淺析電機調速模塊的選擇

魏鵬

摘 要：在機械生產中被廣泛采用的速度控制方法，在不改變同步轉子轉速的情況下，串聯轉子的阻力速度、斬波串級調速以及電磁繼電器的應用調速、液力偶合器調速、油膜離合器的調速。改變定子磁極的同步轉速，改變定子電壓、頻率的變頻調速有能無換向電動機調速等。

關鍵詞：調速模塊；方法；選擇

1 電機調速方法簡介

從調速時的能耗觀點來看，有高效調速方法與低效調速方法兩種：高速是指當轉差率不變，因此無轉差損耗控制的方法，如多速度電機、變頻調速、滑差損失恢復（如串級調速等）。

（1）變極對數調速方法

這種控制方法的特點與改變定子繞組改變籠型電動機定子極對數實現速度控制，硬的機械性能，良好的穩定性；無轉差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；速度差異較大，無法順利速度。

（2）變頻調速方法

變頻調速是指改變電機定子供電頻率，從而改變同步轉速的轉速控制方法。本實用新型適用范圍廣，可用于籠型異步電動機。本實用新型具有調速范圍大、特點硬、精度高、工藝復雜、成本高、維修難度大等特點。該方法適用于高精度和良好的調速。

（3）串級調速方法

調速裝置故障時可以切換至全速運行，避免停產；調速裝置失效時，可切換到全速運行，避免關機，晶閘管串級調速功率因數低，諧波影響較大。該方法適用于風機、水泵、軋機、礦井提升機和擠壓機的使用。

（4）繞線式電動機轉子串電阻調速方法

這種方法簡單，易于控制，但微分功率消耗的熱量的形式。是一類速度控制，機械特性柔軟。

（5）定子調壓調速方法

調壓調速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，目前常用的調壓方式有串聯飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調壓等幾種。

2 變頻器的選擇

實現變頻器調速的關鍵因素有兩個。變頻器雖然是交流調速的最佳方法，但由于大功率電子器件的實際應用。變頻器的調速直到20世紀80年代才發展起來，二是微處理器的發展和變頻控制方式的研究，使高頻和高可靠性。變頻調速的特點是：可以使用標準電機，可以連續調速，可以通過電子電路改變相序，改變旋轉方向。本實用新型起動電流小，加減速度可調，電機速度快，體積小，防爆容易，保護功能齊全。變頻調速應用領域十分廣泛。它用于機床和起重機。變頻調速必須實現變頻器的使用，有許多類型的變頻器選擇合適的變頻器是非常重要的。變頻器的主電路是目前用于交直交電壓型逆變器，多數的整流器、中間電路和逆變器，和逆變器控制主要采用V/F控制3種方式的矢量控制和直接轉矩控制。變頻器的選擇大致分為3類，通用型變頻器、高性能變頻器和專用變頻器。

（1）通用變頻器通常是指一般的V/F控制模式的逆變器，而且還到一個簡單的逆變器。這種逆變器成本低，應用廣泛。

（2）高性能變頻器通常指變頻器具有矢量控制功能。這種變頻器使自適應功能更加完善。

（3）某型變頻器專用變頻器及變頻器的設計，如水泵、變頻調速器、電梯專用變頻器、起重機專用變頻器、張力控制變頻器等。

綜合本設計的要求，我們選擇通用型變頻器。

3 變頻器容量選擇簡介

變頻器容量的選擇變頻器的容量一般用額定輸出電流（A）、輸出容量（kVA）、適用電動機功率（kW）表示。其中，額定輸出電流為變頻器可以連續輸出的最大交流電流有效值。

3.1 額定輸出電流

采用變頻器驅動異步電機轉速，異步電動機確定后，通常應根據變頻器的額定電流或異步電動機，根據交流異步電動機在實際運行值（最大值）來選擇變頻器。

（1）連續運行的場合

由于變頻器向電機提供的電流是脈動電流，所以紋波值大于電源電流。因此，逆變器的容量必須保持在適當的邊緣。一般逆變器額定輸出電流（1.05～1.1）倍電機額定電流（銘牌值）或電機實際運行電流。

（2）短時加、減速運行的場合

逆變器的最大輸出轉矩取決于逆變器的最大輸出電流。在一般情況下，在短時間的加速和減速，逆變器被允許達到額定輸出電流從130%到150%（逆變器容量是不同的）。因此，在很短的時間內，減速，輸出扭矩也可以增加，相反，如果只有一個小的增加，減速轉矩，而且還可以減少逆變器的能力。作為電流的脈動的結果，逆變器的最大輸出電流應減少10%，然后選擇。

（3）頻繁加、減速運轉時的場合

對于頻繁加、減速運轉時，運行曲線。變頻器容量的選定可根據加速、恒速、減速等各種運行狀態下變頻器的電流值來確定變頻器額定輸出電流IINV。

3.2 額定輸出電壓

變頻器的輸出電壓按電動機的額定電壓選定。在我國低壓電動機多數為380V，可選用 400V系列變頻器。應當注意變頻器的工作電壓是按U/f曲線變化的。變頻器規格表中給出 的輸出電壓是變頻器的可能最大輸出電壓，即基頻下的輸出電壓。

3.3 輸出頻率

根據不同類型的變頻器的最高輸出頻率是不同的，與50Hz、60Hz，120Hz，240Hz或更高。50Hz/60Hz變換器，為了在額定轉速范圍內進行調速，用于大型通用變頻器的目的幾乎都屬于這一類。在逆變器的頻率上的最大輸出頻率是小容量。在50Hz/Hz的區域，由于恒定的輸出電壓，恒定功率特性，應注意減少在高速區域中的轉矩的60。

考慮到以上幾點，根據變頻器的使用目的確定變頻器的最大輸出頻率來選擇。轉爐產生的熱量較大，考慮到散熱的經濟性，除了小容量逆變器外，幾乎是敞開式結構。當變頻器在室外或周圍環境設置不良時，最好安裝在獨立的磁盤上，采用全封閉結構，帶有冷卻換熱裝置。對于小容量轉爐粉塵、油霧，在許多環境或皮棉較多的紡織廠均可采用全封閉結構。逆變器容量的選擇是額定電流的選擇。一般的原則是，額定電流必須大于驅動系統的最大電流。由于設計是驅動一個單一的電機，所以電流等級的轉換器被選定為電機額定電流的1倍。

綜上所述減速控制模塊選用西門子MM440變頻器作為減速控制模塊。因為變頻控制是目前最簡單有效的交流電機速度控制方法。可以實現高性能高可靠性的控制。

參考文獻

[1]胥青，楊世興.ADμC812與晶閘管控制模塊在直流電機調速中的應用[J].電機與控制應用，2005，（8）：47-50.

（作者單位：大連建工機電安裝工程有限公司）