變頻器驅(qū)動板詳解

1、 變頻器基礎(chǔ)講座變頻器基礎(chǔ)講座（一）-變頻器的基本概念一、變頻的基本概念1.什么是變頻器？（1）VVVF：改變電壓、改變頻率（Variable Voltage and Variable Frequency）的縮寫。（2）CVCF：恒電壓、恒頻率（Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均為400V/50Hz或200V/60Hz（50Hz），等等。 通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換

2、為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC）。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即變頻器。變頻器也可用于家電等領(lǐng)域。用于電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。2. 部分常用術(shù)語中英文對照變頻器：inverter (日本常用)，AC Drive (歐美常用)，F(xiàn)requency Converter

3、 (歐州常用)變流器 converters整流 rectifying-rectification 整流器 rectifier逆變 inverting-inversion  逆變器inverter 轉(zhuǎn)矩脈動 torque pulsation 脈寬調(diào)制 (PWM) pulse width modulation 諧波 harmonic  矢量控制(VC) vector control

4、 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC) direct torque control四象限運(yùn)行 Four quadrant operation再生(制動) Regeneration直流制動 d.c braking漏電流 leak current濾波器 filter電抗器 reactor電位器 potentiometer編碼器encoder, PLG (pulse generator)定子 stator轉(zhuǎn)子rotor

5、0;3. 變頻器和軟啟動器變頻器：變頻變壓。主要作用是調(diào)速，節(jié)能和軟起動。軟啟動器：僅改變電壓。主要作用是降低起動電流和沖擊。變頻器基礎(chǔ)講座（二）-變頻器的基本運(yùn)行原理變頻器的基本運(yùn)行原理1. 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？  r/min電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm.例如：2極電機(jī) 50Hz 3000 r/min ，4極電機(jī) 50Hz 1500 r/min ，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例。本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)中所使用的大部分電機(jī)均

6、為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。另外，頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。n = 60f/p n: 同步速度f: 電源頻率p: 電機(jī)極對數(shù)可見， 改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法，如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低

7、時會使電機(jī)出現(xiàn)過電壓（過勵磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 。2. 當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時，其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣？ *1: 工頻電源由電網(wǎng)提供的動力電源（商用電源）。*2: 起動電流當(dāng)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，變頻器的輸出電流。（變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動）電機(jī)在工頻電源供電時起

8、動和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動電流。而當(dāng)使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)起動電流和沖擊要小些。通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。3. -當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低- 通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速. (T=T

9、e, P<=Pe)變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。當(dāng)電機(jī)以大于50Hz頻率速度運(yùn)行時，電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮，以防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。舉例，電機(jī)在100Hz時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速. (P=Ue*Ie)4. 變頻器50Hz以上的應(yīng)用情況大家知道, 對一個特定的電機(jī)來說, 其額定電壓和額定電流是不變的.如變頻器和電機(jī)額定值都是: 15kW/380V/30A, 電機(jī)可以工作在50Hz以上，當(dāng)轉(zhuǎn)速為50H

10、z時, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恒功率調(diào)速.這時的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢?因?yàn)镻=wT (w:角速度, T:轉(zhuǎn)矩). 因?yàn)镻不變, w增加了, 所以轉(zhuǎn)矩會相應(yīng)減小.我們還可以再換一個角度來看:電機(jī)的定子電壓 U = E + I*R (I為電流, R為電子電阻, E為感應(yīng)電勢

11、)，可以看出, U,I不變時, E也不變.而E = k*f*X, (k:常數(shù), f: 頻率, X:磁通), 所以當(dāng)f由50->60Hz時, X會相應(yīng)減小，對于電機(jī)來說, T=K*I*X, (K:常數(shù), I:電流, X:磁通), 因此轉(zhuǎn)矩T會跟著磁通X減小而減小.同時, 小于50Hz時, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時, 磁通(X)為常數(shù). 轉(zhuǎn)矩T和電流成正比. 這也就是

12、為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉(zhuǎn)矩)能力. 并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速(額定電流不變->最大轉(zhuǎn)矩不變)。結(jié)論: 當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時, 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會減小.5. 其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。載波頻率: 一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值. 降低載波頻率, 電機(jī)的電流不會受到影響。但元器件的發(fā)熱會減小。環(huán)境溫度：就象不會因?yàn)闄z測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護(hù)電流值.海拔高度:&

