变频器应用

变频器应用（精选十篇）

变频器应用 篇1

一、变频器的分类

变频器种类繁多, 应用非常广泛, 根据应用场合的不同, 分类的方法也不同, 主要有以下几种:

1. 按变换的结构分类, 变频器分为交-交和交-直-交

两种形式, 交-交变频器可将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电, 又称直接式变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电, 然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电, 它又称为间接式变频器。

2. 按直流环节的储能方式分类, 分为电压型变频器和电流型变频器两种。

3. 按控制方式分类, 分为U/F控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器、直接转矩控制变频器。

4. 按功能分类, 可分为恒转矩变频器和平方转矩变频器。

5. 按用途分类, 可分为通用变频器、高性能专用变频器和高频变频器。

6、按变频器供电的电压分类, 可分为低压变频器和高压变频器。

二、变频器的应用

目前, 变频调速已被公认为最理想、最有发展前途的调速方式之一, 得到广泛应用。

1. 在节能方面的应用

风机、泵类负载采用变频调速后, 节电率可达20%-60%, 这是因为风机、泵类负载的实际消耗功率基本与转速的三次方成比例。由此可以计算, 如果风机的实际为额定风量的80%, 通过变频调速其实际功率为额定功率的51.2%。由此可以看出, 当用户需要的平均流量较小时, 风机、泵类采用变频调速使其转速降低, 节能效果非常可观。传统的风机、水泵采用挡板和阀门进行流量调节, 电动机转速不变, 耗电功率下降很小。据统计, 风机、泵类负载占全国用电量的31%, 占工业总用电量的50%。因而, 从节能的角度出发, 在此类负载中使用变频调速具有极大的经济效益。另外, 变频技术也应用于部分家用电器, , 如目前日益普及的变频空调、变频冰箱等。

2. 变频器在自动化系统中的应用

由于控制技术的发展, 变频器除了具有基本的调速控制外, 更具有了多种算术运算和智能控制功能, 输出精度高达0.1%-0.01%。它还设置有完善的检测、保护环节, 因此在自动化系统中得到了广泛的应用。例如, 化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝;玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机;电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等。

3. 变频器在提高工艺水平和产品质量方面的应用

变频器还广泛地应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域, 它可以提高工艺水平和产品质量, 减少设备冲击和噪声, 延长设备使用寿命。采用变频控制后, 可以使机械设备简化, 操作和控制更具有人性化, 有的甚至可以改变原有的工艺规范, 从而提高整个设备的功能。例如, 许多行业用的定型机, 机内温度是靠改变送入热风的多少来调节的。输送热风通常采用的是循环风机, 由于风机速度不变, 风量的调节只有通过调节风门的开度实现。如果风门调节失灵或调节不当, 就会造成定型机失控, 从而影响成品质量。循环风机高速启动, 传送带与轴承之间的磨损非常厉害, 使传送带成为一种易耗品。在采用变频调速后, 温度调节可以通过变频器自动调节风机的速度实现, 解决了产品质量问题;此外, 变频器可以很方便地实现电机的平滑启动, 减少了传送带与轴承的磨损, 延长了设备的寿命, 同时可以节能40%。

三、工业变频器的环境要求

变频器作为一个工业应用的产品设计, 从产品的结构、元器件的选择、防护措施、抗干扰措施等多方面都有严格的要求, 它对环境的要求高于一般的低压电气产品。它在安装使用之前, 不可避免地要进行一段时间的放置, 放置环境的要求根据其存放期的长短而定。

1. 短期存放:存放期不超过3个月时可认为是短期存放, 其存放条件如下。

(1) 环境温度:-10℃~+50℃。 (2) 相对湿度:5%~95%。

(3) 外部条件:不受阳光直射, 无灰尘、腐蚀性气体、可燃气体、油雾、蒸汽、滴水或振动, 应避免含盐分较多的环境。

(4) 即使温/湿度符合以上条件, 也应注意不要放置于温度会急剧变化的环境中, 因为这可能会造成变频器内部结露。

(5) 不要直接放置于地面, 应置于合适的台架上。

(6) 应用塑料薄膜等包装完好后存放, 如环境潮湿, 还需要在包装袋内放置干燥剂。

2. 长期存放:存放超过3个月时即认为是长期存放, 其存放条件如下。

(1) 满足短期存放的所有条件。

(2) 周围环境温度不高于30℃。因为变频器的滤波电容器均为电解电容, 在不通电时, 如温度过高, 会使电容器的特性变坏。

(3) 必须严格封装, 使包装袋内的相对湿度约在70%以下。

(4) 如果变频器已安装于柜内, 在长期不用时, 应将变频器拆下, 放置于符合条件的场所。

(5) 电解电容器长期不通电存放通常会变坏, 如果保管时间超过一年, 必须要通电老化, 至少要保证一年老化一次。

3. 安装环境:变频器的安装环境主要是环境温度、湿度等方面, 具体如下。

(1) 安装场所:室内。

(2) 周围温度:-10℃~+50℃。

(3) 相对湿度:5%~95% (不结露) 。

(4) 外部条件:不受阳光直射, 无灰尘、腐蚀性气体、可燃气体、油雾、蒸汽、滴水或振动, 应避免含盐分较多的环境, 不会因温度急剧变化而结露。

(5) 海拔高度:低于1000米。 (6) 振动:≤3毫米。

另外, 安装还要有足够的空间, 方便装置的拆装和检查维护, 有通风口或换气装置, 以排除变频器产生的热量, 与易受高次谐波干扰和无线电干扰的设备分开。

变频与传动：高压变频器原理及应用 篇2

1.引言

电机是工业生产中主要的耗电设备，高压大功率电动机的应用更为突出，而这些设备大部分都存在很大的节能潜力，所以大力发展高压大功率变频调速技术具有时代的必要性和迫切性。

目前，随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大 功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。其应用领域和范围也越来越为广范，这为工矿企业高效、合理地利用能源(尤其是电能)提供了技术先决条件。

2.几种常用高压变频器的主电路分析

(1)单元串联多重化电压源型高压变频器

单元串联多重化电压源型高压变频器利用低压单相变频器串联，弥补功率器件IGBT的耐压能力的不足。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。但其存在以下缺点：

a)使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件(90只二极管，60只IGBT)，装 置的体积太大，重量大，安装位置和基建投资成问题;

b)所需高压电缆太多，系统的内阻无形中增大，接线太多，故障点相应的增多;

c)一个单元损坏时，单元可旁路，但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的，造成电压、电流不平衡，从而谐波也相应的增大，勉强运行时终 究会导致电动机的损坏;

d)输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;

d)输出电压波 形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;

e)由于系统中存在着变压器，系统效率再提高不容易实现;移相变压器中，6kV 三相6绕组×3(10kV时需12绕组×3)延边三角形接法，在三相电压不平衡(实际上三相电压是不可能绝对平衡的)时，产生的内部环流，必将引起内阻的 增加和电流的损耗，也相应的就造成了变压器的铜损增大。此时，再加上变压器的铁芯的固有损耗，变压器的效率就会降低，也就影响了整个高压变频器的效率。这 种情况在越低于额定负荷运行时，越是显著。10kV时，变压器有近400个接头、近百根电缆。在额定负荷时效率可达96%，但在轻负荷时，效率低于 90%。

