Ntkxhc機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程論文

1、PAGE 生命是永恒不斷的創(chuàng)造，因?yàn)樵谒鼉?nèi)部蘊(yùn)含著過(guò)剩的精力，它不斷流溢，越出時(shí)間和空間的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表現(xiàn)的形式表現(xiàn)出來(lái)。泰戈?duì)柺褂米冾l電動(dòng)機(jī)時(shí),變變頻器與減速器的的作用.變頻器是是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)機(jī)的頻率來(lái)改變電電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的的,使用公式:n=60*f/p. n-電動(dòng)機(jī)同同步轉(zhuǎn)速,f電源頻率,p電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)對(duì)數(shù).(對(duì)于異步步電動(dòng)機(jī),我們暫暫不考慮轉(zhuǎn)差率). 所以,第一一,通過(guò)改變變頻頻器的供電頻率,我我們可以得到很平平滑的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速速.第二,電動(dòng)機(jī)機(jī)的電源(電壓,電電流等)是由變頻頻器直接提供的,也也就免除了電網(wǎng)供供電時(shí)的干擾(比比如電壓變化大).N。其實(shí)兩種用法都是

2、一樣樣，目的都是一樣樣的是變頻調(diào)速控控制企業(yè)做的是是利潤(rùn)最大化，這這要根據(jù)客戶所需需！在一些條件允允許的情況下，我我是指客戶與企業(yè)業(yè)達(dá)到共識(shí)，變頻頻器和變頻電機(jī)組組合控制調(diào)速比較較好，控制使用效效果和性能表現(xiàn)出出色但其代價(jià)比比變頻器和普通電電機(jī)控制高，簡(jiǎn)單單說(shuō)變頻電機(jī)是普普通電機(jī)的兩倍價(jià)價(jià)格，這是一方面面原因，如果客戶戶所用的要求不高高，轉(zhuǎn)速要求比較較高的情況下，可可以直接使用普通通電機(jī)加變頻器就就可以這就需要要了解貴司不用的的產(chǎn)品所要求的這也是原因之一一，總的來(lái)說(shuō)，貴貴司的電氣控制設(shè)設(shè)計(jì)人員對(duì)變頻器器是很了解的所所以才會(huì)根據(jù)不同同需要來(lái)設(shè)計(jì)圖紙紙，也就出現(xiàn)你所所看到的結(jié)果！有有一點(diǎn)是要說(shuō)明的

3、的，變頻器加普通通電機(jī)，在這里，有有了變頻器就可以以與普通電機(jī)組合合成變頻調(diào)速，但但低速時(shí)對(duì)普通電電機(jī)后面風(fēng)機(jī)的散散熱不好同時(shí)也也另一些問(wèn)題出現(xiàn)現(xiàn)歡迎到我的空空間看看！W。一、基頻參數(shù)的概念 基頻以下，變頻頻器的輸出電壓隨隨輸出頻率的變化化而變化，V/F=常數(shù)，適合恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。 基頻以上，變頻頻器的輸出電壓維維持電源額定電壓壓不變，適合恒功功率負(fù)載特性。 二、如何設(shè)置基基頻 基頻參數(shù)設(shè)設(shè)置應(yīng)該以電動(dòng)機(jī)機(jī)的額定參數(shù)設(shè)置置，而不能根據(jù)負(fù)負(fù)載特性設(shè)置，即即使電動(dòng)機(jī)選型不不適合負(fù)載特性，以以必須盡量遵循電電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，否否則，容易過(guò)流或或過(guò)載。 例如：如果電機(jī)的額定定工作頻率為50HZ，基基頻應(yīng)