13、#160;海拔高度增加, 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮. 以上每1000米降容5%就可以了. 6. 矢量控制是怎樣改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能力的？轉(zhuǎn)矩提升：此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補(bǔ)償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù)，使用"矢量控制"，可以使電機(jī)在低速,如(無速度傳感器時)1Hz（對4極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min）時的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150）。對于常規(guī)的V/F控制，電機(jī)的電壓降隨著電

14、機(jī)速度的降低而相對增加，這就導(dǎo)致由于勵磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做"轉(zhuǎn)矩提升"。轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應(yīng)的提高。 因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵磁分量）?！笆噶靠刂啤卑央姍C(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數(shù)值。"矢量控制"可以通過對電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩

15、。此功能對改善電機(jī)低速時溫升也有效。變頻器基礎(chǔ)講座（三）-變頻器制動的情況變頻器制動的情況1. 再生制動的概念指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)）,這時電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速.負(fù)載的能量分為動能和勢能. 動能(由速度和重量確定其大小)隨著物體的運(yùn)動而累積。當(dāng)動能減為零時，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。 對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時會產(chǎn)生制動過程. 由制動產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)，使直流側(cè)的電壓升高。這些能量可以通過變頻器本身的發(fā)熱消耗，如果不夠的化，還需要用電

16、阻發(fā)熱消耗。 制動產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做"功率返回再生方法"。在實(shí)際中，這種應(yīng)用需要"能量回饋單元"選件。2.直流制動減速時，變頻器對電機(jī)定子注入直流電，通過電機(jī)的發(fā)熱來消耗能量， 改善制動效果。直流制動也可以用于使電機(jī)在零速時停的穩(wěn)一點(diǎn)，防止受外力作用而使電機(jī)轉(zhuǎn)動。要注意制動制動時間和電壓不要設(shè)的太大，防止電機(jī)過熱。3. 公用直流母線一般用于工程型變頻器，在鋼鐵、造紙等行業(yè)用的較多。多臺逆變器使用一個公共的整流和直流環(huán)節(jié)，技術(shù)上有很多優(yōu)點(diǎn)。但價格較高，用的不多，尤其

17、是中小功率的場合。變頻器基礎(chǔ)講座（四）-電源的頻率和電壓電源的頻率和電壓1 電源的頻率: 電源頻率同變頻器輸出頻率沒有關(guān)系 變頻器電源側(cè)（輸入側(cè)）和電機(jī)側(cè)（輸出側(cè)）沒有聯(lián)系。由于在變頻器中，首先把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，所以變頻器輸出側(cè)不受輸入側(cè)電源的影響。變頻器額定供電頻率一般為50Hz/60Hz (+/- 5%)。2. 電源的電壓低壓變頻器的常用電壓等級。在中國, 低于變頻器的常用電壓等級為: 單相220V, 3相400V，其他地區(qū)還有: 單相110V, 3相230V ,3相

18、575V ,3相690V等，中壓變頻器的電壓等級: 中壓變頻器也經(jīng)常被被稱為高壓變頻器.常用的電壓等級為3kV, 3.3kV, 6kV, 6.6kV. 中國6kV居多。10kV的產(chǎn)品目前還比較少(雖然10kV的電機(jī)并不少) ，其他:還有一些相對比較專用的電壓等級,有的還會用到直流供電, 如礦山, 電力機(jī)車等。3. 注意當(dāng)使用單相（200V）電源給三相200V的變頻器供電時，要考慮下面的幾點(diǎn): 1. 一般小容量變頻器 (<2.2kW)才可以這樣做. 2

19、. 這時輸出電壓是3相220V, 因此電機(jī)要使用3相220V的. 3. 額定輸出電流和最大輸出電流可能會減小,具體程度不同的變頻器可能會不同.變頻器基礎(chǔ)講座（五）-變頻器的散熱變頻器的散熱1. 如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真地考慮散熱的問題.  變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器平均使用壽命減半。在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。 通常，變頻器安裝在控制柜中。

