變頻器基礎(chǔ)講座

1、變頻器基礎(chǔ)講座第1頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二提綱1、變頻器的基本概念2、變頻器的基本運(yùn)行原理3、變頻器的制動(dòng)情況4、電源的頻率與電壓5、變頻器的散熱6、變頻器漏電流7、重要參數(shù)的設(shè)置8、過壓的原理與對(duì)策第2頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（一）變頻器的基本概念1、什么是變頻器？ 通俗的講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。2、PWM和PAM的不同點(diǎn)是什麼？PWM是英文PulseWidthModulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。PAM是

2、英文PulseAmplitudeModulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。第3頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（一）變頻器的基本概念3、電壓型與電流型有什么不同？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，其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，其直流回路的濾波是電感。第4頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（一）變頻器的基本概念（1）VVVF：改變電壓、改變頻率（Variable Voltage and Variable F

3、requency）的縮寫。（2）CVCF：恒電壓、恒頻率（Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。各國(guó)使用的交流供電電源，無(wú)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(yǔ)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

4、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。第5頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（一）變頻器的基本概念 2. 部分常用術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照變頻器： inverter (日本常用)，AC Drive (歐美常用)，F(xiàn)requency Converter (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(dòng) torque pulsation第6頁(yè)，共5

5、2頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二2. 部分常用術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照變頻器：脈寬調(diào)制 (PWM) pulse width modulation 諧波 harmonic 矢量控制(VC) vector control 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC) direct torque control四象限運(yùn)行 Four quadrant operation再生(制動(dòng)) Regeneration直流制動(dòng) d.c braking第7頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二2. 部分常用術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照變頻器漏電流 leak current濾波器 filter電抗器 reactor電位器 pot

6、entiometer編碼器encoder, PLG (pulse generator)定子 stator轉(zhuǎn)子rotor 第8頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（二）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。我們所指的電機(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)均為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡(jiǎn)稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地取決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決

7、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(gè)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極數(shù)來(lái)調(diào)整電機(jī)的速度。另外，頻率能夠在電機(jī)的外部調(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。第9頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（二）變頻器的基本運(yùn)行原理 n = 60f/p n: 同步速度f(wàn): 電源頻率p: 電機(jī)極對(duì)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，頻率降低時(shí)會(huì)使電機(jī)出現(xiàn)過電壓（過勵(lì)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(shí)必須要

8、同時(shí)改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，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(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 。第10頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（二）變頻器的基本運(yùn)行原理 2. 當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)怎樣？ *1: 工頻電源由電網(wǎng)提供的動(dòng)力電源（商用電源）。 *2: 起動(dòng)電流當(dāng)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器的輸出電流。（變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動(dòng)）電機(jī)在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)和加速?zèng)_擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這

9、些沖擊就要弱一些。工頻直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)電流。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，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(dòng)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?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時(shí)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。第11頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（二）變頻器的基本運(yùn)行原理 3. -當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低 通常的電機(jī)是按50Hz設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)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=Te, P60Hz時(shí), X會(huì)相應(yīng)減小，

10、對(duì)于電機(jī)來(lái)說, T=K*I*X, (K:常數(shù), I:電流, X:磁通), 因此轉(zhuǎn)矩T會(huì)跟著磁通X減小而減小.同時(shí), 小于50Hz時(shí), 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時(shí), 磁通(X)為常數(shù). 轉(zhuǎn)矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來(lái)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(shí), 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小第14頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（二）變頻器的基本運(yùn)行原理 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

11、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(huì)受到影響。但元器件的發(fā)熱會(huì)減小。海拔高度: 海拔高度增加, 對(duì)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.第15頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（二）變頻器的基本運(yùn)行原理 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(shí)），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)在低速時(shí)的

12、輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩.對(duì)于常規(guī)的V/F控制，電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加，這就導(dǎo)致由于勵(lì)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(gè)不足，變頻器中需要通過提高電壓，來(lái)補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個(gè)功能叫做轉(zhuǎn)矩提升。第16頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二轉(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(duì)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(lì)磁分量）。“矢量控制”把電機(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(lì)磁分量）的數(shù)值。矢量控