(2)中性点钳位三电平PWM变频器

该系列变频器采用传统的电压型变频器结构，

中性点钳位三电平PWM变频器的逆变部 分采用传统的三电平方式，所以输出波形中会不可避免地产生比较大的谐波分量，这是三电平逆变方式所固有的。因此在变频器的输出侧必须配置输出LC滤波器才 能用于普通的鼠笼型电机。同样由于谐波的原因，电动机的功率因数和效率、甚至寿命都会受到一定的影响，只有在额定工况点才能达到最佳的工作状态，但随着转速的下降，功率因数和效率都会相应降低。

多电平多重化高压变频器。多电平 多重化高压变频器的本意是想解决高压IGBT的耐压有限的问题，但此种方式，不仅增加了系统的复杂性，而且降低了多重化冗余性能好和三电平结构简单的优点。因此此类变频器实际上并不可取。

此类型变频器的性能价格优势并不大，与其同时采用多电平和多重化两种技术，还不如采用前面提到的高压IGBT的多重化变频器或者三电平变频器。

(3)电流源型高压变频器

功率器件直接串联的电流源型高压变频器是在线路中串联大电感，再将SCR(或GTO、 SGCT等)开关速度较慢的功率器件直接串联而构成的。

这种方式虽然使用功率器件少、易于控制电流，但是没有真正解决高压功率器 件的串联问题。因为即使功率器件出现故障，由于大电感的限流作用，di/dt受到限制，功率器件虽不易损坏，但带来的问题是对电网污染严重、功率因数低。并且电流源型高压变频器对电网电压及电机负载的变化敏感，无法做成真正的通用型产品。

电流源型高压变频器是最早的产品，但凡是电压型变频器到达的地方，它都被迫退出，因为在经济上、技术上，它都明显处于劣势。

3.IGBT直接串联的直接高压变频器

3.1 主电路简介

图1.IGBT直接串联高压变频

如图1所示，图中系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再通过 逆变器进行逆变，加上正弦波滤波器，简单易行地实现高压变频输出，直接供给高压电动机。

功率器件IGBT直接串联的二电平电压型 高压变频器是采用变频器已有的成熟技术，应用独特而简单的控制技术成功设计出的一种无输入输出变压器、IGBT直接串联逆变、输出效率达98%的高压调速系统。

对于需要快速制动的场合，采用直流放电制动装置，如图2所示：

变频器的基本原理及其应用 篇3

关键词：变频器 原理 应用 电机

随着经济的不断进步，高层建筑不断的增多，为此电梯成为了建筑中必不可少的运输工具。而在电梯运行的过程中，其运行效率就尤为重要，随着一代又一代的电梯设计的创新，变频调速成为了市场上的主要调速方式。变频器就是这样一种通过改变频率而改变电机运行速度的设备。

▲▲1 变频器

1.1 变频技术概念

变频技术就是将工频电源变换成所需频率的交流电源，从而实现电机的调速。我国的电网电压为220V、50Hz，显然，电网的频率就是50Hz。而交流异步电动机的转速与交流电源频率存在着这样的关系， 。其中p为极对数，f为电机两端的电网频率，s为转差率。显然，电机的转速与交流电源的频率成正比关系，当p、s一定的情况下，就可以通过改变交流电源的频率来改变电机的频率，这就是变频调速技术。

1.2 变频器的结构

变频器分为两类，分别是交-交变频和交-直-交变频。其中交-交变频只有一个环节，并且采用反并联的可逆线路，因此需要大量的功率元件，除此之外，还因为受到脉动转矩和谐波电流的限制，所以其最高的输出频率往往不能超过电网频率的一半，这些情况导致交-交变频器的应用不能得到推广。

为此常用的变频器采用交-直-交变频器。这种变频器按中间直流环节分为电压源型和电流源型。区分的办法则观查是使用大电容滤波还是大电感滤波，使用大电容滤波的是电压源型，直流电压平直，可多机传动，但是动态响应慢，不能实现回馈制动。而使用大电感滤波的是电流源型，电流波形平直，动态响应快，可以实现四象限运行，适用于单电机的可逆传动。

SPWM波形是变频器逆变回路常常采用的一种调制波形，采用正弦脉宽调制波形可以方便的控制等效正弦波的幅值以及频率。并且以此为基础又发展了三电平PWM菱形调制，除了能够获得更小的谐波分量外，还可以获得更好的低速性能。

变频器的整流回路往往采用不可控整流，与逆变电路区别很大，受到电流、开关频率、电压、控制回路的要求的影响，功率器件的发展，使得半控型的SCR已经很少使用了。而全控型器件中GTO和BJT属于电流控制型，驱动比较复杂，但是功率较大。P-MOSFET属于场控型器件，虽然功率低但是其开关频率高，而且有着很高的可靠性。

1.3 变频器的控制原理

PWM控制，是在调节频率的同时，不改变脉冲电压幅度的大小，只是改变脉冲的占空比，从而实现变频变压的效果。逆变器通常采用6个绝缘栅极晶体管构成大功率晶体管开关组合，即功率模块。6个晶体管的状态决定电机绕组中电流的方向，开关动作的快慢决定了通入电机绕组电流的频率，开关脉冲依次控制晶体管的通断，从而使电机转动。

▲▲2 变频器的应用

2.1 变频器的特点

如今变频器的应用已经十分的广泛，因为其自身所具有的特点有利于工业、工程等方面的应用。首先是变频器维护简单，而且一旦投入运行，故障率通常情况下很少，只需要有规律的巡检、定期更换易损元件以及清扫即可。有规律的巡检以及清扫是为了防止灰尘引起放热与短路，从而保障了变频器的正常运行。而更换易损元件则是担心电子元器件的使用寿命耗尽引起不必要的事故。

其次则是起动性能好。变频器的起动是无级进行的，电压与频率逐渐升高，直到达到给定值。这个更有利于调节起动时间和加减速时间，以及通过调节给定信号的斜坡函数发生器的参数，使其能够更加平滑的起动。

再者就是变频器的调速性能好，调速性能好坏的指标有两个，一个是调速范围，另一个就是机械特性。由于变频器的种类繁多，对于不同的负载都有着不同的变频器与之对应。例如：对于恒转矩负载则需要选择过载能力大的变频器；而对于恒功率负载，由于转速与转矩成反比例关系，则需要解决低转速阶段转矩问题；对于位能性负载则要求可四象限运行的变频器即可。变压变频是异步电动机变频调速的基本控制方式，在基频以下采用恒压频比的控制方式，基本上保持磁通在各级转速上恒定，机械特性随转速下降而平行下移，硬度好。

