。此時(shí)，變頻器的額定輸出電流按下式計(jì)算 ICNN2Ik（N1N2）In/Kg 式中，N1為電動(dòng)機(jī)總臺(tái)數(shù)；N2為直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；Ik為電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流（A）；In為時(shí)機(jī)額定電流；Kg為變頻器容許過(guò)載倍數(shù)（取1.31.5）。4并聯(lián)運(yùn)行中追加投入起動(dòng)時(shí) 用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于一小部分電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)后，再追加投入其他電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的場(chǎng)合，如圖 此時(shí)，變頻器的電壓、頻率已經(jīng)上升，追加投入的電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生較大的起動(dòng)電流。因此，變頻器容量與同時(shí)起動(dòng)時(shí)相比需要增大一些。變頻器額定輸出電流ICN可按下式計(jì)算：12CNHnSn11NNi

29、jIkIkI+式中，N1為先起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；N2為追加投入起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；IHn為先起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的額定電流（A）；ISn為追加投入電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的額定電流（A）；k為修正系數(shù)（取1.051.10）。五、按運(yùn)行特性選擇MCNcoskPPCNMIkI3CNMM310PkU I 1連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于變頻器傳給電動(dòng)機(jī)的是脈沖電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大，因此，須將變頻器的容量留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊４藭r(shí)，變頻器應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：（A） （kVA） （kVA）MUMI 式中，PM為負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率；為電動(dòng)機(jī)的效率（通常約0.85）；cos為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（通常約0.75）；為電動(dòng)機(jī)電壓（V）；為電動(dòng)機(jī)電流（A），是工頻電源時(shí)的電流；k為電流波形的修正系數(shù)（PWM方式時(shí)，取1.051.0）；PCN為變頻器的額定容量（kVA）；ICN為變頻器的額定電流（A）。2一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 這種情況下應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)各電動(dòng)機(jī)的電流總和來(lái)選擇變頻器。（2）在整定軟起動(dòng)、軟停止時(shí)，一定要按起動(dòng)最慢的那臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行整定。當(dāng)變頻器短時(shí)過(guò)載能力為150%、1min時(shí)，若電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間在1min以?xún)?nèi)，則有：SMCNTS