4、設(shè)置為50HZ；如果電機(jī)的額定定工作頻率為60HZ，基基頻應(yīng)設(shè)置為60HZ；如果電機(jī)的額定定工作頻率為100HZ，基基頻應(yīng)設(shè)置為100HZ。 如果電動(dòng)機(jī)選擇擇專用的交流變頻頻電機(jī)，電機(jī)一般般都標(biāo)注恒轉(zhuǎn)矩、恒功率調(diào)速范圍圍。如果標(biāo)注5100HZ為恒恒轉(zhuǎn)矩，100150HZ為恒恒功率，基頻應(yīng)該該設(shè)置為100HZ。 二、基頻設(shè)置的的注意點(diǎn) 基頻參參數(shù)直接反映變頻頻器輸出電壓和輸輸出頻率的關(guān)系，如如果設(shè)置不當(dāng)容易易造成電動(dòng)機(jī)的過(guò)過(guò)流或過(guò)載。如圖圖2所示，一臺(tái)交交流電動(dòng)機(jī)的額定定工作頻率為50HZ，額額定電壓380V。 如果變頻器的基基頻設(shè)置低于50HZ（如如基頻1），V/F比例高，同等等頻率的輸出電壓

5、壓高，輸出電流高高，在啟動(dòng)時(shí)，容容易造成過(guò)流。 如果變頻器的基基頻設(shè)置高于50HZ（如如基頻2），V/F比例低，同等等頻率的輸出電壓壓低，輸出電流低低，在啟動(dòng)時(shí)，容容易造成無(wú)法啟動(dòng)動(dòng)而過(guò)載。 常用用變頻器在使用中中，是否能滿足傳傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，變變頻器的參數(shù)設(shè)置置非常重要，如果果參數(shù)設(shè)置不正確確，會(huì)導(dǎo)致變頻器器不能正常工作。 參數(shù)設(shè)置 常用變變頻器，一般出廠廠時(shí)，廠家對(duì)每一一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)個(gè)默認(rèn)值，這些參參數(shù)叫工廠值。在在這些參數(shù)值的情情況下，用戶能以以面板操作方式正正常運(yùn)行的，但以以面板操作并不滿滿足大多數(shù)傳動(dòng)系系統(tǒng)的要求。所以以，用戶在正確使使用變頻器之前，要要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)時(shí)從以下幾個(gè)方

6、面面進(jìn)行： （1）確確認(rèn)電機(jī)參數(shù)，變變頻器在參數(shù)中設(shè)設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、最大頻率，這這些參數(shù)可以從電電機(jī)銘牌中直接得得到。 （2）變變頻器采取的控制制方式，即速度控控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其其他方式。采取控控制方式后，一般般要根據(jù)控制精度度，需要進(jìn)行靜態(tài)態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。 （3）設(shè)定變頻頻器的啟動(dòng)方式，一一般變頻器在出廠廠時(shí)設(shè)定從面板啟啟動(dòng)，用戶可以根根據(jù)實(shí)際情況選擇擇啟動(dòng)方式，可以以用面板、外部端端子、通訊方式等等幾種。 （4）給給定信號(hào)的選擇，一一般變頻器的頻率率給定也可以有多多種方式，面板給給定、外部給定、外部電壓或電流流給定、通訊方式式給定，當(dāng)然對(duì)于于變頻器的頻率給給定

7、也可以是這幾幾種方式的一種或或幾種方式之和。正正確設(shè)置以上參數(shù)數(shù)之后，變頻器基基本上能正常工作作，如要獲得更好好的控制效果則只只能根據(jù)實(shí)際情況況修改相關(guān)參數(shù)。g?；卮鹫撸?HYPERLINK /?business&aid=6&un=ivangelis#2 l 2 ivangelisU。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行回饋實(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 我們們都知道電機(jī)工作作的工作方式有兩兩種：電動(dòng)和制動(dòng)動(dòng)。在電機(jī)進(jìn)行制制動(dòng)的時(shí)候，它相相當(dāng)于是一臺(tái)發(fā)電電機(jī)，變頻器通過(guò)過(guò)將電機(jī)制動(dòng)狀態(tài)態(tài)下發(fā)出的電能回回饋給電網(wǎng)進(jìn)行利利用而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 雖然說(shuō)單個(gè)一臺(tái)臺(tái)電機(jī)進(jìn)行能量的的回饋對(duì)節(jié)能的貢貢獻(xiàn)很小，但是在在工廠中工作的電電機(jī)往往數(shù)量很多多，功