变频器的保护功能十分齐全，其内部建有电流闭环，能够严格控制电流，并且能够很容易的通过设定保护电流以实现过电流和过载保护。甚至有的变频器还提供绝缘检测功能，能够检测逆变回路、电源以及电机的绝缘情况，进而能够及时发出警报并且发出跳闸信号。除此之外，有的变频器还提供试验和诊断功能，进一步确保变频器的安全运行。

2.2 变频器的应用

随着社会的不断进步，不同场合用到的电机种类各不相同，为此变频器的种类也是各种各样的。现如今使用无刷电动机作为压缩机电机的空调器采用交-直-交方式，并且分为两类，一类只有压缩机电机采用无刷直流电机，另一类则是不仅仅有压缩机，室内风机、室外风机都采用无刷直流电机，即全直流变频空调器。这些仅仅是变频其在空调方面的应用。

而变频器在电厂等重要场合中还需要注意一些事项，例如：安装处的工作温度、腐蚀性气体、震动与冲击以及电磁波干扰。为此在选择变频器时则需要注意选择变频器的目的、变频器的负载类型以及变频器是否与负载匹配等等，无论哪种因素都可能造成变频器的不正常工作，这就使得选择正确的变频器尤为重要。

▲▲3 总结

目前变频控制技术由PWM向PAM方向发展。这是因为PWM控制方式在调速过程中受到电机上限转速的限制。而采用PAM控制方式则其转速可以提高1.5倍左右，这样的提升有助于提高变频器在空调、冰箱等快速制冷、制热能力的应用。除此之外，由于PAM在调整电压时具有对电流波形整形的作用，从而获得更高的效率，抑制高次谐波的生成，并且减少对电网电压的污染。

参考文献：

[1] 李艳丽.变频器的基本原理与应用[J].城市建设理论研究，2012，（13）：10-13.

[2] 李治和.变频器的工作原理和控制方式[J].煤炭技术，2009，28（8）：8-12.

[3] 李淑梅.浅析变频器的工作原理和控制方式[J].科协论坛，2009，（1）：9-12.

低压变频器应用分析 篇4

1.1 低压变频器选型

目前,大多用户均根据变频器生产厂家的说明书或选型手册进行低压变频器选型。通常,变频器生产厂家会提供变频器额定电流,可配用电机的额定功率和额定容量。其中可配用电机的参数均为变频器生产厂家根据本厂家或国家标准电机给出,不能真实反映变频器带负载的能力,因此,选择变频器时一定以电机额定电流不超过变频器额定电流为原则,以生产厂家提供的可配用电机的参数为参考。另外,选择变频器时还应了解工艺情况和电机有关参数,并注意电机的类型和工作特性。

(1)变频器额定电流的选择。根据设计规范,为保证变频器的安全可靠运行,变频器的额定电流一定要大于所带负载(电机)的额定电流,特别是对于负载性质经常变化的电机。根据经验,变频器额定电流为1.05倍及以上电机额定电流为宜。

(2)变频器额定电压的选择。变频器额定电压按变频器输入侧母线电压选择。原则上,变频器额定电压需与输入电压一致,输入电压过高会损坏变频器。

1.2 低压变频器选型中常见问题

(1)负载类型和变频器匹配。石油化工行业负载主要有泵类和风机类。其中,泵类又分为水泵、油泵、助剂泵、计量泵、提升泵、搅拌泵、洗涤泵等,提升泵、搅拌泵、洗涤泵多为重载负荷,其余为常规负载;风机类又分为空气冷却风机、锅炉引送风机、轴流风机、空气压缩机等,空气冷却风机、锅炉引送风机启动时为重载负荷,一般按重载负荷考虑,其余为常规负荷。在选用变频器时,应按负载性质选型。若不清楚负载类型,或负载类型在不同工艺条件下有变化,则建议按重载负荷选择变频器,以避免选型不匹配。

(2)环境条件对变频器的影响。通常,变频器对环境温度和湿度要求较高。环境温度在30℃及以下,相对湿度在80%及以下,海拔高度在1 000m以下时,变频器按额定电流运行较安全;如果环境温度超过40℃,那么随着环境温度的升高,变频器的实际容量和实际运行电流会逐步降低;如果环境相对湿度超过90%,那么就有可能结露,会导致变频器内部元器件短路;如果海拔高度超过1 000m,那么变频器输出功率会下降。除此之外,变频器应避免安装在粉尘环境中。

(3)变频器可选件选型。变频器可选件选型不当,会导致变频器故障率偏高,集中表现在滤波器、电抗器选型较差。

2 低压变频器一次回路接线方式选择

在低压变频器一次回路中,进线开关、变频器本体、保护控制系统的安装位置基本一致,而接触器、滤波器、电抗器在一次回路中安装位置不同会产生不同效果。

2.1 接触器安装位置选择

接触器主要有两种接线方式:安装于变频器本体后和安装于变频器本体前。接触器安装于变频器本体后,电机处于备用状态时,变频器在带电状态。其优点为变频器在电机频繁启动时不存在频繁冲击;缺点是变频器长期带电,存在电能损耗。接触器安装于变频器本体前,电机处于备用状态时,变频器在停电状态。其优点为电机处于备用状态时完全断电,无电能损耗;缺点是电机频繁启动对变频器造成频繁充电冲击,影响变频器元器件的使用寿命。综上,若电机不频繁启动,则可将接触器安装于变频器本体前,但将接触器安装于变频器本体后更佳;若电机频繁启动,则建议将接触器安装于变频器本体后。

2.2 滤波器选择

在变频器电源侧对谐波要求非常高或不允许有谐波产生的情况下,必须配置输入滤波器。输出滤波器一般在控制要求精度高时选用。输入滤波器主要是对电网进行滤波,抑制电网谐波作用于变频器,同时抑制变频器整流产生的谐波返回电网。输出滤波器主要是对变频器输出波形进行优化,滤除谐波,使输出波形更趋正弦化。

2.3 电抗器选择

输入电抗器可抑制电网侧谐波,保护整流桥。输出电抗器在变频器输出电缆超过规定长度(一般允许电缆长度为250m)时选配。输入电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,平滑电源电压中包含的尖峰脉冲或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷。输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容,提高输出高频阻抗,减少高频漏电流,延长变频器到电机的电缆距离。是否选用电抗器,用户可根据自身情况决定,建议选配输入/输出电抗器。

