變頻器的應用及應注意的問題

摘 要 對當前通用變頻器存在的問題進行分析并提出解決方案，并以旋流器控制系統(tǒng)為例說明變頻器的實際應用。

【關鍵詞】變頻器 諧波 發(fā)熱 負載

近年來，隨電氣傳動技術面發(fā)展，變頻調速以其優(yōu)異的調速性能和節(jié)電效果，廣泛的應用于各行各業(yè)。但隨著通用變頻器應用范圍的擴大，暴露出來的問題也越來越多，主要有諧波問題、變頻器負載匹配問題、發(fā)熱問題。同時一般的變頻器參數(shù)都能達到上千個之多，只有合理的設置參數(shù)才能正確的發(fā)揮其效能。

1 變頻器純在的問題及其對策

1.1 諧波問題

變頻器輸入時交流電壓，直流側是恒定直流點煙，所以輸入電流是非正弦波。為了消除諧波，可采用以下對策：

（1）安裝電抗器。在變頻器的交流側安裝交流電抗器或在變頻器的直流側安裝直流電抗器，抑制諧波電流。

（2）采用12脈波整流，可起到了很好的諧波抑制作用。

1.2 負載匹配問題及其對策

變頻器常用的有兩種負載：恒轉矩負載、風機泵類負載。針對不同的負載類型，應選擇著不同類型的變頻器。

1.2.1 恒轉矩負載

恒轉矩負載是指負載轉矩與轉速無關。又分為摩擦類負載和位能式負載。

摩擦類負載的起動轉矩一般要求額定轉矩150%左右，制動轉矩一般要求額定轉矩100%左右，所以變頻器應選擇那些具有恒定轉矩特性，并且起動和制動轉矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。

位能式負載一般要求大的起動轉矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉，變頻器應選擇具有四象限運行能力的變頻器。

1.2.2 風機泵類負載

這類負載對變頻器的性能要求不高，只要求經(jīng)濟性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可。泵類負載在實際運行過程中，注意避免發(fā)生喘振、憋壓和水垂效應。

1.3 發(fā)熱問題及其對策

變頻器運行中產生大量熱量，為了保證正常可靠運行，必須進行散熱，通常采用以下方法：

（1）變頻器的內安裝風扇強迫風冷。

（2）降低安裝環(huán)境溫度：變頻器內含電子原件，溫度對其壽命影響比較大。

如果能夠采取措施盡可能降低變頻器運行溫度，那么變頻器的使用壽命就延長，性能也比較穩(wěn)定。

2 常用的變頻器參數(shù)

我廠變頻器的生產廠家雜亂，而且技術人員對變頻器的相關知識欠缺，造成了部分的變頻器的參數(shù)設置不合理或過于簡單，不能充分發(fā)揮變頻器的功能或者不利于工藝調整。下面簡要介紹一下變頻器常用的幾個參數(shù)設置。

2.1 U/F線的設置

為了改善電動機低頻運行時的機械特性，各變頻器都提供了多種U/F曲線。

2.1.1 風機

風機屬于二次方律負載，不需要進行補償。變頻器還專門設置了若干根“負補償線”。

2.1.2 帶式輸送機

帶式輸送機屬于恒轉矩負載。需考慮在低頻時也能帶動負載的問題。因此，應該選擇具有一定補償量的U/f線。

2.2 矢量控制

要使用矢量控制，變頻器必需配置了“自測定功能”，能夠自動地測定電動機的有關參數(shù)。

2.3 載波頻率的調整

載波頻率主要影響：

（1）載波頻率越高，則電流波形的脈動越小；

（2）載波頻率越高，變頻器的實際輸出電壓越小；

（3）當電動機與變頻器之間的距離較遠時，則載波頻率越高，由線路分布電容引起的不良效應（如振動）越大；

（4）載波頻率越高，對其他設備的干擾也越嚴重。

2.4 升速時間的預置

變頻器的“升速時間”，指頻率從0Hz上升到最高頻率所需要的時間。預置升速時間的基本原則，就是在不過流的前提下，越短越好。

2.5 降升速時間的預置

變頻器的“降速時間”，指頻率從最高頻率下降到0Hz所需要的時間。預置降速時間的基本原則，就是在不過壓的前提下，越短越好。

3 變頻器在選礦廠旋流器控制中的應用

下面以我廠四選旋流器控制為例來簡要說明變頻器的實際應用。

3.1 系統(tǒng)原理

如圖1所示，各端子具體功能如下：

（1）K1-變頻器啟動端，閉合后變頻器啟動；

（2）SB3-故障復位端，故障恢復用；

（3）SA2-手自動切換用，閉合時表示手動，斷開時表示PLC控制；

（4）KM-變頻電機的冷卻風機運行狀態(tài)，通過DP上到控制中心；

（5）K3-故障報警；

（6）KP-現(xiàn)場控制手操器；

（7）PA-變頻器電流輸出；

（8）PV-變頻器輸出頻率。

3.2 變頻器參數(shù)設置

P41-電動機額定電壓，P42-電動機額定電流，P43-電動機銘牌額定頻率，P44-電動機額定轉速，P45-電動機額定功率，P49-電動機極數(shù)。

P53電機控制模，4=FVC磁通矢量控制；P54最大電壓380V；P55最大輸出頻率55HZ；P81最小速度0；P82最大速度50；p90速度基準值A選擇22="DPI PORT 5"，來自PLC通訊；P9速度基準值A最大值50HZ；P92速度基準值A最小值0HZ；P96手動速度基準值選擇1=“analog in 1"來自操作箱上的手操器；P140加速時間1，20s；P142減速時間1，20s；P148電流限制值1.5倍額定電流；P155停機模式1=斜坡運行；P190方向模式0單向；P320模擬量輸入組態(tài)bit0=1 bit1=1模擬量輸入1、2均為電流型；P322模擬量輸入1最大值20mA；P323 模擬量輸入1最小值4mA；P340模擬量輸出組態(tài)bit0=1 bit1=0模擬量輸出1為電流型，2為電壓型；P345模擬量輸出1選擇，1=頻率；P345模擬量輸出2選擇2=輸出電流。

4 結論

本文通過對通用變頻器運行過程中存在問題的分析，提出了解決這些問題的實際對策，同時通過以羅克韋爾變頻器為例，介紹了變頻器在實際應用。

參考文獻

[1]韓安榮.通用變頻器及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000（03）.

[2]李明震.工業(yè)用變頻器原理[M].北京：國防科技出版社，2001（09）.

作者簡介

蔣守立（1975-），男，山東省諸城市人，自動化工程師。研究方向為電氣及自動化。

作者單位

本溪鋼鐵（集團）有限責任公司南芬選礦廠 遼寧省本溪市 117014