8、率很大，這這樣，把這些電機(jī)機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的電能能都收集起來(lái)回饋饋給電網(wǎng)再進(jìn)行利利用，就能夠節(jié)約約很多的能源。9。變頻器是利用電力半導(dǎo)導(dǎo)體器件的通斷作作用將工頻電源變變換為另一頻率的的電能控制裝置。我我們現(xiàn)在使用的變變頻器主要采用交交直交方式（VVVF變變頻或矢量控制變變頻），先把工頻頻交流電源通過(guò)整整流器轉(zhuǎn)換成直流流電源，然后再把把直流電源轉(zhuǎn)換成成頻率、電壓均可可控制的交流電源源以供給電動(dòng)機(jī)。變變頻器的電路一般般由整流、中間直直流環(huán)節(jié)、逆變和和控制4個(gè)部分組組成。整流部分為為三相橋式不可控控整流器，逆變部部分為IGBT三三相橋式逆變器，且且輸出為PWM波波形，中間直流環(huán)環(huán)節(jié)為濾波、直流流儲(chǔ)能和緩沖

9、無(wú)功功功率。 變頻器器選型： 變頻器器選型時(shí)要確定以以下幾點(diǎn)： 1) 采用變頻的目目的；恒壓控制或或恒流控制等。 2) 變頻器的的負(fù)載類型；如葉葉片泵或容積泵等等，特別注意負(fù)載載的性能曲線，性性能曲線決定了應(yīng)應(yīng)用時(shí)的方式方法法。 3) 變頻頻器與負(fù)載的匹配配問(wèn)題； I.電電壓匹配；變頻器器的額定電壓與負(fù)負(fù)載的額定電壓相相符。 II. 電流匹配；普通通的離心泵，變頻頻器的額定電流與與電機(jī)的額定電流流相符。對(duì)于特殊殊的負(fù)載如深水泵泵等則需要參考電電機(jī)性能參數(shù)，以以最大電流確定變變頻器電流和過(guò)載載能力。 III.轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩匹配；這種情情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載載或有減速裝置時(shí)時(shí)有可能發(fā)生。 4) 在使用變變頻器驅(qū)

10、動(dòng)高速電電機(jī)時(shí)，由于高速速電機(jī)的電抗小，高高次諧波增加導(dǎo)致致輸出電流值增大大。因此用于高速速電機(jī)的變頻器的的選型，其容量要要稍大于普通電機(jī)機(jī)的選型。 5) 變頻器如果要要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此此時(shí)要采取措施抑抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦耦合電容的影響，避避免變頻器出力不不足，所以在這樣樣情況下，變頻器器容量要放大一檔檔或者在變頻器的的輸出端安裝輸出出電抗器。 6) 對(duì)于一些特殊殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如如高溫，高海拔，此此時(shí)會(huì)引起變頻器器的降容，變頻器器容量要放大一擋擋。 變頻器控制制原理圖設(shè)計(jì)： 1) 首先確認(rèn)認(rèn)變頻器的安裝環(huán)環(huán)境； I.工作作溫度。變頻器內(nèi)內(nèi)部是大功率的電電子元件，極易受受到工作溫度的影影響，產(chǎn)品一般

11、要要求為055，但為了保證工工作安全、可靠，使使用時(shí)應(yīng)考慮留有有余地，最好控制制在40以下。在控制箱箱中，變頻器一般般應(yīng)安裝在箱體上上部，并嚴(yán)格遵守守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的的安裝要求，絕對(duì)對(duì)不允許把發(fā)熱元元件或易發(fā)熱的元元件緊靠變頻器的的底部安裝。 II. 環(huán)境溫度。溫度度太高且溫度變化化較大時(shí)，變頻器器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露露現(xiàn)象，其絕緣性性能就會(huì)大大降低低，甚至可能引發(fā)發(fā)短路事故。必要要時(shí)，必須在箱中中增加干燥劑和加加熱器。在水處理理間，一般水汽都都比較重，如果溫溫度變化大的話，這這個(gè)問(wèn)題會(huì)比較突突出。 III.腐腐蝕性氣體。使用用環(huán)境如果腐蝕性性氣體濃度大，不不僅會(huì)腐蝕元器件件的引線、印刷電電路板等，而

