變頻器論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇變頻器論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

2變頻器過熱

這幾臺使用不到一年的變頻器，復位開車后還是可以正常的運行，只不過幾個小時候又發生同樣的故障，檢查電動機沒有發現問題，但注意到變頻器的通風口風量很小，于是把變頻器拆開檢查，發現這幾臺變頻器有的因為散熱風扇燒壞，有的因為風扇保險燒壞，更換風機后，此類情況就沒有在出現。4）過壓和欠壓。一臺施耐德的變頻器出現過壓，總是在停機時跳“OU”，這個時候我們可以重點檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，測量制動管被擊穿，把制動管換掉之后，便沒有出現這個問題。出現欠壓情況的DANFOSS變頻器，在加負載后出現“DCLINKUNDERVOLT”，經過仔細檢查問題不是特別的復雜，應該重點檢查整流橋，經過檢查整流橋發現有一路橋壁開路，更換后問題解決。

3故障出現的原因和應對方法

3.1不能調高頻率的變頻器

分析原因后得出結論，是因為電動機安裝在外面，現場對于電動機保護不當，下雨時不能對電動機及時防雨，造成了電動機受潮，雨后也未能對電動機烘干，造成了電動機內部局部發生短路現象。這樣的情況比較容易解決，只要做好對電動機的保護工作，增加電動機防雨系統，及時檢查電動機，如有受潮的情況及時烘干。

3.2變頻器頻率上不去

變頻器調頻，發現頻率調不上去時，首先看各項參數是否正常，如果參數問題排除，可以檢查給定方式，如果都排除了，那么就知道是模擬量輸出電路出現了問題，仔細檢查模擬量輸出電路，找出問題所在，排除問題。

3.3變頻器過熱

這個問題最終很顯然是因為變頻器的通風排熱系統出現問題，散熱風扇的質量過于粗制劣造，造成不必要的麻煩。應該選用正規廠家合格的有質量保證的變頻器，及時的跟變頻器廠家溝通散熱排風扇的質量問題。

3.4過壓和欠壓

變頻器過壓和欠壓是兩個不同的故障，所以有不同的原因和應對方法。變頻器過壓報警，主要原因是因為減速的時間太短，或者制動單元出現了問題。變頻器在減速的時候，電動機轉子繞組切割旋轉磁場的速度加快，轉子的電流增大，電機從而處于發電的狀態。這個時候，我們就要認真檢查制動回路，發現問題，然后換掉出現問題的部分。欠壓報警主要原因在于整流橋某一個部位的損壞，剛才也已經舉了一個例子，是整流橋有一路橋臂開路。出現變頻器欠壓的問題，就要仔細檢查整流橋，查看問題的部位并撤換掉。

3.5變頻器的運行環境

在一些工廠內，空氣中的粉塵和蒸汽含量很高，所以變頻器一半在現場的控制柜中保護，為了更好的散熱，就在控制柜上安裝了冷卻風扇[3]。變頻器的各個部分的電纜都從控制柜的底部連接變頻器，導致控制柜封閉不嚴，粉塵和蒸汽可以通過控制柜的底部進去到控制柜影響變頻器。

4針對變頻器出現故障的原因提出對策和建議

1）變頻器的控制柜。建議把變頻器的控制柜移到室內，把變頻器的防護等級提高到IP54，防止粉塵和蒸汽進入到變頻器內。2）變頻器的選擇。根據不同的負載選擇恰當的變頻器，保證變頻器的正常運行。3）變頻器電源柜的改變。可以把供電給變頻器的電源柜改為饋電柜，從而可以避免操作人員對變頻器進行多次強制復位，保護變頻器不受人為破壞。4）關于長期不用的變頻器和變頻器電容器。長期用不到的變頻器，要定期進行帶電運行，這樣可以對變頻器內件進行充電式的保護。如果有時間和條件，對使用多年的變頻器的電容器進行測試。

篇（2）

變頻器必須具備以下幾個條件：過載能力較大；過載時間足夠；具備較大的啟動及轉動轉矩；具備恒定轉矩特性。

（2）對于風機、泵類的負載

選擇變頻調速系統時需符合以下兩個條件：設備經濟性、可靠性較高，能夠提供穩定的轉速；可以針對機電設備的情況選擇變頻控制模式。

（3）對于恒功率負載

選擇變頻器時需符合以下兩個條件：輸出為定值控制；該變頻器能夠滿足對其進行針對性設計的需求。因此，為了確保電機處于經濟運行狀態，必須根據負載的機械特性，選擇合適的變頻調速電機。而使用中的變頻調速電機，要盡量避免長時間空載、輕載，同時要加強設備維護檢修，使其保持在最佳工作狀態，