20、我們要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算:發(fā)熱量的近似值 變頻器容量（KW）×55 W 在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過流能力150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時發(fā)熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好。這時可以用估算: 變頻器容量（KW）×60 W 。因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產(chǎn)

21、品.注意： 如果有制動電阻的話，因?yàn)橹苿与娮璧纳崃亢艽螅?#160;因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。2. 怎樣降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量? 當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。 根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此，要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會使變頻器有70的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。  還可以用

22、隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。 注意：變頻器散熱設(shè)計中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會變差的! 3. 關(guān)于冷卻風(fēng)扇  一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器， 都帶有冷卻風(fēng)扇。同時，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。 注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的，不能誰替代誰。4.其他關(guān)于散熱的問題 1。 在海拔高于1000m的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档?，因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，每1000m

23、降低5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大， 所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。 2。 開關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT， IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間。 因此開關(guān)頻率高時自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。 有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容， 就是這個道理。變頻器基礎(chǔ)講座（六）-關(guān)于漏電流關(guān)于漏電流的問答Q: 有那些漏電流的形式？ A: 有 2種：電機(jī)電纜對地漏電流和電纜Q:

24、60;為什么會有漏電流的問題？ A: 不使用變頻器時，漏電流一般較小。使用變頻器時，因?yàn)槟孀兤鞯墓β誓K高速開關(guān)，輸出電流中有高次諧波的存在。有因?yàn)殡娎|對地、電纜之間存在電感，因此產(chǎn)生了較大的漏電流 （可達(dá)不用變頻器時的10倍）。Q: 漏電流和開關(guān)頻率有和關(guān)系？ A: 開關(guān)頻率越小，漏電流越小。 Q: 漏電流和電機(jī)功率的關(guān)系？A: 功率越大，漏電流越大。Q: 漏電流和接地的關(guān)系？ A: 無直接關(guān)系。但接地不好會增加觸電的可能性。Q: 漏電流對策有那些？ A

25、: 降低開關(guān)頻率，是電纜之間，電纜和地的距離增加，增加開關(guān)的漏電流設(shè)定水平等。Q: 對變頻器的漏電流水平可有什么規(guī)定? A: 現(xiàn)在還沒有。變頻器基礎(chǔ)講座（七）-重要參數(shù)的設(shè)定1 概述 目前，變頻交流調(diào)速已遍布冶金、電力、鐵路、運(yùn)輸、化工、民用等各個領(lǐng)域。在晉城煤業(yè)集團(tuán)使用的采煤機(jī)中，也應(yīng)用了變頻器。變頻器是利用交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)電壓頻率變化而變化的特性而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置，其中，有幾個參數(shù)的設(shè)定非常重要，將直接影響變頻器的合理使用。 2 幾個重要參數(shù)的設(shè)定 2.1 V/f類型的選擇

26、 V/f類型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等。最高頻率是變頻器-電動機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率。由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時，應(yīng)按電動機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定?；绢l率是變頻器對電動機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動機(jī)的額定電定電壓設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類型指的是負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的V/f類型圖和負(fù)載的特點(diǎn)，選擇其中的一種類型。我們根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況和實(shí)際要求，最高頻率設(shè)定為83.4Hz，基本頻率設(shè)定為工頻50Hz。負(fù)載類型：50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，5083.4Hz為恒功率負(fù)載。

27、0;2.2 如何調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩 調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動時的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動的要求。 在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜.在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持V/f為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩?？墒?，漏阻抗的影響不僅與頻率有關(guān)，還和電機(jī)電流的大小有關(guān)，準(zhǔn)確補(bǔ)償是很困難的。近年來國外開發(fā)了一些能自行補(bǔ)償?shù)淖冾l器，但所需計算量大，硬件、軟件都較復(fù)雜，因此一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。針對我們所使用的變頻器，轉(zhuǎn)矩提升量設(shè)定為1%5%之間比較合適。&#

28、160;2.3 如何設(shè)定加、減速時間 電機(jī)的運(yùn)行方程式： 式中：Tt為電磁轉(zhuǎn)矩；T1為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 電機(jī)加速度dw/dt取決于加速轉(zhuǎn)矩（Tt,T1），而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率則由用戶設(shè)定。若電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J、電機(jī)負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時間設(shè)定。若在啟動過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時