12、且還還會(huì)加速塑料器件件的老化，降低絕絕緣性能。 IV. 振動(dòng)和沖擊。裝裝有變頻器的控制制柜受到機(jī)械振動(dòng)動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引引起電氣接觸不良良?；窗矡犭娋统龀霈F(xiàn)這樣的問(wèn)題。這這時(shí)除了提高控制制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖沖擊源外，還應(yīng)使使用抗震橡皮墊固固定控制柜外和內(nèi)內(nèi)電磁開(kāi)關(guān)之類產(chǎn)產(chǎn)生振動(dòng)的元器件件。設(shè)備運(yùn)行一段段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其其進(jìn)行檢查和維護(hù)護(hù)。 V. 電磁磁波干擾。變頻器器在工作中由于整整流和變頻，周?chē)鷩a(chǎn)生了很多的干干擾電磁波，這些些高頻電磁波對(duì)附附近的儀表、儀器器有一定的干擾。因因此，柜內(nèi)儀表和和電子系統(tǒng)，應(yīng)該該選用金屬外殼，屏屏蔽變頻器對(duì)儀表表的干擾。所有的的元器件均應(yīng)可靠靠接地，除此之

13、外外，各電氣元件、儀器及儀表之間間的連線應(yīng)選用屏屏蔽控制電纜，且且屏蔽層應(yīng)接地。如如果處理不好電磁磁干擾，往往會(huì)使使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工工作，導(dǎo)致控制單單元失靈或損壞。 2) 變頻器和和電機(jī)的距離確定定電纜和布線方法法； I.變頻器器和電機(jī)的距離應(yīng)應(yīng)該盡量的短。這這樣減小了電纜的的對(duì)地電容，減少少干擾的發(fā)射源。 II. 控制電電纜選用屏蔽電纜纜，動(dòng)力電纜選用用屏蔽電纜或者從從變頻器到電機(jī)全全部用穿線管屏蔽蔽。 III.電電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于于其它電纜走線，其其最小距離為500mm。同時(shí)時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜纜與其它電纜長(zhǎng)距距離平行走線，這這樣才能減少變頻頻器輸出電壓快速速變化而產(chǎn)生的電電磁干擾。如果控控制電纜

14、和電源電電纜交叉，應(yīng)盡可可能使它們按90度度角交叉。與變頻頻器有關(guān)的模擬量量信號(hào)線與主回路路線分開(kāi)走線，即即使在控制柜中也也要如此。 IV. 與變頻器有關(guān)的的模擬信號(hào)線最好好選用屏蔽雙絞線線，動(dòng)力電纜選用用屏蔽的三芯電纜纜（其規(guī)格要比普普通電機(jī)的電纜大大檔）或遵從變頻頻器的用戶手冊(cè)。 3) 變頻器控控制原理圖； I.主主回路：電抗器的的作用是防止變頻頻器產(chǎn)生的高次諧諧波通過(guò)電源的輸輸入回路返回到電電網(wǎng)從而影響其他他的受電設(shè)備，需需要根據(jù)變頻器的的容量大小來(lái)決定定是否需要加電抗抗器；濾波器是安安裝在變頻器的輸輸出端，減少變頻頻器輸出的高次諧諧波，當(dāng)變頻器到到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝濾濾波器。

15、雖然變頻頻器本身有各種保保護(hù)功能，但缺相相保護(hù)卻并不完美美，斷路器在主回回路中起到過(guò)載，缺缺相等保護(hù)，選型型時(shí)可按照變頻器器的容量進(jìn)行選擇擇?？梢杂米冾l器器本身的過(guò)載保護(hù)護(hù)代替熱繼電器。 II. 控制回回路：具有工頻變變頻的手動(dòng)切換，以以便在變頻出現(xiàn)故故障時(shí)可以手動(dòng)切切工頻運(yùn)行，因輸輸出端不能加電壓壓，固工頻和變頻頻要有互鎖。 4) 變頻器的接地地； 變頻器正確確接地是提高系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪噪聲能力的重要手手段。變頻器的接接地端子的接地電電阻越小越好，接接地導(dǎo)線的截面不不小于4mm，長(zhǎng)度不超超過(guò)5m。變頻器的接接地應(yīng)和動(dòng)力設(shè)備備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不不能共地。信號(hào)線線的屏蔽層一端接接到變頻器的接地