二改進四象限變頻器，提高煤礦機電設備的靈活性

采煤作業環境復雜多變，大量機電設備處于負荷頻繁波動狀態，這些因素給煤礦安全生產帶來了很大困擾。當前煤礦機電設備采用四象變頻器技術大大緩解了這個現象。四象限變頻器將整流電路由原來的全波整流橋調整為由智能功率模塊構成的可控整流橋，以便更好地完成采掘工作。四象限變頻器與普通變頻器的區別在于電機處于發電狀態時，其逆變電路和整流電路將會發生互換，從而實現將電機所產生的電量輸送至其他設備的目的。

1在采煤機中的應用

我國采煤機變頻調速系統已由之前的“一拖二”改進為現在的“一拖一”。我國自主研發的采煤機已處于世界領先水平，例如采煤機ACS－800變頻器，可以確保加速時不過流、減速時不過壓。整個過程可根據電機功率進行計算，還能根據現場情況做適當調整，從而實現降低能耗、提升工作效率的目的。

2在提升機中的應用

在煤礦提升裝置中應用時，普通變頻器存在較大的弊端，問題主要在于電機制動產生的能量會過多消耗在電阻上。變頻技術的創新，可以將電機處于二、四象限運行過程中發電產生的電能回饋給電網側使用，從而讓提升機實現勻速、加速工作與平穩啟動、關閉，并借助數字控制系統有效提升工作效率，這對保障工作人員的人身安全起著重要作用。

3在膠帶輸送機中的應用

膠帶輸送機具有大功率、高電壓等特點，主要通過膠帶與輪轂之間的摩擦作用實現煤炭傳送。可以采用變頻節能技術對上山膠帶輸送機進行改造，原理和提升機相似，改造可以改變膠帶輸送機的啟動模式，徹底實現軟啟動，讓機電設備實現平穩運行。變頻節能技術還能降低機電設備的發熱量，在降低能耗的基礎上延長膠帶的使用壽命，最終提高膠帶輸送機的工作效率。

三使用變頻技術改善

各電路元件間的邏輯關系，優化電路變頻器由鍵盤、電機、電源板、控制主板等構成，結構相對復雜。采用變頻節能技術改善電路元件之間的邏輯關系，不僅可以優化電路，為煤礦機電設備提供適宜的運行環境，而且能夠在一定程度上延長煤礦機電設備的使用壽命。變頻節能技術實現這一功能的關鍵在于通過IGBT等功率開關器件以及PWM控制技術，實現從交流到直流再到交流的轉換。變頻器電路一般包括主電路和控制電路兩個部分，主電路的正常運行需要控制信號配合。通常電壓檢測電路會設置一個電壓上限值，如果檢測到的直流母線電壓超過該上限值，電壓檢測電路便向變頻器發出控制信號，使變頻器的過壓保護啟動。

篇（3）

Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand

moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe

applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.

Keywords：InverterInterfaceRestrain

[中圖分類號]TN973[文獻標識碼]B文章編號1561-0330(2003)06-00

1引言

變頻器調速技術是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術于一體的高科技技術。它以很好的調速、節能性能，在各行各業中獲得了廣泛的應用。由于其采用軟啟動，可以減少設備和電機的機械沖擊，延長設備和電機的使用壽命。隨著科學技術的高速發展，變頻器以其具有節電、節能、可靠、高效的特性應用到了工業控制的各個領域中，如變頻調速在供水、空調設備、過程控制、電梯、機床等方面的應用，保證了調節精度，減輕了工人的勞動強度，提高了經濟效益，但隨之也帶來了一些干擾問題。現場的供電和用電設備會對變頻器產生影響，變頻器運行時產生的高次諧波也會干擾周圍設備的運行。變頻器產生的干擾主要有三種：對電子設備的干擾、對通信設備的干擾及對無線電等產生的干擾。對計算機和自動控制裝置等電子設備產生的干擾主要是感應干擾；對通信設備和無線電等產生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好，不但系統無法可靠運行，還會影響其他電子、電氣設備的正常工作。因此有必要對變頻器應用系統中的干擾問題進行探討，以促進其進一步的推廣應用。下面主要討論變頻器的干擾及其抑制方法。