29、間；若在制動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時間；另一方面，加、減速時間不宜設(shè)定太長，時間太長將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、制動時。我們將加速時間設(shè)定為15s,減速時間設(shè)定為5s。 2.4 頻率跨跳 V/f控制的變頻器驅(qū)動異步電機(jī)時，在某些頻率段。電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動量較小時更為嚴(yán)重。因此變通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在V/f曲線上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳點(diǎn)寬度。當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 2.5 

30、過負(fù)載率設(shè)置 該設(shè)置用于變頻器和電動機(jī)過負(fù)載保護(hù)。當(dāng)變頻器的輸出電流大于過負(fù)載率設(shè)置值和電動機(jī)額定電流確定的OL設(shè)定值時，變頻器則以反時限特性進(jìn)行過負(fù)載保護(hù)（OL），過負(fù)載保護(hù)動作時變頻器停止輸出。 2.6 電機(jī)參數(shù)的輸入 變頻器的參數(shù)輸入項(xiàng)目中有一些是電機(jī)基本參數(shù)的輸入，如電機(jī)的功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非常重要，將直接影響變頻器中一些保護(hù)功能的正常發(fā)揮，一定要根據(jù)電機(jī)的實(shí)際參數(shù)正確輸入，以確保變頻器的正常使用。 3 結(jié)語 綜上所述，雖然制造商在開發(fā)、制造變頻器時充分考慮了用戶的需要，設(shè)計了

31、多種可供用戶選擇的設(shè)定、保護(hù)和顯示功能。但如何充分發(fā)揮這些功能，合理使用變頻器，仍是用戶需要注意的問題，一些項(xiàng)目的設(shè)定值仍需摸索，以便用好變頻器，充分發(fā)揮其在生產(chǎn)中的作用變頻器基礎(chǔ)講座（八）-過電壓的原因及其對策一、 前 言： 變頻器在調(diào)試與使用過程中經(jīng)常會遇到各種各樣的問題，其中過電壓現(xiàn)象最為常見。過電壓產(chǎn)生后，變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞，其過電壓保護(hù)功能將動作，使變頻器停止運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓，防止故障的發(fā)生。由于變頻器與電機(jī)的應(yīng)用場合不同，產(chǎn)生過電壓的原因也不相同，所以應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的對策。二、過電壓的產(chǎn)生與再生制動所謂變頻器

32、的過電壓，是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過額定電壓，集中表現(xiàn)在變頻器直流母線的直流電壓上。正常工作時，變頻器直流部電壓為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線上的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至700V左右時，（因機(jī)型而異）變頻器過電壓保護(hù)動作。造成過電壓的原因主要有兩種：電源過電壓和再生過電壓。電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現(xiàn)在大部分變頻器的輸入電壓最高可達(dá)460V，因此，電源引起的過電壓極為少見。本文主要討論的問題是再生過電壓。產(chǎn)生再生過電壓主要有以下原因：當(dāng)大GD2（飛輪力矩）負(fù)載

33、減速時變頻器減速時間設(shè)定過短；電機(jī)受外力影響（風(fēng)機(jī)、牽伸機(jī)）或位能負(fù)載（電梯、起重機(jī)）下放。由于這些原因，使電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速，也就是說，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速，這時電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù)，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機(jī)狀態(tài)時相反，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動轉(zhuǎn)矩。所以電動機(jī)實(shí)際上處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動能被“再生”成為電能。再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流二極管對變頻器直流儲能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓。因再生過電壓的過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反，為制動轉(zhuǎn)矩，因此再生過電壓的過程也就是再生制動的過程。換句話說，消除了再生能量，也就提高了制動轉(zhuǎn)矩。如果再生能量不

34、大，因變頻器與電機(jī)本身具有20%的再生制動能力，這部分電能將被變頻器及電機(jī)消耗掉。若這部分能量超過了變頻器與電機(jī)的消耗能力，直流回路的電容將被過充電，變頻器的過電壓保護(hù)功能動作，使運(yùn)行停止。為避免這種情況的發(fā)生，必須將這部分能量及時的處理掉，同時也提高了制動轉(zhuǎn)矩，這就是再生制動的目的。三、過電壓的防止措施：由于過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長變頻器減速時間或自由停車的方法來解決。所謂自由停車即變頻器將主開關(guān)器件斷開，讓電機(jī)自由滑行停止。如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動（DC