16、地端，另一端浮空空。變頻器與控制制柜之間電氣相通通。 變頻器控制制柜設(shè)計(jì)： J。信號(hào)線與動(dòng)力線必須分分別放置在不同的的金屬管道或者金金屬軟管內(nèi)部：連連接PLC和變頻頻器的信號(hào)線如果果不放置在金屬管管道內(nèi)，極易受到到變頻器和外部設(shè)設(shè)備的干擾；同時(shí)時(shí)由于變頻器無(wú)內(nèi)內(nèi)置的電抗器，所所以變頻器的輸入入和輸出級(jí)動(dòng)力線線對(duì)外部會(huì)產(chǎn)生極極強(qiáng)的干擾，因此此放置信號(hào)線的金金屬管或金屬軟管管一直要延伸到變變頻器的控制端子子處，以保證信號(hào)號(hào)線與動(dòng)力線的徹徹底分開(kāi)。 1) 模擬量控制信信號(hào)線應(yīng)使用雙股股絞合屏蔽線，電電線規(guī)格為0.75mm2。在在接線時(shí)一定要注注意，電纜剝線要要盡可能的短（5-7mm左右），同時(shí)對(duì)剝線

17、以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來(lái)，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入干擾。 2) 為了提高接線的簡(jiǎn)易性和可靠性，推薦信號(hào)線上使用壓線棒端子。 變頻器的運(yùn)行和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置： 變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。 控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。 最低運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。 最高運(yùn)行頻率：一般的變頻器最大

18、頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。 載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長(zhǎng)度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。 電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。 跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí)；在控制壓縮機(jī)時(shí)，要避免壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)。 常見(jiàn)故障分析： 1) 過(guò)流故障：過(guò)流故障可分為加速、減速、恒速過(guò)電流。其可能是由于變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)

19、荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時(shí)一般可通過(guò)延長(zhǎng)加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開(kāi)負(fù)載變頻器還是過(guò)流故障，說(shuō)明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。 2) 過(guò)載故障：過(guò)載故障包括變頻過(guò)載和電機(jī)過(guò)載。其可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過(guò)重等原因引起的。一般可通過(guò)延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過(guò)重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。 3) 欠壓：說(shuō)明變頻器電源輸入部分有問(wèn)題，需檢查后才可以運(yùn)行。2。1、引言 隨著電氣傳傳動(dòng)

20、技術(shù)的發(fā)展，尤尤其是變頻調(diào)速技技術(shù)的發(fā)展，作為為大容量傳動(dòng)的高高壓變頻調(diào)速技術(shù)術(shù)也得到了廣泛的的應(yīng)用。高壓電機(jī)機(jī)利用高壓變頻器器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)調(diào)速，滿足生產(chǎn)工工藝過(guò)程對(duì)電機(jī)調(diào)調(diào)速控制的要求，以以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量量和質(zhì)量，又可大大幅度節(jié)約能源，降降低生產(chǎn)成本。近近年來(lái)，各種高壓壓變頻器不斷出現(xiàn)現(xiàn)，高壓變頻器到到目前為止還沒(méi)有有像低壓變頻器那那樣近乎統(tǒng)一的拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)高高電壓組成方式可可分為直接高壓型型和高低高型；根根據(jù)有無(wú)中間直流流環(huán)節(jié)可以分為交交-交變頻器和交交-直-交變頻器器；在交直交變頻頻器中，按中間直直流濾波環(huán)節(jié)的不不同，可分為電壓壓源型和電流源型型。直接高壓交-直-交變頻器直直接輸出