2變頻調速系統的主要電磁干擾源及途徑

2.1主要電磁干擾源

電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是以外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備產生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當其工作于開關模式并作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對系統內其他的電子、電氣設備來說是一個電磁干擾源。另一方面，電網中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網中存在大量諧波源，如各種整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備、非線性負載及照明設備等。這些負荷都使電網中的電壓、電流產生波形畸變，從而對電網中其他設備產生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網的干擾后，若不加以處理，電網噪聲就會通過電網電源電路干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。

2.2電磁干擾的途徑

變頻器能產生功率較大的諧波，對系統其他設備干擾性較強。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導、感應耦合。具體為：①對周圍的電子、電氣設備產生電磁輻射；②對直接驅動的電動機產生電磁噪聲，使得電動機鐵耗和銅耗增加，并傳導干擾到電源，通過配電網絡傳導給系統其他設備；③變頻器對相鄰的其他線路產生感應耦合，感應出干擾電壓或電流。同樣，系統內的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。下面分別加以分析。

（1）電磁輻射

變頻器如果不是處在一個全封閉的金屬外殼內，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場強取決于干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發射頻率。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波對接入同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術，當根據給定頻率和幅值指令產生預期的和重復的開關模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且帶有與開關頻率相應的高次諧波群。高載波頻率和場控開關器件的高速切換（dv/dt可達1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當突出。

當變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強度與干擾信號的波長有關，當孔洞的大小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。

（2）傳導

上述的電磁干擾除了通過與其相連的導線向外部發射，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠。比較典型的傳播途徑是：接自工業低壓網絡的變頻器所產生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網絡，并沿著其它的配電變壓器最終又進入民用低壓配電網絡，使接自民用配電母線的電氣設備成為遠程的受害者。

（3）感應耦合

感應耦合是介于輻射與傳導之間的第三條傳播途徑。當干擾源的頻率較低時，干擾的電磁波輻射能力相當有限，而該干擾源又不直接與其它導體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導線與其相鄰的其他導線或導體產生感應耦合，在鄰近導線或導體內感應出干擾電流或電壓。感應耦合可以由導體間的電容耦合的形式出現，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現，這與干擾源的頻率以及與相鄰導體的距離等因素有關。

3抗電磁干擾的措施

據電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統等三個要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統對干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。

（1）隔離

所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發生電的聯系。在變頻調速傳動系統中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾，電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。

（2）濾波

設置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾到電源及電動機。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側可設置輸出濾波器。為減少對電源的干擾，可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備，可在電源線上設置電源噪聲濾波器，以免傳導干擾。

（3）屏蔽

屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線盡可能短（一般為20m以內），且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離，不能放于同一配管或線槽內，周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。

（4）接地

實踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經母線接地等幾種形式，要根據具體情況采用，要注意不要因為接地不良而對設備產生干擾。

單點接地指在一個電路或裝置中，只有一個物理點定義為接地點。在低頻下的性能好；多點接地是指裝置中的各個接地點都直接接到距它最近的接地點。在高頻下的性能好；混合接地是根據信號頻率和接地線長度，系統采用單點接地和多點接地共用的方式。變頻器本身有專用接地端子PE端，從安全和降低噪聲的需要出發，必須接地。既不能將地線接在電器設備的外殼上，也不能接在零線上。可用較粗的短線一端接到接地端子PE端，另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線長度在20m以內，并注意合理選擇接地極的位置。當系統的抗干擾能力要求較高時，為減少對電源的干擾，在電源輸入端可加裝電源濾波器。為抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用與否可視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網允許的畸變程度而定，一般情況下采用為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動機噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。圖1為一般變頻調速傳動系統抗干擾所采取措施。

以上抗干擾措施可根據系統的抗干擾要求來合理選擇使用。若系統中含控制單元如微機等，還須在軟件上采取抗干擾措施。

（5）正確安裝

由于變頻器屬于精密的功率電力電子產品，其現場安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無故障運行。變頻器對安裝環境要求較高。一般變頻器使用手冊規定溫度范圍為最低溫度-10℃，最高溫度不超過50℃；變頻器的安裝海拔高度應小于1000m，超過此規定應降容使用；變頻器不能安裝在經常發生振動的地方，對振動沖擊較大的場合，應采用加橡膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環境；不能安裝在潮濕環境中，如潮濕管道下面，應盡量采用密封柜式結構，并且要確保變頻器通風暢通，確保控制柜有足夠的冷卻風量，其典型的損耗數一般按變頻器功率的3%來計算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下：