35、制動）功能。直流制動功能是將電機(jī)減速到一定頻率后，在電機(jī)定子繞組中通入直流電，形成一個靜止的磁場。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個磁場而產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，因此這種制動又稱作能耗制動。在直流制動的過程中實(shí)際上包含了再生制動與能耗制動兩個過程。這種制動方法效率僅為再生制動的30-60，制動轉(zhuǎn)矩較小。由于將能量消耗于電機(jī)中會使電機(jī)過熱，所以制動時間不宜過長。而且直流制動開始頻率，制動時間及制動電壓的大小均為人工設(shè)定，不能根據(jù)再生電壓的高低自動調(diào)節(jié)，因而直流制動不能用于正常運(yùn)行中產(chǎn)生的過電壓，只能用于停車時的制動。對于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車）時因負(fù)載的

36、GD2（飛輪轉(zhuǎn)矩）過大而產(chǎn)生的過電壓，可以采取適當(dāng)延長減速時間的方法來解決。其實(shí)這種方法也是利用再生制動原理，延長減速時間只是控制負(fù)載的再生電壓對變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使電機(jī)處于再生狀態(tài)的負(fù)載，因其正常運(yùn)行于制動狀態(tài)，再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動或延長減速時間的方法。再生制動與直流制動相比，具有較高的制動轉(zhuǎn)矩，而且制動轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)負(fù)載所需的制動力矩（即再生能量的高低）由變頻器的制動單元自動控制。因此再生制動最適用于在正常工作過程中為負(fù)載提供制動轉(zhuǎn)矩。四、再生制動的方法：&

37、#160;1 能量消耗型：這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒能得到利用，因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型，它與直流制動的不同點(diǎn)是將能量消耗于電機(jī)之外的制動電阻上，電機(jī)不會過熱，因而可以較頻繁的工作。 2 并聯(lián)直流母線吸收型：適用于多電機(jī)傳動系統(tǒng)（如牽伸機(jī)），在這個系統(tǒng)中，每臺電機(jī)均需一臺變頻器，多臺變頻器共用一個網(wǎng)側(cè)變流器，所有的逆變部并接在一條共用直流母線上。這種系統(tǒng)中往往有一臺或

38、數(shù)臺電機(jī)正常工作于制動狀態(tài)，處于制動狀態(tài)的電機(jī)被其它電動機(jī)拖動，產(chǎn)生再生能量，這些能量再通過并聯(lián)直流母線被處于電動狀態(tài)的電機(jī)所吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過共用的制動電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用，但沒有回饋到電網(wǎng)中。 3 能量回饋型：能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時，可逆變流器將再生能量回饋給電網(wǎng)，使再生能量得到完全利用。但這種方法對電源的穩(wěn)定性要求較高，一旦突然停電，將發(fā)生逆變顛覆。五、再生制動的應(yīng)用一條化纖長絲牽伸生產(chǎn)線，由三臺牽伸機(jī)組成，分別由三臺電機(jī)驅(qū)動。一輥電機(jī)功率22KW、4極，采用蝸桿減速器，速比為25：1；二輥電機(jī)功

39、率37KW、4極，蝸桿減速器，速比16：1；三輥電機(jī)功率45KW，采用圓柱齒輪減速器，速比6：1。電機(jī)分別采用華為TD2000-22KW三墾IHF37K，45K變頻器驅(qū)動。三臺變頻器根據(jù)牽伸比及速比采用比例控制。它的工作過程是這樣的：絲束繞在一輥、二輥、三輥上，由變頻器控制三輥之間不同的速度對絲束進(jìn)行牽伸。開車調(diào)試時因牽伸比小，絲束總旦較低，系統(tǒng)開車正常。在投產(chǎn)一段時間后，由于工藝調(diào)整，增大了牽伸比及絲束總旦，（牽伸比由工藝決定，總旦通俗的說，就是絲束的粗細(xì)及根數(shù)多少，總旦越高，絲束越粗。牽伸倍數(shù)或總旦越大，三輥對二輥、一輥的拖力越大。）這時出現(xiàn)了問題。開車時間不長，一輥?zhàn)冾l器頻繁顯示SC（過

