變頻器在使用中存在的問題及技術(shù)創(chuàng)新研究

1、變頻器在使用中存在的問題及技術(shù)創(chuàng)新研究    關(guān)鍵詞： 變頻器；選型；使用；解決方案0 引言 變頻調(diào)速是一種成熟的節(jié)電技術(shù)，變頻器作為變頻調(diào)速的關(guān)鍵性和核心設(shè)備，以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點在工業(yè)自動控制領(lǐng)域越來越受到人們的青睞。是應(yīng)用最廣泛、理想的節(jié)電改造設(shè)備，深得廣大企業(yè)用戶的普遍認可。文章對變頻器在選型、使用中需要注意的問題和應(yīng)用中存在的負載、制動問題、對周邊設(shè)備的影響及故障防范作了簡要論述并給出相應(yīng)的解決方案。 1 變頻器的選型和安裝要求 變頻器初步選型和安裝需要考慮性能匹配，性價確立，環(huán)境需求三方面因素。 1.1 性能匹配 選擇一個性能匹配

2、的變頻器是首先要考慮的問題。變頻器的選擇應(yīng)滿足以下條件：電壓等級與控制電機相符，額定電流為控制電機額定電流的1.11.5倍，并根據(jù)被控設(shè)備的負載特性選擇變頻器類型。 1.2 性價確立 隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實現(xiàn)變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器性能優(yōu)劣，一要看本身的能量損耗；二要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響；三要看對電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)。 1.3 環(huán)境需求 由于變頻器電路高度集成，結(jié)構(gòu)緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環(huán)境的溫度、

3、濕度和粉塵含量要求高。如果變頻器安裝于操作室內(nèi)，夏季室內(nèi)溫度很高，操作室內(nèi)可能粉塵比較多，會發(fā)生變頻器設(shè)備故障，一般需要對操作室進行防塵密封和增加冷卻設(shè)施，同時控制室中央空調(diào)冷凝水太多，濕度偏高則容易引起變頻器控制板元件損壞故障。如要求多臺變頻器安裝在同一電控室的某一個控制屏內(nèi)，則必須采用抗干擾的措施以保證系統(tǒng)正常工作。變頻器控制線必須采用屏蔽電纜，并且在布線范圍內(nèi)必須與動力線相距>0.1m，相交時必須轉(zhuǎn)90°角，千萬不要將控制線與動力線放在同一電纜托架（或線框）內(nèi)，以避免變頻器控制信號受到干擾。所以安裝變頻器同時，必須為變頻器提供一個好的運行環(huán)境。 2 變頻器負載匹配問題及對

4、策 變頻器負載總體可分為三種類型：風(fēng)機泵類負載、恒轉(zhuǎn)矩負載和恒功率負載。針對不同的負載類型，應(yīng)選擇不同類型的變頻器。 2.1 風(fēng)機、泵類負載 風(fēng)機、泵類負載是工業(yè)應(yīng)用最多的設(shè)備，主要以離心式風(fēng)機和水泵為主，通用變頻器在這類負載上的應(yīng)用最多。目前藥谷基地水泵、風(fēng)機類占到90%以上，水泵、風(fēng)機泵類負載是一種平方轉(zhuǎn)矩負載，這類負載對變頻器的性能要求不高，只對可靠性和經(jīng)濟性有要求，所以選擇具Uf=const控制模式的變頻器即可。 泵類負載在實際運行過程中，容易發(fā)生憋壓、水垂效應(yīng)和喘振，所以變頻器選型時，要選擇適于泵類負載的變頻器且變頻器在功能設(shè)定時要針對上述問題進行單獨設(shè)定。 1）憋壓：水泵類負載在低

