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变频器组成部分和选用

2023-04-03

主电路

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类: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整流器”,吸收在变流器逆变器产生的电压脉动的平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器“。 整流器大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。 

平波回路

在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。 

逆变器

同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。 

控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 

1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。

2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。 

3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 

4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tgplg)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 

5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏。 

变频器的选用

选用变频器的类型,按照生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求,决定选用那种控制方式的变频器最合适。所谓合适是既要好用,又要经济,以满足工艺和生产的基本条件和要求 

需要控制的电机及变频器自身

1)电机的极数。一般电机极数以不多于(极为宜,否则变频器容量就要适当加大。

2)转矩特性、临界转矩、加速转矩。在同等电机功率情况下,相对于高过载转矩模式,变频器规格可以降额选取。3)电磁兼容性。为减少主电源干扰,使用时可在中间电路或变频器输入电源中增加电抗器,或安装前置隔离变压器。一般当电机与变频器距离超过50m时,应在它们中间串入电抗器、过滤器或采用屏蔽防护电缆 。

变频器功率的选用

系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积,只有两者都处在较高的效率下工作时,则系统效率才较高。从效率角度出发,在选用变频器功率时,要注意以下几点:

1)变频器功率值与电动机功率值相当时最合适,以利变频器在高的效率值下运转。 

2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,但应略大于电动机的功率。 

3)当电动机属频繁起动、制动工作或处于重载起动且较频繁工作时,可选取大一级的变频器,以利用变频器长期、安全地运行。 [9] 

4)经测试,电动机时间功率确实有富余,可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器,但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。

5)当变频器与电动机功率不相同时,则必须相应调整节能程序的设置,以利达到较高的节能效果。

变频器箱体结构的选用

变频器的箱体结构要与环境条件相适应,即必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。常见有下列几种结构类型可供用户选用: 

1)敞开型IPOO型本身无机箱,适用装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上,尤其是多台变频器集中使用时,选用这种型式较好,但环境条件要求较高; 

2)封闭型IP20型适用一般用途,可有少量粉尘或少许温度、湿度的场合; 

3)密封型IP45型适用工业现场条件较差的环境;

4)密闭型IP65型适用环境条件差,有水、尘及一定腐蚀性气体的场合 。