40、電壓防止），二輥?zhàn)冾l器偶爾也有這種現(xiàn)象。時間稍長，一輥?zhàn)冾l器保護(hù)停機(jī)，故障顯示E006（過電壓）。通過對故障現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)的分析，得出以下結(jié)論：由于一輥與二輥之間的牽伸比占總牽伸倍數(shù)的70%，而二輥、三輥電機(jī)功率均大于一輥，因此一輥電機(jī)實(shí)際工作于發(fā)電狀態(tài)，它必須產(chǎn)生足夠的制動力矩，才能保證牽伸倍數(shù)。二輥則根據(jù)工藝狀況工作于電動與制動狀態(tài)之間，只有三輥為電動狀態(tài)。也就是說，一輥?zhàn)冾l器若不能將電機(jī)產(chǎn)生的再生能量處理掉，它就不能產(chǎn)生足夠的制動力矩，那么將會被二輥“拖跑”。被“拖跑”的主要原因在于變頻器為防止過電壓跳閘而采取的自動提高輸出頻率的功能（即“SC”失速防止功能）。變頻器為了降低再生能量，將會

41、自動增加電機(jī)轉(zhuǎn)速，試圖降低再生電壓，但是因再生能量過高，所以并不能阻止過電壓的發(fā)生。因此，問題的焦點(diǎn)是必須保證一輥、二輥電機(jī)具有足夠的制動力矩。增加一輥、二輥電機(jī)及變頻器容量可以達(dá)到這個目的，但這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。而將一輥、二輥產(chǎn)生的過電壓及時處理掉，不讓變頻器的直流電壓升高，也能夠提供足夠的制動力矩。由于在系統(tǒng)設(shè)計時未考慮到這點(diǎn)，采用共用直流母線吸收型或能量回饋型的方法已不可能。經(jīng)仔細(xì)論證，只有采用將一輥、二輥?zhàn)冾l器各增加一組外接制動單元的方案。經(jīng)計算選用了兩組華為 TDB-4C01-0300制動組件。開車后兩組制動單元電阻尤其是一輥制動阻工作頻率非常之高，說明我們的分析是正確的。整

42、個系統(tǒng)運(yùn)行近一年，再也沒有發(fā)生過過電壓現(xiàn)象。六、結(jié)束語：本文詳細(xì)說明了變頻器產(chǎn)生過電壓的各種原因及相應(yīng)的防止措施，討論了再生制動的幾種方式，并通過應(yīng)用實(shí)例對過電壓的防止及再生制動的應(yīng)用進(jìn)行了仔細(xì)的分析。結(jié)果證明，再生制動功能是解決過電壓現(xiàn)象的最主要的方法。變頻器基礎(chǔ)講座（九）-壓頻比的正確設(shè)定一、引言 隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，變頻器調(diào)速已成為交流調(diào)速的主流，在化纖、紡織、鋼鐵、機(jī)械、造紙等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。由于通用變頻器一般采用V/f控制，即變壓變頻（VVVF）方式調(diào)速，因此，變頻器在使用前正確地設(shè)定其壓頻比，對保證變頻器的正常工作至關(guān)重要。變頻器的壓頻比由變頻器的基準(zhǔn)電壓與基準(zhǔn)頻

43、率兩項(xiàng)功能參數(shù)的比值決定，即基準(zhǔn)電壓/基準(zhǔn)頻率=壓頻比。 基準(zhǔn)電壓與基準(zhǔn)頻率參數(shù)的設(shè)定，不僅與電動機(jī)的額定電壓與額定頻率有關(guān)（電機(jī)的壓頻比為電機(jī)的額定電壓與額定頻率之比），而且還必須考慮負(fù)載的機(jī)械特性。對于普通異步電機(jī)在一般調(diào)速應(yīng)用時，其基準(zhǔn)電壓與基準(zhǔn)頻率按出廠值設(shè)定（基準(zhǔn)電壓380V，基準(zhǔn)頻率50Hz），即滿足使用要求。但對于某些行業(yè)使用的較特殊的電機(jī)，就必須根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)定基準(zhǔn)電壓與基準(zhǔn)頻率的參數(shù)。由于變頻器使用說明書以及有關(guān)書籍中沒有對這兩個參數(shù)作詳細(xì)介紹，因此正確的設(shè)定該參數(shù)對于不少使用者來說，并非很容易的事。為此，本文結(jié)合變頻調(diào)速的基本控制方式及負(fù)載的機(jī)械特性與基準(zhǔn)電壓