21、高壓，無(wú)無(wú)需輸出變壓，效效率高，輸出頻率率不受限制，應(yīng)用用較為廣泛。評(píng)價(jià)價(jià)高壓變頻器的指指標(biāo)主要有成本、可靠性、對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)的諧波污染、輸輸入功率因數(shù)、輸輸出諧波、dvdt、共模電壓、系統(tǒng)統(tǒng)效率、能否四象象限運(yùn)行等。本文文主要從使用高壓壓變頻器后對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)的諧波污染、功功率因數(shù)等方面討討論高壓變頻器對(duì)對(duì)電網(wǎng)的影響，并并從高壓變頻器的的輸出諧波、dvdt、共模電壓等方面面討論高壓變頻器器對(duì)電機(jī)的影響。變變頻器對(duì)電網(wǎng)的影影響主要取決于變變頻器整流電路的的結(jié)構(gòu)和特性。高高壓變頻器輸出對(duì)對(duì)電機(jī)的影響主要要取決于逆變電路路的結(jié)構(gòu)和特性。美美國(guó)的NEMA標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電機(jī)諧波波發(fā)熱、dvdt等等方面的相應(yīng)規(guī)定定，具

22、體規(guī)定是在在MGI-1993的的第30節(jié)。 2、高壓變頻器對(duì)電電網(wǎng)的諧波污染 近年來(lái)，高壓變變頻器的應(yīng)用越來(lái)來(lái)越廣泛，由于高高壓變頻器相對(duì)來(lái)來(lái)說(shuō)容量較大，占占整個(gè)電網(wǎng)容量的的比重較為顯著，所所以高壓變頻器對(duì)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染染問(wèn)題已經(jīng)不容忽忽視。許多場(chǎng)合由由于采用了輸入諧諧波電流較高的變變頻器，產(chǎn)生了嚴(yán)嚴(yán)重的諧波污染問(wèn)問(wèn)題。從本質(zhì)上而而言，任何高壓變變頻器或多或少會(huì)會(huì)產(chǎn)生輸入諧波電電流，只是程度不不同而已。解決諧諧波污染的辦法有有二種 一是采取取諧波濾波器，對(duì)對(duì)高壓變頻器產(chǎn)生生的諧波進(jìn)行治理理，以達(dá)到供電部部門(mén)的要求，也即即通常所說(shuō)的“先先污染，后治理”的辦法； 二是是采用產(chǎn)生諧波電電流小的變頻

23、器，變變頻器本身基本上上不對(duì)電網(wǎng)造成諧諧波污染，即所謂謂的“綠色”電力力電子產(chǎn)品，從本本質(zhì)上解決諧波污污染問(wèn)題。國(guó)際上上對(duì)電網(wǎng)諧波污染染控制的標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)應(yīng)用較為普遍的是是IEEE519-1992，我國(guó)國(guó)也有相應(yīng)的諧波波控制標(biāo)準(zhǔn)。 12脈脈沖晶閘管整流電電路，整流器由兩兩組晶閘管整流橋橋串聯(lián)而成， 分分別由輸入變壓器器的兩組副邊(星星型和三角形，互互差30電角度度)供電。這種整整流電路的優(yōu)點(diǎn)是是把整流電路的脈脈沖數(shù)由6脈沖提提高到12脈沖， 帶來(lái)的好處是大大大降低了5次和和7次諧波電流。因因?yàn)閷?duì)晶閘管整流流電路而言， 諧諧波電流近似為基基波電流的1h倍倍， h為諧波次次數(shù)，h=np1， 其中n是

24、是自然數(shù)， p為為脈沖數(shù)。12脈脈沖整流結(jié)構(gòu)總諧諧波電流失真約為為10左右(圖圖2)。雖然12脈脈沖整流電路的諧諧波電流比6脈沖沖結(jié)構(gòu)大大下降， 但也不能達(dá)到IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定的在電網(wǎng)短路路電流小于20倍倍負(fù)載電流時(shí)諧波波電流失真小于5的要求。因此， 一般也要安裝諧諧波濾波裝置。采采用12脈沖結(jié)構(gòu)構(gòu)還能避免器件的的直接串聯(lián)，變壓壓器也可承受變頻頻器產(chǎn)生的共模電電壓中的絕大部分分， 使電機(jī)絕緣緣不受共模電壓的的影響。當(dāng)然， 變壓器也要設(shè)計(jì)計(jì)成為能夠承受原原邊和副邊的諧波波電流。 晶閘管管直流整流電路和和二極管整流電路路除了6脈沖結(jié)構(gòu)構(gòu)和12脈沖結(jié)構(gòu)構(gòu)外，還可以采取取更高脈沖數(shù)的結(jié)