2.4 测量用电流互感器位置选择

通常,对于功率不小于30kW电机的控制回路,要求安装电流表。目前,测量用电流互感器普遍有两种安装方式:一为安装于进线开关侧,即变频器前侧,其优点是显示较稳定,且测量值为工频电流,缺点为变频器运行时不能显示真实的电机运行电流;二为安装于一次回路输出侧,即变频器后侧,其优点为无论变频运行还是工频运行,均可实时监测此回路电机的运行电流,缺点为变频运行时显示电流为非工频电流,不稳定。根据实际情况,建议将测量用电流互感器安装于变频器后侧,以便于监测电机实际运行电流。

3 变频器安装环境选择

在实际运行中发现,变频器在较差环境中工作时故障率明显较高,特别对温度、湿度和灰尘较为敏感,因此选择安装环境时一定要选择温度、湿度可控,灰尘小的环境。

3.1 环境温度

变频器极易受到工作温度的影响,产品设计使用环境一般为0～55℃,但实际使用中发现,温度最好控制在35℃以下,否则温度越高,变频器带负载能力将逐步降低。

3.2 环境湿度

变频器周围环境湿度较大时,变频器内部易结露,特别是湿度大于90%时,其内部元器件的绝缘性能会大幅降低,甚至可能引发短路事故。因此,一定要控制好变频器的环境湿度,必要时采取除湿措施。

3.3 腐蚀性气体

变频器应避免在腐蚀性较大的气体环境中使用,否则腐蚀性气体会腐蚀电子元器件的引线、印刷电路板等,而且还会加速电路板的老化,降低绝缘性能,缩短变频器的使用寿命。

3.4 灰尘环境

变频器应尽量避免在灰尘大的环境中使用,特别在具有焦化粉尘的环境,若必须使用,一定要定期清扫灰尘,否则,灰尘积存较多会导致变频器电子元器件短路损坏。

4 变频器运维注意事项

(1)在石油化工行业,很多设备要求变频器具有晃电自启动功能。虽然多数变频器具有此功能,但是厂家参考默认值为非自启动。

(2)变频器具有过电流保护自动复位功能,复位次数可设定为0～5次(默认值为5)。为了更好地记录故障,建议用户将复位次数设为0,即不允许自动复位,这样便于查找故障,并可避免电机过载运行。

(3)根据实际情况,将变频器风扇故障停机改为报警,可避免风扇故障引起变频器跳闸。

(4)一定要按变频器说明书的上电顺序上电,以避免损坏变频器。

(5)变频器运行过程中一定要定期巡检,及时查看变频器运行情况。

(6)变频器运行频率最好不低于15Hz,尽可能杜绝低于5Hz。

(7)变频器要定期维护,特别是运行于灰尘较大环境的变频器,一定要定期清扫灰尘。清扫灰尘时最好使用吸尘器,应杜绝采用湿布擦拭变频器的电子元器件。需要清洗时,可采用电子元器件专用清洗剂进行清洗。变频器的冷却风扇要定期检查,发现异常及时更换,避免因风扇故障导致变频器局部发热。

5 结束语

学习变频器应用教程心得体会 篇5

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动，变频调速，提高运转精度，改变功率因数，过流、过压、过载保护等功能。

变频器的主电路大体上可分为两类：电压型和电流型。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路

变频器主要有以下特点。

功率因数补偿节能。无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

变频节能。变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。

电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)，这个过程叫整流。把直流电(DC)变换为交流电(AC)的过程叫逆变，装置为逆变器。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。

变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。作为电子电路，变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯。变频器在工频下运行，具有节电功能。但是他的前提条件是：

第一、大功率并且为风机/泵类负载;

第二、装置本身具有节电功能(软件支持);第三、长期连续运行。

这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能，就是夸大或是商业炒作。

软启动节能。电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

从理论上讲，变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中，电动机在启动时，电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。

常用变频器介绍及应用领域 篇6

关键词 交流变频器;应用领域;性能

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0125-01

通用变频器的性能虽然日臻完善,但从产品和实际应用上看,中小容量通用变频器的主流仍以U/f控制方式为主,目前市场上销售的通用变频器大都将其列为通用型机型。广泛采用了32位数字信号处理器,将采样时间缩短到100um以下,针对转子电阻的影响,采用了新的控制策略和参数自动识别,即具有参数自整定功能。无速度传感器矢量控制方式通用变频器在某些场合以达到可代替直流电动机调速的需要,应用领域包括各行业的输送机、给料机、搅拌机、研磨機、粉碎机、切纸机、压延机、挤压机、阀门、压缩机、冷却塔、塑料机械、电梯、起重机、输油管道、各种纺织机械等。带速度传感器矢量控制方式通用变频器主要应用于大容量电动机的低速控制及一些有特殊要求的应用场合。

1 变频器在化工行业的应用

变频器应用到自动提取液化气系统设备改造上,解决了对电网冲击大,人工操作的繁琐,而最重要的是节能节电以及实现自动化提取液化气系统。据统计,每个月可节电40%左右,照此推算半年就可以回收成本,效果十分显著。

2 变频器在塑胶机械上的应用

在塑料产品的生产过程中,由于塑料的特性,产品的规格繁多和生产工艺的要求不同,所以,很多的地方都需要对生产机械进行调速,随着电力电子技术的迅速发展,变频调速的技术已经成熟,变频调速器已广泛应用在国民经济各行业之中,它的平滑的无级调速,高可靠性,高精度,而且节约电能,可以提高自动化水平等优点,在一定的程度上提高了塑胶机械的自动化水平,推动了塑胶行业的发展。

3 变频器造纸机械上的应用

造纸企业是高能耗企业每吨纸所耗电能在500度以上,电能消耗十分严重,从设备和类型看50%以上为风机、泵类负载,而这些设备目前基本上是采用阀门或挡板来调节风量或液体流量的,大量的能量消耗在阀门或挡板上,采用变频器进行调节,可以大量减少损耗,节约电能经济利益十分明显,值得企业大力推广。

4 变频器在注塑机节能中应用

注塑机是对各种塑料进行加热、融熔、搅拌、增压后,将塑料流体注入模具控内,完成工件一次注塑成型的设备,它的工序过程基本是相同的,大致可分为7个工序过程:锁模、射胶、保压、熔胶、冷却、开模、顶针每一个工序都需要不同的压力和流量,也就是说被加工的工件不都是在最大压力或流量下工作的,其压力和流量是靠压力比例阀和流量比例阀来调节的,通过调整压力或流量比例阀的开启度来控制压力和流量大小。然而,油泵电机在恒速运转、各工序中油泵的输入功率并没有多大变化,若用变频器来调节电机(油泵)的转速,来实现对压力和流量的调节,这样既经济又实用。

5 锅炉变频调速技术应用

锅炉变频调速的鼓(引)风控制系统:为了提高锅炉风量的控制水平,又能达到节能的效果,采用变频调速方式对风量进行调节,是首选的方案。由于,应用变频调速技术可根据用汽量的变化,随时调整鼓(引)风机的转速,减少了噪音对环境的污染(电机均运行于额定转速以下,风的噪音随之下降),对提高工业卫生水平起到一定的作用。由于鼓(引)风机长期低于额定转速的状态之下运行,电机及风机的轴承不易损坏,延长了使用寿命,电机的发热量也减少了,维修量下降,停机时间减少,节约了大量的维修费用。