①確保控制柜中的所有設備接地良好，應該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導體或金屬網，因其在高頻時阻抗較低）連接到公共地線上。按國家標準規定，其接地電阻應小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。

②安裝布線時將電源線和控制電纜分開，例如使用獨立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應成90°交叉布線。

③使用屏蔽導線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時應采用電纜套管。

④確保控制柜中的接觸器有滅弧功能，交流接觸器采用R-C抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼電器控制的，這一點特別重要。

⑤用屏蔽和鎧裝電纜作為電機接線時，要將屏蔽層雙端接地。

⑥如果變頻器運行在對噪聲敏感的環境中，可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導和輻射干擾。為達到最優效果，濾波器與安裝金屬板之間應有良好的導電性。

4變頻控制系統設計中應注意的其他問題

除了前面討論的幾點以外，在變頻器控制系統設計與應用中還要注意以下幾個方面的問題。

（1）在設備排列布置時，應該注意將變頻器單獨布置，盡量減少可能產生的電磁輻射干擾。在實際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨布置的位置，應盡量將容易受干擾的弱電控制設備與變頻器分開，比如將動力配電柜放在變頻器與控制設備之間。

（2）變頻器電源輸入側可采用容量適宜的空氣開關作為短路保護，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內部有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內部元件。

（3）控制變頻調速電機啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來實現，不要通過接觸器實現啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內部元件。

（4）盡量減少變頻器與控制系統不必要的連線，以避免傳導干擾。除了控制系統與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應分開。由于控制系統及變頻器均需要24V直流電源，而生產廠家為了節省一個直流電源，往往用一個直流電源分兩路分別對兩個系統供電，有時變頻器會通過直流電源對控制系統產生傳導干擾，所以在設計中或訂貨時要特別加以說明，要求用兩個直流電源分別對兩個系統供電。

（5）注意變頻器對電網的干擾。變頻器在運行時產生的高次諧波會對電網產生影響，使電網波型嚴重畸變，可能造成電網電壓降很大、電網功率因數很低，大功率變頻器應特別注意。解決的方法主要有采用無功自動補償裝置以調節功率因數，同時可以根據具體情況在變頻器電源進線側加電抗器以減少對電網產生的影響，而進線電抗器可以由變頻器供應商配套提供，但在訂貨時要加以說明。

（6）變頻器柜內除本機專用的空氣開關外，不宜安置其它操作性開關電器，以免開關噪聲入侵變頻器，造成誤動作。

（7）應注意限制最低轉速。在低轉速時，電機噪聲增大，電機冷卻能力下降，若負載轉矩較大或滿載，可能燒毀電機。確需低速運轉的高負荷變頻電機，應考慮加大額定功率，或增加輔助的強風冷卻。

（8）注意防止發生共振現象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機轉矩中含有脈動分量，有可能造成電機的振動與機械振動產生共振，使設備出現故障。應在預先找到負載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設置，躲開共振頻率點。

5結束語

以上通過對變頻器運行過程中存在的干擾問題的分析，提出了解決這些問題的實際方法。隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，變頻器應用存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。隨著工業現場和社會環境對變頻器的要求不斷提高，滿足實際需要的真正“綠色”變頻器不久也會面世。

參考文獻

[1]韓安榮.通用變頻器及其應用（第2版）[M].北京：機械工業出版社，2000

[2]吳忠智，吳加林，變頻器應用手冊[Z].北京：機械工業出版社，1995

[3]王定華等.電磁兼容性原理與設計[M].四川：電子科技大學出版社，1995

篇（4）

變頻器是運動控制系統中的功率變換器。目前的運動控制系統包含多種學科的技術領域，總的發展趨勢是驅

動的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數字化、智能化和網絡化。因此，變頻器作為系統的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發展。

變頻器的快速發展得益于電力電子技術、計算機技術和自動控制技術及電機控制理論的發展。變頻器的發展水平是由電力電子技術、電機控制方式以及自動化控制水平三個方面決定的。當前競爭的焦點在于高壓變頻器的研究開發生產方面。