44、、基準(zhǔn)頻率參數(shù)的關(guān)系，列舉實(shí)例，詳細(xì)說明基準(zhǔn)電壓與基準(zhǔn)頻率參數(shù)的設(shè)定方法。 二、變頻調(diào)速的基本控制方式與基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)頻率的關(guān)系 電機(jī)用變頻器調(diào)速時有兩種情況-基頻（基準(zhǔn)頻率）以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速（見圖1）。必須考慮的重要因素是：盡量保持電機(jī)主磁通為額定值不變。如果磁通過弱（電壓過低），電機(jī)鐵心不能得到充分利用，電磁轉(zhuǎn)矩變小，負(fù)載能力下降。如果磁通過強(qiáng)（電壓過高），電機(jī)處于過勵磁狀態(tài)，電機(jī)因勵磁電流過大而嚴(yán)重發(fā)熱。根據(jù)電機(jī)原理可知，三相異步電機(jī)定子每相電動勢的有效值 ： E1=4.44f1N1m 式中 ：E1-定子每相由氣隙磁通感應(yīng)

45、的電動勢的有效值，V ；f1-定子頻率，Hz；N1定子每相繞組有效匝數(shù) ；m-每極磁通量 由式中可以看出，m的值由E1/f1決定，但由于E1難以直接控制，所以在電動勢較高時，可忽略定子漏阻抗壓降，而用定子相電壓U1代替。那么要保證m不變，只要U1/f1始終為一定值即可。這是基頻以下調(diào)時速的基本情況，為恒壓頻比（恒磁通）控制方式，屬于恒轉(zhuǎn) 矩調(diào)速。從圖1可以看出，基準(zhǔn)頻率為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)的最高頻率，基準(zhǔn)頻率所對應(yīng)的電壓為即為基準(zhǔn)電壓，是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)的最高電壓，在基頻以下調(diào)速時，電壓會隨頻率而變化，但兩 者的比值不變。 在基頻以上調(diào)速時，頻

46、率從基頻向上可以調(diào)至上限頻率值，但是由于電機(jī)定子不能超過 電機(jī)額定電壓，因此電壓不再隨頻率變化，而保持基準(zhǔn)電壓值不變，這時電機(jī)主磁通必須隨頻率升高而減弱，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小，功率基本保持不變，屬于恒 功率調(diào)速區(qū)。由圖1可見，基準(zhǔn)頻率為恒功率調(diào)速區(qū)的最低頻率，是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)與恒功率調(diào)速區(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而基準(zhǔn)電壓值在整個恒功率調(diào)速區(qū)內(nèi)不再隨頻率變化而改變。 三、負(fù)載的機(jī)械特性與基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)頻率的設(shè)定 合理地使用變頻器，必須了解所驅(qū)動負(fù)載的機(jī)械特性。 根據(jù)不同的使用目的，負(fù)載基本上可分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載以及平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載等三類。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載其所需轉(zhuǎn)矩基本不受速度變化的影響（T=定值），對于該類負(fù)載，變頻器的整個工作區(qū)最好運(yùn)行在基頻以下，這時變頻器的輸出特性正好能滿足負(fù)載的要求。恒功率負(fù)載在轉(zhuǎn)速越高時，所需轉(zhuǎn)矩越?。═×N=定值），對于恒功率負(fù)載來說，電機(jī)的工作頻率若運(yùn)行在基頻以上，其所要求的機(jī)械特性將與變頻器的輸出特性相吻合。至于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，它所要求的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比（T/N2=定值），電機(jī)應(yīng)運(yùn)行在基頻以下較為合理。需要注意的是：平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的工作頻率絕不能超過工頻（除非變頻器容量大一個等級）。否則變頻器與電機(jī)將嚴(yán)重過載。