6 变频调速器在油田采油井油机中的应用

其一、变频器具有软起动功能,起动时电流较小,对电网冲击小,起动时能耗大为降低。

其二、引进变频器控制,可实现设备上、下行程自动识别从而控制抽油机上、下行程的电机运行频率分别可调,以改变抽油机上、下行程的运行速度。亦可对变频器能耗制动进行准确控制,以使变频器更适应该运行工况。加上抽油机冲次的任意调节,可使用抽油机的抽汲参数对不同油进而言更趋合理,当调节适当时,可提高泵的充满系数,减少泵的漏失,从而提高泵效达到增产目的。

7 变频器在中央空调冷却泵上的应用

中央空调基本工作原理为采用压缩机强迫制冷循环,将建筑物中的热量通过冷媒(通常为水)转移到制冷剂中,通过冷却塔再将热量转移到大气中,其中循环水的冷却泵和冷冻泵所消耗的能量约占总耗能的60%。空调设备均按设计工况的最大制冷量来考虑的,绝大多数的时间在低负荷情况下工作,因此,使用变频器进行驱动将节约大量的能量。

8 变频器在恒压供水上的应用

用变频调速和PLC来实现恒压供水,与用调节阀门来实现恒压供水相比较,节能效果十分显著。其优点是:起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应;在锅炉和其他燃烧重油的场合,恒压供油可使油的燃烧更加充分,大大地减轻了对环境的污染。本系统经多年应用与完善,性能优越,安全方便,深得用户好评。

9 结语

交流变频器在我国经过了十几年的发展,在产品种类、性能和应用范围等方面都有了很大的提高。目前,国内市场上流行的通用变频器品牌多大十几种,(如欧美国家的品牌有西门子、ABB、Vacon(瓦控)、DANFOSS(丹佛斯)、Lenze(伦茨)、KEB(科比)、C.T.(统一)、欧陆、Moeller(金钟默勒)、Schneider(施耐德)、SIEI(西威)等,日本的品牌有富士、三菱、安川、三垦、日立、松下、东芝、明电、春日、东洋等;韩国LG、三星、现代;港澳台地区的品牌有普传、台达、台安、东元、正频、宁茂、九德松益、爱德利等;国产的品牌有康沃、安邦信、惠丰、森兰、阿尔法、时代、格立特、海利、佳灵、富凌、英威腾等。欧美国家的产品以性能先进、适应环境性强而著称;日本产的产品以外形小巧、功能多而出名;港澳台地区的产品以符合国情、功能简单实用而流行;而国产的产品则以大众化、功能简单、功能专用、价格低廉的优势广泛应用。

参考文献

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[4]李冠男.多层电梯控制系统电路的设计.中国新技术新产品,2010,(10):140.

作者简介

变频器节能应用实例 篇7

关键词：变频器,节能技术,载波频率,额定电流

1 简介及测试

笔者所在的工厂于2007-03在120 t锅炉2台180 k W/380 V排粉风机上采用亚太电效系统(珠海)有限公司生产的Power Rider-GI/PI电骑士专用机电效管理系统(低压变频调速装置)。到目前为止,运行良好,节能效果显著。

锅炉排粉风机铭牌参数:型号M9-26-N013D,冷却方式为风冷,风量39 910 m3/h,风压9 520 Pa,叶轮直径2 650 mm,配用功率148~295 k W。

引风机电动机参数:额定功率185 k W,频率50 Hz,额定电压380 V,接线方式为三角型接法,额定电流326 A,转速1 430 r/min,功率因数0.86.

变频器型号:电骑士专用机型号PR-GI-34-1850,额定电压380 V,额定输出电流380 A,额定容量250 k VA。考虑到实际运行负载电流不可能超过400 A,为了降低投资,选择变频器额定电流380 A。

有关部门对节能效果进行了测试考核。试验用双功率表法测量有功功率,试验中每个工况稳定运行72 h。表1为采用变频器前后的消耗功率的比较情况。从表1中可以看出,每个工况经72 h运行,设备运行控制正常,节电率为44.8%.表2为月耗电量比较。

日表均节电率达到44.8%,按照每月运行720 h,电价0.53元/k W·h计算。根据公式“安装节电设备后每月节电率电费=原系统改造前实际运行功率×每月运行时间×电价×节电率”计算,月节电率电费为:90.5 k W×24H×30D×0.53×0.448=15 472.00元。

安装变频器后,电动机实现了软启动,电机转速从零按照设定的加速时间缓慢升速至运行转速,减少了冲击力矩对电机和风机的损害。由于正常工作时风机的转速比额定转速低,当机组负荷高时,采用变频器调速后,电机转速比额定转速低些,大大减少了风机叶的磨损。具体来说,安装变频器后,电机具有以下几个特点:①具有自动节能运行功能,可根据负载大小自动调节工作状态,保持高效、节能运行;节电、工频两路输出。②采用磁通矢量PWM控制法,技术先进,输出电流谐波成分少,效率高;低频运行特性良好,可实现低频额定转矩输出。③采用高品质的IGBT、IPM模块,最大载波频率为15 k Hz,能实现超静音运行。④有数字键盘、双电压源、电流源、外部智能端子、串行通讯等多种输入方式,控制方式非常灵活。⑤丰富的功能,比如自动电压调整、死区补偿、自动转差补偿、直流制动、停电再启动等,可满足高精度、高复杂度控制要求。⑥程序运行(多段速)、摆频运行、内置PID调节器,可方便构成满足不同需求的自动化控制系统。⑦内置RS485标准通讯接口,可实现联网控制或比例连动控制。⑧友好的人机交互界面——LED数字显示。⑨完善的故障管理和保护功能,能保证在任何故障情况下,电骑士和电机不受损坏。⑩工艺先进,结构紧凑,产品外形美观、大方。

2 采用变频器应注意的问题

变频器是由电力电子器件、微电子元件、单片处理器等组成的。为了能长期、可靠、安全地运行,特别要注意以下几项。

2.1 电压的影响

鉴于可靠性方面的考虑,变频器的额定电流IN是指在输入额定电压UN下可达到的最大电流值。实际电网的电压不一定是标准的,往往高于额定电压。这时,必须相应余下允许额定电流,这样才能安全地运行。一般情况下,每增加2%的电压值,要降低4%的电流值,如图1所示。电压的性质决定了电厂用的低压变频器需要有很高的可靠性,以保证电厂的安全生产。Power Rider-GI/PI电骑士专用机电效管理系统(低压变频调速装置)具有自动节能运行功能,可根据负载大小,自动调节电机的工作状态,保持高效节能运行;节电、工频两路输出。