13、制可以通過對(duì)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。此功能對(duì)改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效第17頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（三）變頻器制動(dòng)的情況 1. 再生制動(dòng)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(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速.負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢(shì)能. 動(dòng)能隨著物體的運(yùn)動(dòng)而累積。當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí)，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(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。 對(duì)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(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)過程. 由制動(dòng)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

14、量可以通過變頻器本身的發(fā)熱消耗，如果不夠的話，還需要用電阻發(fā)熱消耗。 制動(dòng)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。第18頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（三）變頻器制動(dòng)的情況 2.直流制動(dòng)直流制動(dòng)減速時(shí)，變頻器對(duì)電機(jī)定子注入直流電，通過電機(jī)的發(fā)熱來(lái)消耗能量， 改善制動(dòng)效果。直流制動(dòng)也可以用于使電機(jī)在零速時(shí)停的穩(wěn)一點(diǎn)，防止受外力作用而使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。要注意制動(dòng)時(shí)間和電壓不要設(shè)的太大，防止電機(jī)過熱。第19頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（三）變頻器制動(dòng)的情況

15、 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(tái)逆變器使用一個(gè)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(jià)格較高，用的不多，尤其是中小功率的場(chǎng)合。第20頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（四）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%)。第21頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（四）電源的頻率和電壓 2. 電源

16、的電壓 低壓變頻器的常用電壓等級(jí)。 在中國(guó), 低于變頻器的常用電壓等級(jí)為: 單相220V, 3相400V，其他地區(qū)還有: 單相110V, 3相230V ,3相575V ,3相690V等，中壓變頻器的電壓等級(jí): 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(jí)為3kV, 3.3kV, 6kV, 6.6kV. 中國(guó)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(duì)比較專用的電壓等級(jí),有的還會(huì)用到直流供電, 如礦山, 電力機(jī)車等。第22頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（四）電源的頻率和電壓 3. 注意當(dāng)使用單相（200V）電源給三相20

17、0V的變頻器供電時(shí)，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. 這時(shí)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(huì)減小，具體程度不同的變頻器可能會(huì)不同。第23頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（五）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(shí)，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

18、影響。 通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺(tái)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第24頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（五）變頻器的散熱 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(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測(cè)上方比較好。 注意： 如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大， 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。第25頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48

19、分，星期二（五）變頻器的散熱 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(shí)，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(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)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(duì)大容量變頻器更加有效。 還可以用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(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變差的!第26頁(yè)，共52頁(yè)，2022

20、年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（五）變頻器的散熱 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(shí)，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(shuí)替代誰(shuí)。第27頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（五）變頻器的散熱 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降低5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)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15

21、00m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(lái)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(shí)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(gè)道理。第28頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（六）變頻器漏電流 關(guān)于漏電流的問答（Q表示問，A表示答） Q: 有那些漏電流的形式？ A: 有 2種：電機(jī)電纜對(duì)地漏電流和電纜線與線之間的漏電流第29頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二1) 影響對(duì)地漏電流的解決辦法： 導(dǎo)線和大地間存在分布電容，分布電容越大，漏電流越大；有效減少

22、變頻器及電機(jī)間距離以減少分布電容。載波頻率越大，漏電流越大?？山档洼d波頻率來(lái)減少漏電流。但降低載波頻率會(huì)導(dǎo)致電機(jī)噪聲的增加，請(qǐng)注意，加裝電抗器也是解決漏電流的好辦法漏電流會(huì)隨回路電流增大而增大，所以電機(jī)功率大時(shí)，相應(yīng)漏電流也大第30頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二2）引起線與線之間漏電流的因素及解決辦法：變頻器輸出布線之間存在分布電容，如果通過線路的電流含高次諧波，則可能引起諧振而產(chǎn)生漏電流。此時(shí)若使用熱繼電器可能會(huì)使其誤動(dòng)作。解決的辦法是降低載波頻率或加裝輸出電抗器。建議在使用變頻器時(shí)，電機(jī)前不加裝熱繼電器，使用變頻器的電子過流保護(hù)功能。第31頁(yè)，共52頁(yè)，2022年

