研討電力拖動系統中變頻器的應用

冀國郡

【摘要】目前變頻器的應用己深入到各行各業，變頻器技術也日趨完善和成熟，其功能越來越強大，可靠性不斷提高。基于此，本文針對電力拖動系統中變頻器的應用進行了研討，僅供參考。

【關鍵詞】電力拖動系統;變頻器;應用

在工業控制電力拖動自動化控制領域中，作為傳動源的異步電動機擔負著重要角色，隨著工業自動化的不斷創新，現代控制技術應用于電力拖動系統中，變頻器傳動技術帶來了一場革命。變頻器技術先進、設備功能齊全、寬調速范圍及無級調速方式等特點。變頻器技術被認為是最有效的節能方式之一，節能效果達到30%～70%。使用變頻器不僅能達到科學用能，節能降耗的目的，節能效果顯著。在工業控制中廣泛應用在風機、水泵馬達、空調等領域內，既提高設備效率，又滿足了生產工藝要求，經濟效益十分明顯，其社會效益也是可觀的。

系統配置：變頻器在工業電力拖動中，有斷路器（或快速熔斷器）、輸入接觸器、交流電抗器和變頻器及被拖動的電動機等組成，其系統配置圖如圖1所示。

1關于變頻器的選型

一般情況下，變頻器有兩種型號，一種是G型，一種是P型，恒轉矩的是G型，平方轉矩的是P型。變頻器型號的選擇，必須由負載類型決定。通常情況下，機械、設備生產線等的負載指恒轉矩（G型）負載;一般風機、水泵類負載指平方轉矩（P型）負載。事實上，有些品牌變頻器直接將水泵類負載劃分成一個系列，只需區分型號和通用類型，方便用戶直接按照負載類型選擇變頻器。市面上G/P型合一的變頻器占多半，G型比P型要小一個功率段。比如，一臺變頻器上標明5.5G/7.5P，說明此臺變頻器既可以帶動5.5kW的恒轉矩負載，也可以帶動7.5kW的平方轉矩負載。

2輸入接觸器KM

輸入接觸器的作用有兩個，一是給變頻器接通電源;而是當變頻器因故障而跳閘時，可使其線圈失電，其主觸點使變頻器迅速脫離電源。其選用原則，只要主觸點的額定電流比變頻器輸入側的額定電流大，即IKM≥IN。那么接觸器主觸點額定電流由以下經驗公式計算：

式中：IKM為主觸點額定電流，A;PN為變頻器的額定功率，kW;UN為變頻器的額定電壓，V;K為常數，一般取1～1.4。但在實際選用時，接觸器的主觸點額定電流大于上述公式的計算。接觸器的線圈是一個大電感器件，斷電時會產生沖擊電流，有可能使變頻器內部繼電器的觸點擊穿，則應在線圈兩端加阻容吸收電路。

3交流電抗器AC

交流電抗器作用是除了能改善功率因素外，還能抑制電源側浪涌電流和電源電壓不平衡對變頻器的影響，并具有較好的抗干擾作用。交流電抗器可按以下兩個依據選用，即交流電抗器的額定電流和電抗器的電感量。

3.1交流電抗器額定電流

交流電抗器額定電流應不小于變頻器輸入額定電流的82%，即IAC≥0.82IN，式中：IAC為交流電抗器額定電流，A;IN為變頻器的額定輸入電流，A。

3.2交流電抗器電感量

接入交流電抗器后線路上一定會產生電壓降，一般要求，交流電抗器的電壓降應該在額定電壓的95%～98%以內。則ΔUAC≤（2%～5%）UN，式中：ΔUAC為輸入側交流電抗器電壓降，V;UN為變頻器輸入側額定電壓，V。但在工程上常用的簡便計算公式為：