2.2 海拔高度的影响

变频器的正常使用以海拔高度h≤1 000 m为标准。我国地域广大,尤其在云贵、青藏高原等地使用时,实际海拔高度在1 000~4 000 m之间,因空气稀薄、散热条件变差,只有相应地降低允许的额定电流值,才能安全地使用,如图2所示。通常,每增加1 000 m的海拔高度,要降低6%的电流值。

2.3 载波频率的影响

变频器的额定电流值是基于额定载波频率f而确定的,实际使用时的载波频率往往是可调的,范围是2~15 k Hz。其具体值与二次线路的长度、电动机功率的大小、允许电动机的噪声和抗干扰的要求、输出电流的波形等有关。实际使用时,按上述条件要求载波频率往往高于额定载波频率。这时,要下降修正额定电流亦,而且当变频器的功率大、额定电压高时,相应的下降值要大些。

2.4 变频器输出波形的影响

火电厂应用变频高速很大部分是由旧有设备改造而来的。原有的普通电机是设计在为电网直接运行的,而电网电压波形基本为正弦波。如果变频器输出波形质量不好,会对电机产生不良影响。变频器输出谐波会引起电机附加发热和转矩脉动,噪声增大,输出dv/dt和共模电压会影响电机的绝缘。Power Rider-GI/PI电骑士专用机电效管理系统(低压变频调速装置)由于输出波形质量好,不必设置输出滤波器就可以使用原有的普通异步电机。

2.5 环境温度的影响

变频器的环境额定温度为40℃。当环境温度在40~50℃时,必须降低额定电流值。否则将使器件的温升过高,从而导致器件损坏(尤其是IGBT功率模块)的可能性增大,对电机的正常、安全运行有较大的影响。电流下降值至少在10%以下,并与器件的功率大小有关。功率较大的下降值应该大些,这样更有利于安全运行。

以上几点在变频器使用时常被人们所忽视,从而造成较高的故障率,影响长期、可靠、安全地运行,以致造成不必要的经济损失。

参考文献

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[5]李方园.变频器应用技术[M].北京:科学出版社,2008.

变频器选择方法及应用 篇8

采用变频器传动, 电机启动电流小, 可以连续调速, 最高速度不受电源影响, 低速时恒定转矩输出, 可以使用笼型电机且一般不需要维修, 以下是选择变频器的一般步骤。

1. 确定负载机械特性

确定负载机械特性后, 再选择变频器和电机, 否则所选电器不能充分发挥性能, 如产生大马拉小车或电机过热等现象。

(1) 恒转矩负载。转速n变化, 转矩T基本不变, 如输送带、起重机、台车、机床进给、挤压机等。

(2) 恒功率负载。转速越高, 转矩越小, 如卷取机、机床主轴、轧机等。

(3) 风机、泵类负载。转速降低, 转矩也变小。

2. 根据负载特性, 选择变频器控制方式

常见的变频器控制方式 (控制变频器输出电压和频率) 有: (1) 电压/频率线性关系, 用于同步电机或多台电机并联。 (2) 磁通电流控制 (FCC) , 可保持电机处于全磁通状态, 降低功耗。 (3) 电压/频率平方关系, 用于风机、泵类。 (4) 免测速机矢量控制, 变频器可计算出用于维持所需电机转速的输出电压变化量, 该方式提供最优磁通控制和较高转矩。

目前变频器均有 (1) 控制方式, 但不一定有 (2) (3) (4) 控制方式, 因此, 要根据已确定的控制方式, 选择变频器。

3. 选择变频器

目前变频器按功能不同可分为: (1) 通用变频器, 具有 (1) (2) (3) 控制方式, 适用于一般恒功率和风机、泵类负载, 功率范围不大 (驱动大功率电机只能使用后两类变频器) , 如西门子MM420系列 (最大适用11kW) , 三菱FR-E540系列, 台达VFD-A系列等。 (2) 风机、泵类专用变频器, 除具有通用变频器功能外, 还有更多输入、输出端, 具备一些针对风机、泵类控制功能, 适用于风机、泵类负载, 如西门子MM430系列, 三菱FR-F540系列, 台达VFD-P系列等。 (3) 矢量控制变频器, 具有 (1) (2) (3) (4) 控制方式, 适用于一切可变频调速负载, 尤其适用于恒转矩负载, 如西门子MM440系列, 三菱FR-A540系列, 台达VFD-B系列等。

选择变频器, 容量、电源相数、电压等级等项目容易确定, 变频器选定后, 还要考虑是否加装电抗器、滤波器、刹车电阻、制动单元等配件, 恒转矩负载还要考虑是否采用变频电机等。连接好变频器硬件 (电源, 按钮, 电机等) , 通电后可参照变频器说明书, 进行参数设定, 使变频器传动系统运行符合设计要求。

4. 设定变频器参数

一般涉及到的参数有: (1) 电机参数, 可参考电机铭牌, 如电机额定的电压、功率、电流、转速等。 (2) 选择控制电机启动、停止方式, 如通过变频器面板还是端子。 (3) 选择变频器运行频率控制方式, 如变频器面板、电位器 (需设置对应频率范围) 还是若干个固定频率 (通过变频器端子选择对应频率) 。 (4) 变频器运行最小、最大频率, 加、减速时间等。 (5) 变频器控制方式。

二、应用

机床以往多采用直流电机调速, 电机经常需要维修。随着交流变频技术日益成熟, 特别是变频器矢量控制能实现快速响应和高精度调速, 完全可与直流电机调速媲美, 因此机床现多改用变频器交流调速。

例1 一台机车柴油机曲轴抛光机, 普通电机单端拖动, 曲轴活搁在抛光机支架上, 由于电机直接启动时冲击力矩过大, 将曲轴抛到地上, 现采用变频器传动实现软启动, 还可设计多挡运行速度, 具体步骤如下。

(1) 机床主轴是恒功率负载, 选用控制方式为电压/频率线性关系的西门子MM420通用变频器。

(2) 参数设定。主要有固定频率运行模式 (40Hz、50Hz) , 正、反转选择, 两挡速度选择等。 (1) P003 (用户访问级) =3, 专家级。 (2) P0010 (调试参数过滤器) =1, 快速调试。 (3) P0100 (选择工作地区电源频率) =0, 功率单位为kW。 (4) P0304 (电机额定电压) =380。 (5) P0305 (电机额定电流) =8.8。 (6) P0307 (电机额定功率) =4。 (7) P0308 (电机额定功率因数) =0.81。 (8) P0310 (电机额定频率) =50。 (9) P0311 (电机额定转速) =1440。 (10) P0700 (选择命令源) =2, 由端子排输入。 (11) P0701 (数字输入1的功能) =15, 固定频率设定值。 (12) P0702 (数字输入2的功能) =15, 固定频率设定值。 (13) P0703 (数字输入3的功能) =1, ON/OFF1。 (14) P0704 (数字输入4的功能) =12, 反向。 (15) P1000 (频率设定值的选择) =3, 固定频率设定值。 (16) P1001 (固定频率1) =40。 (17) P1002 (固定频率2) =50。 (18) P1080 (电机最小频率) =0。 (19) P1082 (电机最大频率) =50。 (20) P1120 (斜坡上升时间) =10。 (21) P1121 (斜坡下降时间) =10。 (22) P1300 (变频器的控制方式) =0, 线性特性的电压/频率控制。 (23) P3900 (结束快速调试) =1, 结束快速调试, 进行电机计算和复位。

