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變頻器如何選型
變頻器作為一種高效的電動(dòng)機(jī)電源驅(qū)動(dòng)設(shè)備，在滄煉得到廣泛應(yīng)用。本文根據(jù)變頻器運(yùn)行、應(yīng)用中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)與，提出了使用變頻器時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題，并就此提出意見，以期得到大家的共識(shí)和重視。       選用欣靈變頻器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到所應(yīng)用場(chǎng)合使用工況條件的*惡劣情況，留有足夠的設(shè)計(jì)裕度和必要的保護(hù)措施。在選型時(shí)應(yīng)對(duì)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮，以選擇相應(yīng)的變頻器規(guī)格容量。如果選型不當(dāng)造成變頻器容量偏小，對(duì)變頻器的效率和正常運(yùn)行影響極大。       變頻器選型的容量應(yīng)作如下考慮：對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)所需變頻器容量Po(kVA)必須滿足如下幾點(diǎn)：     (1)變頻器容量必須大于負(fù)載所要求的輸出，即(2)變頻器容量不能低于電機(jī)容量，即：（3）變頻器電流I0應(yīng)大于電機(jī)電流，即I0≥kIM (4)起動(dòng)時(shí)變頻器容量應(yīng)滿足下式：以上各式中：Io為變頻器電流；GD2為電機(jī)軸端換算；tA為加速時(shí)間，根據(jù)負(fù)載要求確定：k為電流波形補(bǔ)償系數(shù)(PWM控制方式時(shí)取1.05～1.10)；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；η為電動(dòng)機(jī)效率(通常取0.85)；COSφ為電機(jī)功率因數(shù)(通常取0.75)；PM為負(fù)載所要求的電機(jī)軸輸出；IM為電機(jī)額定電流；UM為電機(jī)額定電壓；nM為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。對(duì)于容量明顯偏小變頻器的解決措施，可采取增加???頻器容量，減小電機(jī)容量或負(fù)載等改造措施來(lái)適應(yīng)變頻器的輸出功率。       另外，用戶在提供實(shí)際工況原始參數(shù)時(shí)，要保證其準(zhǔn)確性，未使用過(guò)變頻器的用戶可請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的單位或變頻器設(shè)計(jì)制造廠家做方案設(shè)計(jì)，提出具有建設(shè)性或指導(dǎo)性的意見，以保證變頻器設(shè)計(jì)選型正確。    3變頻器與電動(dòng)機(jī)配套問(wèn)題        變頻器在實(shí)際應(yīng)用中，要考慮與電動(dòng)機(jī)相匹配的問(wèn)題，如低速時(shí)的冷卻問(wèn)題，電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性和頻繁起動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于調(diào)速范圍比較寬，特別是具有恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速兩個(gè)運(yùn)行范圍的電動(dòng)機(jī)，由于在低速時(shí)的電流和磁通基本保持不變的恒轉(zhuǎn)矩特性，使它散熱困難，因此不能采用自帶風(fēng)扇冷卻。這種方式對(duì)高速和低速運(yùn)行的工況不利，低速時(shí)冷卻效果差，高速時(shí)電動(dòng)機(jī)效率嚴(yán)重下降。       通常情況下，如果采用自帶風(fēng)機(jī)冷卻或管道通風(fēng)時(shí)，冷卻風(fēng)量的選擇原則是每20kW的電動(dòng)機(jī)損耗需要1m2／s的風(fēng)量。除了盡可能減少各種損耗外，還要對(duì)空氣的流場(chǎng)和溫度進(jìn)行認(rèn)真地分析，減少溫度分布的不均勻系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)線圈端部的傳熱性能，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)機(jī)座本身的散熱能力。由于電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，它在電源容量大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運(yùn)行，在采用變頻器供電時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行則可能發(fā)生不穩(wěn)定性。在用戶實(shí)際使用中，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)專用一個(gè)變頻電源時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定。而多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)變頻電源組合傳動(dòng)時(shí)，就變得不穩(wěn)定了。通過(guò)對(duì)這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)原因：即電動(dòng)機(jī)固有的低頻不穩(wěn)定性和電動(dòng)機(jī)與變頻器相互影響造成的不穩(wěn)定性。在低頻時(shí)的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為持續(xù)地振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近的擺動(dòng)，另一方面，也可能超出變頻器的換向能力而使其保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致不能正常工作。電動(dòng)機(jī)和變頻器之間相互影響造成的不穩(wěn)定性，主要是由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的慣性或變頻器直流環(huán)節(jié)中濾波電感及電容之間發(fā)生能量交換造成的。由于變頻器電源可以在很低的頻率下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)于一些大容量的調(diào)速系統(tǒng)，不僅可以頻繁起動(dòng)，還可以頻繁正反轉(zhuǎn)，使交流電動(dòng)機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行。為了達(dá)到節(jié)能的效果，風(fēng)機(jī)可以每天起動(dòng)幾十次，泵類可以起動(dòng)幾百次，對(duì)于可逆軋機(jī)的主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的次數(shù)會(huì)更多。因此使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于循環(huán)交變應(yīng)力的作用下，對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分和絕緣會(huì)帶來(lái)疲勞和加速老化等問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商均有與變頻器配套的各種變頻電動(dòng)機(jī)，用戶可采用配套的電動(dòng)機(jī)，從而使調(diào)速系統(tǒng)性能更加完善，上述問(wèn)題均是變頻器在實(shí)際應(yīng)用中值得認(rèn)真考慮的。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。