5、流速運行時，由于憋壓而導(dǎo)致系統(tǒng)流量為零，從而造成水泵電機發(fā)熱燒壞。在變頻器功能設(shè)定時，通過變頻器的最低頻率限定保護，而限定了泵流量的臨界點處的系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)速，這就避免了此類現(xiàn)象的發(fā)生。2）水垂效應(yīng)：泵類負載在突然斷電時，由于泵管道中的液體重力而倒流若逆止閥不嚴或沒有逆止閥，將導(dǎo)致電機反轉(zhuǎn)，電機發(fā)電使變頻器發(fā)生故障報警，甚至燒壞。在變頻器系統(tǒng)設(shè)計過程，應(yīng)使變頻器按減速曲線停止，在電機完全停止后再斷開主電路電，或者設(shè)定“斷電減速停止”功能，這樣就可避免此類問題出現(xiàn)。3）喘振：測量易發(fā)喘振的頻率點，通過設(shè)定跳躍頻率點，避免發(fā)生系統(tǒng)共振現(xiàn)象。在藥谷制劑大樓中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能自控技術(shù)改造中，充分考慮了

6、這一系列問題，對憋壓，喘振，水垂效應(yīng)基本得到消除。 2.2 恒功率負載 如卷取機、高速離心機等為恒功率負載，指轉(zhuǎn)矩大體與轉(zhuǎn)速成反比的負載。利用變頻器驅(qū)動恒功率負載時，應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的，通?？紤]在某個轉(zhuǎn)速點以下采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而在高于該轉(zhuǎn)速點時才采用恒功率調(diào)速方式。通常將該轉(zhuǎn)速點稱為基頻，該點對應(yīng)的電壓為變頻器輸出額定電壓。從理論上講，要想實現(xiàn)真正意義上的恒功率控制，變頻器的輸出頻率f和輸出電壓U必須遵循Uf=const協(xié)調(diào)控制，但這在實際變頻器運行過程中是不允許的，因為在基頻以上，變頻器的輸出電壓不能隨著其輸出頻率增加，只能保持額定電壓，所以只能是一種近似意義上的恒功率控制

7、。 2.3 恒轉(zhuǎn)矩負載 如鍋爐出渣機為恒轉(zhuǎn)矩負載，恒轉(zhuǎn)矩負載是指負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，轉(zhuǎn)速變化，但轉(zhuǎn)矩均保持恒定。恒轉(zhuǎn)矩負載又分為位能式和摩擦類兩種負載。位能式負載一般要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四象限運行能力的變頻器。摩擦類負載的起動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150左右，制動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的l00左右，所以變頻器應(yīng)選擇那些具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，并且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。鍋爐出渣機變頻器在調(diào)試中，根據(jù)負載情況適當(dāng)調(diào)整設(shè)置，變頻器運行相當(dāng)平穩(wěn)，很好減少出渣機的機械磨損，鍋爐運行得到有效保證。   

8、     3 變頻器制動和解決方案 變頻器制動是指電能從電機側(cè)流到變頻器側(cè)，這時電機轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速。負載的能量分為動能和勢能。動能（由速度和重量確定其大?。╇S著物體的運動而累積，當(dāng)動能減為零時，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉(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)。這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗掉。為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側(cè)安裝制動電阻。為了改善制動能力，不能依靠增加變頻器的容量來解決問題?？蛇x用“功率再生變換器”、“制動電阻”或“制動單元”等選件來改善變頻器的制動容量。

9、 在通用變頻器、異步電動機和機械負載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將可能處于再生發(fā)電制動狀態(tài)；或當(dāng)電動機從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機的機械慣性，電機可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能經(jīng)電動機轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動過快或機械負載為提升機類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞。在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態(tài)；使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動狀態(tài)。 4 對關(guān)聯(lián)設(shè)備的影響和故障防范 變頻器安裝使用對其他設(shè)備產(chǎn)生也會產(chǎn)生影響，有時甚至導(dǎo)致關(guān)聯(lián)設(shè)備故障。因此，對這些影響因素進行分析探討，并研究應(yīng)該采取哪些措施時非常必要的。 4.1 振動與噪