例2一台原东德产镗床, 工作台进给采用电磁离合器调速, 机械结构复杂, 而且电磁离合器损坏后必须要使用原产离合器, 改用变频器传动可简化机械结构, 实现大范围调速, 具体步骤如下。

(1) 机床进给是典型的恒转矩负载, 选用三菱FR-A540-5.5K矢量控制变频器, 外部控制运行模式, STF、STR端子分别控制正、反转, 利用电位器提供模拟信号控制频率连续可调 (0~100Hz) , 由于低速运行时普通电机冷却条件恶化, 故选用带有强迫冷却风扇的变频电机。

变频器在变频空调中的应用 篇9

1. 变频器与空调控制系统的关联

1.1 空调控制系统的控制对象大多属于热工对象，从控制的角度分析具有以下特点：

1.1.1 多工况性

一年中，空调系统的设计工况一般分为夏季、过渡季节、冬季;一天中，设计工况又分为白天和夜晚。这样空调对空气的处理过程具有多变性，这就要求空调的运行不能设定在某一不变的参数，空调的控制系统需要有灵活的动作来适应工况的变化。

1.1.2 多干扰性

由于空调系统的控制对象是热工现象，其中室外新风受气候条件、日照强度的影响;围护结构对室外空气温度、太阳辐射的吸收和反射、传导;室内人员的变动、机器、照明设备的启停等都会对空调系统产生影响。如果不采用变频调速技术，由于空调负荷一般是按不利工况设计的，将会造成空调系统能量负荷的很大浪费。

1.2 变频器的核心是电力电子器件及控制方式。

1.2.1 电力电子器件

电力电子技术研究的是电力电子器件在电路中的通断作用所实现的各种变换，变频器就是这种变换装置。晶闸管半控器件，属于第一代产品，历史悠久，无论用作整流还是用作逆变，都是比较成熟的。全控器件GTO和BJT，不管是组装直流斩波器还是组装变频器，GTO在电力机车上的应用具有垄断性，而用BJT组装的直流斩波器和PWM变频器十分流行。在变频器中，新一代的电力电子器件是IGBT和MCT，把IGBT的驱动电路和保护电路复合在一起的智能器件叫IPM，还有把开关电源复合在一起的IPM，使变频器更加可靠，已经成为调速的主导产品。

1.2.2 控制方式

变频器用不同的控制方式，得到的调速性能、特性和用途是不同的。控制方式基本分为开环控制和闭环控制，开环控制有U/f电压与频率成正比例的控制方式;闭环有转差频率控制和各种矢量控制。从发展历史来看也是从开环到闭环，如今的矢量控制可以实现与直流机电枢电流控制相媲美。现在还可以直接取交流电动机参数进行直接转矩控制，这样控制就方便准确，精度高。

2. 变频空调用变频器

变频空调主要指的是对空调系统中室外的压缩机而言的，其功率从1—5hp不等;而对变频压缩机的控制是通过变频控制系统来实现的。

2.1 变频压缩机

变频压缩机按电动形式的不同，有DC电动机和AC电动机的变频压缩机，DC变频压缩机价格贵，但效率高;AC变频压缩机价格较低，应用广泛，制造较成熟，性能可靠。按压缩机形式的不同，有单缸滚动活塞式、双缸滚动活塞式和涡旋式等几种，其中涡旋式压缩机性能好，但价格较贵;双缸滚动活塞式压缩机运转平衡，价格亦较便宜;单缸滚动活塞式压缩机振动较大，价格较低。

压缩机的特性决定了变频器的负载特性，与工业通用变频器不同的是，它的负载特性变化并不大，在同频率下影响压缩机电动机的工作点的主要是制冷剂的充灌量，如下图所示，不同充灌量时电动机工作点分别在A点和B点。

为使电动机工作在最佳工作点，要对压缩机电动机的电流进行检测，以确定电动机的负载。根据负载电流、U/f特性曲线进行补偿，补偿曲线如下图所示。

2.2变频控制系统

如上图所示，在室内机和室外机分别设有一片芯片，通过遥控器将信号传给室内机的控制系统，然后通过室内机和室外机之间的通信，将信号传给室外机控制系统的芯片。室外机控制系统的芯片同时还接受风扇转速、四通换向阀动作位置、室外气温、热交换器盘管温度等信号，以及变频器反馈回来的信号，通过处理后，向变频器发送操作频率的信号，以及其他保护措施的信号。压缩机的转速n，扭矩T与变频器的频率f，电压U之间有如下关系：

式中，k为系数;s为转差率;p为电动机的磁极对数。按此公式如前所述进行变频调速。

2.3 变频应用实例

在鸿艺大厦项目中，空调系统采用大金分体多联系列，在控制方式上原先设计采用U/f SPWM控制方式，但为了更好地体现变频的节能优势，经业主要求，我公司作为总包单位，和分包单位一起重新设计了新的控制方式，即应用模糊控制理论进行控制。以一拖三变频空调模糊变频控制器为例，基本结构框图如下：

2.3.1 室内机8位单片计算机作为控制核心，除完成一般

空调的基本功能外，还完成以下功能：对室温进行模糊推理，决策得到制冷数据传送给室外机，同时控制室内风机转速。根据蒸发器温度及其出口管壁温度差一级变化率进行模糊推理、决策，将相应电子膨胀阀开度数据传给室外机。

2.3.2 室外机由16位专用单片机M37750作为控制核心，

采用目前国际上最先进的功率模块IPM模块，驱动变频压缩机，主要完成以下功能，综合室内机制冷数据对压缩机进行变频调速，根据各室内机传送的数据分别控制三个电子膨胀阀，检测室外环境温度、冷凝器温度、确定是否化霜，并在化霜时控制压缩机电子膨胀阀。

2.3.3 由于使用了IPM模块，死区时间可减至5μs，这样

高的开关频率、低的死区时间使得变频器谐波成分大大减小。设计了高性能的开关电源作为控制电源，在交流100—300V大范围内都能正常工作，这样在电网电压很低的情况也能可靠工作，根据对电网电压的检测，压缩机降至相应频率上工作，只不过制冷量减少了而已。