式中：LAC為輸入側交流電抗器的電感量，mH;IN為變頻器輸入側額定電流，A。

4變頻器選用

由于運行方式不同時，變頻器容量的計算公式和選擇方法不同。選用變頻器容量時，變頻器額定電流（IN）是一個關鍵量。變頻器的容量按異步電動機額定電流和運行過程中可能出現的最大工作電流來選用。此時，變頻器應用時滿足以下3個條件：;IN≥IM;式中：PN為b變頻器額定容量，kVA;PM為異步電動機輸出功率，kW;η為異步電動機效率（取0.85）;cosΦ為功率因數（取0.75）;IN為變頻器輸入額定電流，A;UM為異步電動機輸入電壓，V;IM為異步電動機輸入電流，A;K為電流波形修正系數（PWM方式，取1.05～1.1）;變頻器容量選用應本著變頻器額定電流大于異步電動機額定電流的原則來選配，即IN≥IM·K1·K2/K3，式中：K1為最大負荷系數，為所需最大轉矩與電動機額定轉矩之比;K2為余量系數（K2=1.2）;K3為變頻器過載能力系數，不同變頻器的生產廠家，ABB取K3=1.5，西門子K3=1.36。

在工業控制中常見的連續不變的負載，有風機、水泵等，這類所謂連續不變負載，是指負載在連續運行的，在運行過程中，負載轉矩的大小基本不變的，選用變頻器的原則上，只需使變頻器的“配用異步電動機容量”與異步電動機實際容量相等即可。

5輸出濾波器ZF

濾波器用于削弱變頻器主電路中頻率較高的諧波電流，濾波器應該盡量靠近變頻器的接線端。實踐證明，濾波器的抗干擾效果是比較好的。除此之外，變頻器的輸出端是不能直接與電容器相連接的。所以，輸出濾波器在接線時，需要分清“變頻器端”和“電動機端”，不能接錯。

6變頻器實際應用中注意事項

①嚴格遵守接線規范（尤其正確采取接地措施），采用金屬槽或屏蔽電纜，盡量縮短變頻器與電動機之間的距離，一般應在25m以內，對超長的電機電纜加裝輸出濾波器等。②應注意斷路器的保護功能與變頻器的過載能力之間的配合，由于變頻器具有150%IN，1min過載能力。③需考慮當變頻器未接通電源是，有較大的充電電流，對于小容量變頻器接通時因沖擊電流而造成跳閘。把斷路器重新合閘后，再接通電源時，就不會再跳閘。④變頻器的輸入電流內，含有大量的高次諧波成分，電流峰值有可能比基波分量的振幅值大很多，有可能使斷路器或快速熔斷器的誤動作。⑤應根據負荷參數計算變頻器的加速時間和減速時間來選擇最短時間，以便在變頻器啟動時不發生過電流跳閘和變頻器減速時不發生過電壓跳閘的情況。⑥在變頻器的功能參數選擇和預置時，應根據負荷軸系的共振頻率，通過設定跳躍頻率點和寬度，避免系統發生共振現象。

另外，還要注意：①注意檢查一致性。確認變頻器輸入電源的電壓等級和變頻器電源的電壓等級一致后，查看變頻器的參數設置和負載電機的型號是否是一致。②注意變頻器的安全性。在變頻器電源旁邊，必須配有對應的斷路器和快速熔斷器，其能在突發狀況下保護變頻器的正常運轉，且變頻器必須接地良好。③注意變頻器供電的穩定性。變頻器應用中，為確保變頻器達到正常運轉的目的，必須確保變頻器供電的穩定性，既不能頻頻啟動電機，也不能直接關閉電源開關，暴力關停正在高速運轉的變頻器。

結語

為增加變頻器的使用壽命，推進變頻器在各個領域的進一步運用和發展，為未來的安全生產奠定技術基礎，必須正確運用變頻器，正確選擇變頻器以及外圍器件對于傳動控制系統能夠正常運行是非常關鍵的。變頻調速系統所具有的調速性能特點，是其它調速方法無法比擬的，是異步電動機最有發展前途的一種調速方法。因此變頻器在工業電力拖動中的應用也會越來越廣泛的。

參考文獻

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