25、結(jié)構(gòu)，如18脈沖沖，24脈沖，輸輸入諧波也會(huì)隨著著降低，但會(huì)導(dǎo)致致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成成本增加。 目前前，大多數(shù)PWM電電壓源型變頻器都都采用二極管整流流電路，如果整流流電路采取全控型型電力電子器件的的PWM(高壓時(shí)時(shí)一般采用三電平平PWM結(jié)構(gòu))控控制，其結(jié)構(gòu)與逆逆變部分基本對(duì)稱稱，則可以做到輸輸入電流基本為正正弦波，諧波成分分很低，功率因數(shù)數(shù)可調(diào)，且能量可可雙向流動(dòng)。當(dāng)然然系統(tǒng)的復(fù)雜和成成本也大大增加了了。這種雙PWM結(jié)結(jié)構(gòu)的三電平高壓壓變頻器預(yù)計(jì)在軋軋機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)等要要求四象限運(yùn)行和和較高動(dòng)態(tài)性能的的場(chǎng)合，會(huì)取代傳傳統(tǒng)的交交變頻器器。 在晶閘管電電流源型整流電路路中，中間直流環(huán)環(huán)節(jié)的電壓正比于于

26、電機(jī)線電壓額定定值乘以運(yùn)行點(diǎn)電電機(jī)實(shí)際的功率因因數(shù)，再乘以轉(zhuǎn)速速百分比。所以，對(duì)對(duì)于風(fēng)機(jī)水泵等平平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，直直流環(huán)節(jié)電壓會(huì)隨隨著轉(zhuǎn)速的下降而而很快降低，所以以輸入整流電路必必須將觸發(fā)角后移移，這樣導(dǎo)致輸入入功率因數(shù)很快下下降。另一個(gè)解釋釋是，由于整流器器電流和逆變器電電流一般相等，負(fù)負(fù)載所需的無(wú)功電電流會(huì)直接“反射射”到電網(wǎng)，導(dǎo)致致輸入功率因數(shù)較較低。我們也可以以從能量轉(zhuǎn)換角度度來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題題。 可見(jiàn)普通電電流源型變頻器的的輸入功率因數(shù)較較低，且會(huì)隨著轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的下降而降低低，為了解決輸入入功率因數(shù)較低的的問(wèn)題，往往需要要功率因數(shù)補(bǔ)償裝裝置，同時(shí)也起到到消除部分諧波電電流的作用。功率率因數(shù)補(bǔ)

27、償裝置既既增加成本和體積積，又降低了系統(tǒng)統(tǒng)的效率和可靠性性。在使用電流源源型變頻器的場(chǎng)合合，由于存在諧波波，在一定的參數(shù)數(shù)配合下，功率因因數(shù)補(bǔ)償電路可能能產(chǎn)生并聯(lián)諧振現(xiàn)現(xiàn)象，危及電容器器本身和附近電氣氣設(shè)備的安全，因因此，并聯(lián)電容組組的設(shè)計(jì)中必須考考慮諧波放大問(wèn)題題。為了抑制諧波波放大，通常可采采服避開(kāi)諧振點(diǎn)的的方法，即無(wú)論是是集中補(bǔ)償和分散散就地補(bǔ)償?shù)碾娙萑萜鹘M均要串聯(lián)適適當(dāng)?shù)碾娍蛊鳌?二極管整流電路路在整個(gè)運(yùn)行范圍圍內(nèi)都有較高的功功率因數(shù)，基波功功率因數(shù)一般可保保持在0.95以以上(這是指位移移因數(shù)，實(shí)際功率率因數(shù)由于諧波的的存在，還必須再再乘以基波因數(shù)，會(huì)會(huì)有所下降)，一一般也不必設(shè)置功