2.3.4 空调器中，变频控制根据负荷的变化实现压缩机制

冷量的连续调节，为了保证制冷系统的最佳控制，同时要求制冷剂供液量的调节方位宽，调节反应快。因此，电子膨胀阀的使用与控制对制冷系统的性能起着至关重要的作用。在停机时将电子膨胀阀完全关闭，阻止冷凝器的高温液体流入蒸发器，压缩机起动前，先将电子膨胀阀全开，使系统高低压侧压力平衡，然后再开机，这样既可以轻载起动，又减少停机中的热损失，减少了能量损失。

2.3.5 模糊控制本质上是一种非线性控制器，对于工作条

件在大范围内变动、过程运态具有非线性的系统，比传统控制更为有效。在房间空调温控系统中，空气的泄露、人物的数量、房间开门的次数等，都是不确定的因素，制冷量与压缩机转速也是非线性关系。因此采用模糊控制，比传统控制温度进度高，过渡过程优良，舒适性也有所提高。

3. 结语

变频器的基本原理及其应用 篇10

1变频器

1.1变频技术概念

变频技术就是将工频电源变换成所需频率的交流电源, 从而实现电机的调速。我国的电网电压为220V、50Hz, 显然, 电网的频率就是50Hz。而交流异步电动机的转速与交流电源频率存在着这样的关系, 。其中p为极对数, f为电机两端的电网频率, s为转差率。显然, 电机的转速与交流电源的频率成正比关系, 当p、s一定的情况下, 就可以通过改变交流电源的频率来改变电机的频率, 这就是变频调速技术。

1.2变频器的结构

变频器分为两类, 分别是交 - 交变频和交 - 直 - 交变频。其中交 - 交变频只有一个环节, 并且采用反并联的可逆线路, 因此需要大量的功率元件, 除此之外, 还因为受到脉动转矩和谐波电流的限制, 所以其最高的输出频率往往不能超过电网频率的一半, 这些情况导致交 - 交变频器的应用不能得到推广。

为此常用的变频器采用交 - 直 - 交变频器。这种变频器按中间直流环节分为电压源型和电流源型。区分的办法则观查是使用大电容滤波还是大电感滤波, 使用大电容滤波的是电压源型, 直流电压平直, 可多机传动, 但是动态响应慢, 不能实现回馈制动。而使用大电感滤波的是电流源型, 电流波形平直, 动态响应快, 可以实现四象限运行, 适用于单电机的可逆传动。

SPWM波形是变频器逆变回路常常采用的一种调制波形, 采用正弦脉宽调制波形可以方便的控制等效正弦波的幅值以及频率。并且以此为基础又发展了三电平PWM菱形调制, 除了能够获得更小的谐波分量外, 还可以获得更好的低速性能。

变频器的整流回路往往采用不可控整流, 与逆变电路区别很大, 受到电流、开关频率、电压、控制回路的要求的影响, 功率器件的发展, 使得半控型的SCR已经很少使用了。而全控型器件中GTO和BJT属于电流控制型, 驱动比较复杂, 但是功率较大。P-MOSFET属于场控型器件, 虽然功率低但是其开关频率高, 而且有着很高的可靠性。

1.3变频器的控制原理

PWM控制, 是在调节频率的同时, 不改变脉冲电压幅度的大小, 只是改变脉冲的占空比, 从而实现变频变压的效果。逆变器通常采用6个绝缘栅极晶体管构成大功率晶体管开关组合, 即功率模块。6个晶体管的状态决定电机绕组中电流的方向, 开关动作的快慢决定了通入电机绕组电流的频率, 开关脉冲依次控制晶体管的通断, 从而使电机转动。

2变频器的应用

2.1变频器的特点

如今变频器的应用已经十分的广泛, 因为其自身所具有的特点有利于工业、工程等方面的应用。首先是变频器维护简单, 而且一旦投入运行, 故障率通常情况下很少, 只需要有规律的巡检、定期更换易损元件以及清扫即可。有规律的巡检以及清扫是为了防止灰尘引起放热与短路, 从而保障了变频器的正常运行。而更换易损元件则是担心电子元器件的使用寿命耗尽引起不必要的事故。

其次则是起动性能好。变频器的起动是无级进行的, 电压与频率逐渐升高, 直到达到给定值。这个更有利于调节起动时间和加减速时间, 以及通过调节给定信号的斜坡函数发生器的参数, 使其能够更加平滑的起动。

再者就是变频器的调速性能好, 调速性能好坏的指标有两个, 一个是调速范围, 另一个就是机械特性。由于变频器的种类繁多, 对于不同的负载都有着不同的变频器与之对应。例如: 对于恒转矩负载则需要选择过载能力大的变频器;而对于恒功率负载, 由于转速与转矩成反比例关系, 则需要解决低转速阶段转矩问题;对于位能性负载则要求可四象限运行的变频器即可。变压变频是异步电动机变频调速的基本控制方式, 在基频以下采用恒压频比的控制方式, 基本上保持磁通在各级转速上恒定, 机械特性随转速下降而平行下移, 硬度好。

变频器的保护功能十分齐全, 其内部建有电流闭环, 能够严格控制电流, 并且能够很容易的通过设定保护电流以实现过电流和过载保护。甚至有的变频器还提供绝缘检测功能, 能够检测逆变回路、电源以及电机的绝缘情况, 进而能够及时发出警报并且发出跳闸信号。除此之外, 有的变频器还提供试验和诊断功能, 进一步确保变频器的安全运行。

2.2变频器的应用

随着社会的不断进步, 不同场合用到的电机种类各不相同, 为此变频器的种类也是各种各样的。现如今使用无刷电动机作为压缩机电机的空调器采用交 - 直 - 交方式, 并且分为两类, 一类只有压缩机电机采用无刷直流电机, 另一类则是不仅仅有压缩机, 室内风机、室外风机都采用无刷直流电机, 即全直流变频空调器。这些仅仅是变频其在空调方面的应用。

而变频器在电厂等重要场合中还需要注意一些事项, 例如: 安装处的工作温度、腐蚀性气体、震动与冲击以及电磁波干扰。为此在选择变频器时则需要注意选择变频器的目的、变频器的负载类型以及变频器是否与负载匹配等等, 无论哪种因素都可能造成变频器的不正常工作, 这就使得选择正确的变频器尤为重要。

3总结

目前变频控制技术由PWM向PAM方向发展。这是因为PWM控制方式在调速过程中受到电机上限转速的限制。而采用PAM控制方式则其转速可以提高1.5倍左右, 这样的提升有助于提高变频器在空调、冰箱等快速制冷、制热能力的应用。除此之外, 由于PAM在调整电压时具有对电流波形整形的作用, 从而获得更高的效率, 抑制高次谐波的生成, 并且减少对电网电压的污染。

参考文献

[1]李艳丽.变频器的基本原理与应用[J].城市建设理论研究, 2012, (13) :10-13.

[2]李治和.变频器的工作原理和控制方式[J].煤炭技术, 2009, 28 (8) :8-12.