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用以及控制技術的發展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實現變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響；二要看對電網的諧波污染和輸入功率因數；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發展趨勢：主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化；開關頻率不斷提高，開關損耗進一步降低。

在變頻器主電路的拓撲結構方面。變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負載側變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的轉動，為實現變頻器再生能量向電網回饋和節省能量，網側變流器應為可逆變流器，同時出現了功率可雙向流動的雙PWM變頻器，對網側變流器加以適當控制可使輸入電流接近正弦波，減少對電網的公害。

脈寬調制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調制控制、消除指定次數諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。

交流電動機變頻調整控制方法的進展主要體現在由標量控制向高動態性能的矢量控制與直接轉矩控制發展和開發無速度傳感器的矢量控制和直接轉矩控制系統方面。微處理器的進步使數字控制成為現代控制器的發展方向。運動控制系統是快速系統，特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數據和快速實時處理大量信息。

近幾年來，國外各大公司紛紛推出以DSP（數字信號處理器）為基礎的內核，配以電機控制所需的功能電路，集成在單一芯片內的稱為DSP單片電機控制器，價格大大降低、體積縮小、結構緊湊、使用便捷、可靠性提高。

篇（5）

detailedintroductionontheoperationprinciple,characteristicandapplicationofthe

electrolytecapacitancebrakeisgiven.

關鍵詞:變頻器能量回饋電容反饋制動

Keywords:InverterEnergyfeedbackEectro-capacitancefeedbackbrake

[中圖分類號]TP273[文獻標識碼]B文章編號1561-0330(2003)06-00

1引言

在通用變頻器、異步電動機和機械負載所組成的變頻調速傳統系統中，當電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將可能處于再生發電制動狀態；或當電動機從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機的機械慣性，電機可能處于再生發電狀態，傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過逆變器的六個續流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當制動過快或機械負載為提升機類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞，所以這部分能量我們就應該考慮考慮了。

在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設置的與電容器并聯的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態；(2)、使之回饋到電網，則稱之為回饋制動狀態（又稱再生制動狀態）。還有一種制動方式，即直流制動，可以用于要求準確停車的情況或起動前制動電機由于外界因素引起的不規則旋轉。

在書籍、刊物上有許多專家談論過有關變頻器制動方面的設計與應用，尤其是近些時間有過許多關于“能量回饋制動”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動方法，它具有“回饋制動”的四象限運轉、運行效率高等優點，也具有“能耗制動”對電網無污染、可靠性高等好處。

2能耗制動

利用設置在直流回路中的制動電阻吸收電機的再生電能的方式稱為能耗制動，如圖1所示。

其優點是構造簡單；對電網無污染（與回饋制動作比較），成本低廉；缺點是運行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中，小功率變頻器（22kW以下）內置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。

3回饋制動

實現能量回饋制動就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術，將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動如圖2所示。

回饋制動的優點是能四象限運行,如圖3所示，電能回饋提高了系統的效率。其缺點是：(1)、只有在不易發生故障的穩定電網電壓下（電網電壓波動不大于10%），才可以采用這種回饋制動方式。因為在發電制動運行時，電網電壓故障時間大于2ms，則可能發生換相失敗，損壞器件。(2)、在回饋時，對電網有諧波污染。(3)、控制復雜，成本較高。

4新型制動方式（電容反饋制動）

4.1主回路原理

主回路原理圖如圖4所示。

整流部分采用普通的不可控整流橋進行整流（如圖中的VD1——VD6組成），濾波回路采用通用的電解電容（圖中C1、C2），延時回路采用接觸器或可控硅都行（圖中T1）。充電、反饋回路由功率模塊IGBT（圖中VT1、VT2）、充電、反饋電抗器L及大電解電容C（容量約零點幾法，可根據變頻器所在的工況系統決定）組成。逆變部分由功率模塊IGBT組成（如圖VT5—VT10）。保護回路，由IGBT、功率電阻組成。

(1)電動機發電運行狀態

CPU對輸入的交流電壓和直流回路電壓νd的實時監控，決定向VT1是否發出充電信號，一旦νd比輸入交流電壓所對應的直流電壓值（如380VAC—530VDC）高到一定值時，CPU關斷VT3，通過對VT1的脈沖導通實現對電解電容C的充電過程。此時的電抗器L與電解電容C分壓，從而確保電解電容C工作在安全范圍內。當電解電容C上的電壓快到危險值（比如說370V），而系統仍處于發電狀態，電能不斷通過逆變部分回送到直流回路中時，安全回路發揮作用，實現能耗制動（電阻制動），控制VT3的關斷與開通，從而實現電阻R消耗多余的能量，一般這種情況是不會出現的。