28、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置置。因?yàn)橛袨V波電電容存在，負(fù)載所所需的無(wú)功電流可可以通過(guò)逆變器由由濾波電容提供，所所以一般不會(huì)反映映到整流器輸入側(cè)側(cè)。由于輸入功率率因數(shù)較高，輸入入變壓器和整流器器只需處理有功電電流，有利于提高高系統(tǒng)的效率。 采用全控型電力力電子器件的PWM型型整流電路，其功功率因數(shù)可調(diào)，可可以做到接近于1，根根據(jù)要求，也可做做成超前的功率因因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)起到到部分無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡淖饔谩卧?lián)聯(lián)多電平PWM變變頻器功率因數(shù)較較高，在整個(gè)調(diào)速速范圍內(nèi)可達(dá)到0.95以以上。屬于“綠色色”電力電子產(chǎn)品品，但由于其成本本相對(duì)較高，主要要用軋機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)等要求四象限運(yùn)運(yùn)行和動(dòng)態(tài)性能較較高的場(chǎng)合。 4、輸出諧

29、波對(duì)電機(jī)機(jī)的影響 輸出諧諧波對(duì)電機(jī)的影響響主要有引起電機(jī)機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致致電機(jī)的額外溫升升，電機(jī)往往要降降額使用；由于輸輸出波形失真，增增加電機(jī)的重復(fù)峰峰值電壓，影響電電機(jī)絕緣，諧波還還會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩矩脈動(dòng)，噪音增加加。 電流源型變變頻器種類很多，主主要有串聯(lián)二極管管式、輸出濾波器器換相式、負(fù)載換換相式(LCI)和GTO-PWM式式等。圖4為典型型的電流源型變頻頻器示意圖。普通通的電流源型變頻頻器輸出電流波形形和輸入電流波形形極為相似，都是是120的方波波，含有豐富的諧諧波成分，總諧波波電流失真可達(dá)到到30%左右。為為了降低輸出諧波波，也有采用輸出出12脈沖方案或或設(shè)置輸出濾波器器，輸出諧波會(huì)

30、有有較大改善，但系系統(tǒng)的成本和復(fù)雜雜性也會(huì)大大增加加。輸出濾波器換換相式電流源型變變頻器固有的濾波波器可以給6脈沖沖輸出電流中的諧諧波分量提供通路路，所以速度較高高時(shí)，電機(jī)電流波波形有所改善。GTO-PWM電流源型型變頻器電機(jī)電流流質(zhì)量的提高主要要是通過(guò)GTO采采用諧波消除的電電流PWM開(kāi)關(guān)模模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，但受受到GTO開(kāi)關(guān)頻頻率上限的限制。 圖4 電流源型型變頻器 在PWM電電壓源型變頻器中中，當(dāng)輸出電壓較較高時(shí)，通常采取取三電平PWM方方式，也稱NPC(Netural Point Clamped中中點(diǎn)箝位)方式，整整流電路一般采用用二極管，逆變部部分功率器件采用用GTO，IGBT或或IGCT

31、。與普普通的二電平PWM變變頻器相比，由于于輸出相電壓電平平數(shù)增加到3個(gè)，每每個(gè)電平幅值相對(duì)對(duì)下降，且提高了了輸出電壓諧波消消除算法的自由度度，可使輸出波形形質(zhì)量比二電平PWM變變頻器有較大的提提高。為了減少輸輸出諧波，希望有有較高的開(kāi)關(guān)頻率率，但這樣會(huì)導(dǎo)致致變頻器損耗增加加，效率下降，開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率一般不超超過(guò)2kHz。如如果不加輸出濾波波器，三電平變頻頻器輸出電流總諧諧波失真可以達(dá)到到17左右，不不能使用普通的異異步電機(jī)。 普通通電流源型變頻器器的輸出電流不是是正弦波，而是120的方波，因而三三相合成磁動(dòng)勢(shì)不不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而而是步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)，它它和基本恒速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩除除了平均轉(zhuǎn)矩以外外，還有脈動(dòng)的分分量。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的的平均值為0，但但它會(huì)使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不均勻，產(chǎn)生生脈動(dòng)，在電機(jī)低低速時(shí)，還會(huì)發(fā)生生步進(jìn)現(xiàn)象，在適適當(dāng)?shù)臈l件下，可可能引起電機(jī)與負(fù)負(fù)載組成的機(jī)械系系統(tǒng)的共振。脈動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)矩主要是由基基波旋轉(zhuǎn)磁通和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子諧波