變頻器作為一種高效的電動(dòng)機(jī)電源驅(qū)動(dòng)設(shè)備，在滄煉得到廣泛應(yīng)用。本文根據(jù)變頻器運(yùn)行、應(yīng)用中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)與，提出了使用變頻器時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題，并就此提出意見，以期得到大家的共識(shí)和重視。       選用欣靈變頻器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到所應(yīng)用場(chǎng)合使用工況條件的*惡劣情況，留有足夠的設(shè)計(jì)裕度和必要的保護(hù)措施。在選型時(shí)應(yīng)對(duì)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮，以選擇相應(yīng)的變頻器規(guī)格容量。如果選型不當(dāng)造成變頻器容量偏小，對(duì)變頻器的效率和正常運(yùn)行影響極大。       變頻器選型的容量應(yīng)作如下考慮：對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)所需變頻器容量Po(kVA)必須滿足如下幾點(diǎn)：     (1)變頻器容量必須大于負(fù)載所要求的輸出，即(2)變頻器容量不能低于電機(jī)容量，即：（3）變頻器電流I0應(yīng)大于電機(jī)電流，即I0≥kIM (4)起動(dòng)時(shí)變頻器容量應(yīng)滿足下式：以上各式中：Io為變頻器電流；GD2為電機(jī)軸端換算；tA為加速時(shí)間，根據(jù)負(fù)載要求確定：k為電流波形補(bǔ)償系數(shù)(PWM控制方式時(shí)取1.05～1.10)；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；η為電動(dòng)機(jī)效率(通常取0.85)；COSφ為電機(jī)功率因數(shù)(通常取0.75)；PM為負(fù)載所要求的電機(jī)軸輸出；IM為電機(jī)額定電流；UM為電機(jī)額定電壓；nM為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。對(duì)于容量明顯偏小變頻器的解決措施，可采取增加變頻器容量，減小電機(jī)容量或負(fù)載等改造措施來(lái)適應(yīng)變頻器的輸出功率。       另外，用戶在提供實(shí)際工況原始參數(shù)時(shí)，要保證其準(zhǔn)確性，未使用過(guò)變頻器的用戶可請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的單位或變頻器設(shè)計(jì)制造廠家做方案設(shè)計(jì)，提出具有建設(shè)性或指導(dǎo)性的意見，以保證變頻器設(shè)計(jì)選型正確。    3變頻器與電動(dòng)機(jī)配套問(wèn)題        變頻器在實(shí)際應(yīng)用中，要考慮與電動(dòng)機(jī)相匹配的問(wèn)題，如低速時(shí)的冷卻問(wèn)題，電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性和頻繁起動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于調(diào)速范圍比較寬，特別是具有恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速兩個(gè)運(yùn)行范圍的電動(dòng)機(jī)，由于在低速時(shí)的電流和磁通基本保持不變的恒轉(zhuǎn)矩特性，使它散熱困難，因此不能采用自帶風(fēng)扇冷卻。這種方式對(duì)高速和低速運(yùn)行的工況不利，低速時(shí)冷卻效果差，高速時(shí)電動(dòng)機(jī)效率嚴(yán)重下降。       通常情況下，如果采用自帶風(fēng)機(jī)冷卻或管道通風(fēng)時(shí)，冷卻風(fēng)量的選擇原則是每20kW的電動(dòng)機(jī)損耗需要1m2／s的風(fēng)量。除了盡可能減少各種損耗外，還要對(duì)空氣的流場(chǎng)和溫度進(jìn)行認(rèn)真地分析，減少溫度分布的不均勻系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)線圈端部的傳熱性能，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)機(jī)座本身的散熱能力。由于電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，它在電源容量大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運(yùn)行，在采用變頻器供電時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行則可能發(fā)生不穩(wěn)定性。在用戶實(shí)際使用中，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)專用一個(gè)變頻電源時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定。而多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)變頻電源組合傳動(dòng)時(shí)，就變得不穩(wěn)定了。通過(guò)對(duì)這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)原因：即電動(dòng)機(jī)固有的低頻不穩(wěn)定性和電動(dòng)機(jī)與變頻器相互影響造成的不穩(wěn)定性。在低頻時(shí)的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為持續(xù)地振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近的擺動(dòng)，另一方面，也可能超出變頻器的換向能力而使其保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致不能正常工作。電動(dòng)機(jī)和變頻器之間相互影響造成的不穩(wěn)定性，主要是由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的慣性或變頻器直流環(huán)節(jié)中濾波電感及電容之間發(fā)生能量交換造成的。由于變頻器電源可以在很低的頻率下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)于一些大容量的調(diào)速系統(tǒng)，不僅可以頻繁起動(dòng)，還可以頻繁正反轉(zhuǎn)，使交流電動(dòng)機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行。為了達(dá)到節(jié)能的效果，風(fēng)機(jī)可以每天起動(dòng)幾十次，泵類可以起動(dòng)幾百次，對(duì)于可逆軋機(jī)的主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的次數(shù)會(huì)更多。因此使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于循環(huán)交變應(yīng)力的作用下，對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分和絕緣會(huì)帶來(lái)疲勞和加速老化等問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商均有與變頻器配套的各種變頻電動(dòng)機(jī)，用戶可采用配套的電動(dòng)機(jī)，從而使調(diào)速系統(tǒng)性能更加完善，上述問(wèn)題均是變頻器在實(shí)際應(yīng)用中值得認(rèn)真考慮的。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢???控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。