23、，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（六）變頻器漏電流 Q: 為什么會(huì)有漏電流的問題？ A: 不使用變頻器時(shí)，漏電流一般較小。使用變頻器時(shí)，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(duì)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(shí)的10倍）。第32頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（六）變頻器漏電流 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(wú)直接關(guān)系。但接地不好會(huì)增加觸電的可能性。Q: 漏電流對(duì)策有那些？ A:

24、 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(duì)變頻器的漏電流水平可有什么規(guī)定? A: 現(xiàn)在還沒有。第33頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（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(gè)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(dòng)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(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置，其中，有幾個(gè)參數(shù)的設(shè)定非常重要，將直接影響變頻器的合理使用。第34頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（七）重要參數(shù)的設(shè)定 2 幾個(gè)重要參數(shù)的

25、設(shè)定 2.1 V/f類型的選擇 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(dòng)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(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定。 基本頻率是變頻器對(duì)電動(dòng)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(dòng)機(jī)的額定電壓設(shè)定。 第35頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二轉(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

26、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。第36頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（七）重要參數(shù)的設(shè)定 2.2 如何調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動(dòng)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(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。第37頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二可是，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

27、難的。近年來(lái)國(guó)外開發(fā)了一些能自行補(bǔ)償?shù)淖冾l器，但所需計(jì)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(duì)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。 第38頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（七）重要參數(shù)的設(shè)定 2.3頻率跨跳 V/f控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，在某些頻率段。電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)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(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)量較小時(shí)更為嚴(yán)重。因此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(shí)可以自動(dòng)跳過這些頻

28、率段，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 第39頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（七）重要參數(shù)的設(shè)定 2.4 過負(fù)載率設(shè)置 該設(shè)置用于變頻器和電動(dòng)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(dòng)機(jī)額定電流確定的OL設(shè)定值時(shí)，變頻器則以反時(shí)限特性進(jìn)行過負(fù)載保護(hù)（OL），過負(fù)載保護(hù)動(dòng)作時(shí)變頻器停止輸出。 第40頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（七）重要參數(shù)的設(shè)定 2.5 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

29、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。第41頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（八）過電壓的原因及其對(duì)策 1、過電壓的產(chǎn)生與再生制動(dòng)所謂變頻器的過電壓，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(shí)，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(jì)算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發(fā)生時(shí)，直流母線上的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至700V左右時(shí)，（因機(jī)型而異）變頻器過電壓保護(hù)動(dòng)作。第42頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（八）過電壓的原因及其對(duì)策 2、

30、造成過電壓的原因主要有兩種： 電源過電壓和再生過電壓。 （1）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。第43頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（八）過電壓的原因及其對(duì)策 （2）產(chǎn)生再生過電壓主要有以下原因： A-當(dāng)大GD2（飛輪力矩）負(fù)載減速時(shí)變頻器減速時(shí)間設(shè)定過短； B-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。第44頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二由于這些原因，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

31、，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù)，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)相反，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際上處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動(dòng)能被“再生”成為電能。再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流二極管對(duì)變頻器直流儲(chǔ)能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓。第45頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二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(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此再生過電壓的過程也就是再生制動(dòng)的過程。換句話說，消除了再生能量，也就提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果再生能量不大，因變頻器與電機(jī)本身具有20%的再生制動(dòng)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

32、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(dòng)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(shí)的處理掉，同時(shí)也提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這就是再生制動(dòng)的目的第46頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（八）過電壓的原因及其對(duì)策 3、過電壓的防止措施： （1）自由停車 由于過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對(duì)策也不相同。對(duì)于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對(duì)停車時(shí)間或位置無(wú)特殊要求，那么可以采用延長(zhǎng)變頻器減速時(shí)間或自由停車的方法來(lái)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。第47頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)48分，星期二（八）過電壓的原因及其對(duì)策 （2）直流制動(dòng) 直流制動(dòng)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(gè)靜止的磁場(chǎng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個(gè)磁場(chǎng)而產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動(dòng)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(dòng)又稱作能耗制動(dòng)。在直流制動(dòng)的過程中實(shí)際上包含了再生制動(dòng)與