(2)電動機電動運行狀態

當CPU發現系統不再充電時，則對VT3進行脈沖導通，使得在電抗器L上行成了一個瞬時左正右負的電壓（如圖標識），再加上電解電容C上的電壓就能實現從電容到直流回路的能量反饋過程。CPU通過對電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測，控制VT3的開關頻率以及占空比,從而控制反饋電流，確保直流回路電壓νd不出現過高。

4.4系統難點

(1)電抗器的選取

(a)、我們考慮到工況的特殊性，假設系統出現某種故障，導致電機所載的位能負載自由加速下落，這時電機處于一種發電運行狀態，

再生能量通過六個續流二極管回送至直流回路，致使νd升高，很快使變頻器處于充電狀態，這時的電流會很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過此時的電流。

（b）、在反饋回路中，為了使電解電容在下次充電前把盡可能多的電能釋放出來，選取普通的鐵芯（硅鋼片）是不能達到目的的，最好選用鐵氧體材料制成的鐵芯，再看看上述考慮的電流值如此大，可見這個鐵芯有多大，素不知市面上有無這么大的鐵氧體鐵芯，即使有，其價格也肯定不會很低。

所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個電抗器。

(2)控制上的難點

（a）、變頻器的直流回路中，電壓νd一般都高于500VDC，而電解電容C的耐壓才400VDC，可見這種充電過程的控制就不像能量制動（電阻制動）的控制方式了。其在電抗器上所產生的瞬時電壓降為，電解電容C的瞬時充電電壓為νc=νd-νL，為了確保電解電容工作在安全范圍內（≤400V），就得有效的控制電抗器上的電壓降νL，而電壓降νL又取決于電感量和電流的瞬時變化率。

（b）、在反饋過程中，還得防止電解電容C所放的電能通過電抗器造成直流回路電壓過高，以致系統出現過壓保護。

4.5主要應用場合及應用實例

正是由于變頻器的這種新型制動方式（電容反饋制動）所具有的優越性，近些來，不少用戶結合其設備的特點，紛紛提出了要配備這種系統。由于技術上有一定的難度，國外還不知有無此制動方式？國內目前只有山東風光電子公司由以前采用回饋制動方式的變頻器（仍有2臺在正常運行中）改用了這種電容反饋制動方式的新型礦用提升機系列，到目前為止，這種電容反饋制動的變頻器正長期正常運行在山東寧陽保安煤礦及山西太原等地，填補了國內這一空白。

篇（6）

2基于PLC的變頻器調速系統總體設計

2．1系統技術要求

首先，基于PLC的變頻器節能自動通風系統中，通風機能夠開展軟啟動，靈活地切換運行方式，通風機的運行狀態可以在工頻以及變頻之間進行調整。其次，運行狀態為變頻的通風機能夠以管網阻力的具體實際情況為依據對自身的轉速進行自動化的調節，使風機的風量始終能夠滿足實際的需求，另外，還能夠以有害氣體的濃度為依據對通風機的轉速進行自動化的調整，減少或者杜絕了有害氣體濃度過高造成的影響。發生異常情況時，變頻器調速系統能夠及時的進行報警，并采取行之有效的處理措施，對風機的狀態進行適當的調整。最后，綜合應用上位機控制軟件以及PLC進行監控系統的設計，能夠以在線控制的方式對通風機的局部運行情況進行監視、控制以及管理，并以有關的參量為依據開展實時性的監控。

2．2系統整體設計方案

基于PLC的變頻器調速系統是以PLC為主控單元，以變頻通風機為被控元件，以有害氣體濃度為主控參數的，以模糊控制為具體的控制算法。PLC能夠運用傳感器及時的在內存中錄入有害氣體的濃度，通過模糊控制對變頻器的輸出進行調節，以此對風機的轉速進行全面的控制，實現清新空氣、環保節能的效果。一般情況下，通風系統包含了觸摸屏、氣體傳感器、PLC、變頻器以及通風機等基本的設施設備和技術，其工作方式具有自動、手動以及工頻三種，其中，手動調頻方式為開環控制系統，自動調頻方式為閉環控制系統。在發生故障等異常情況時，工作方式能夠進行自動化的調節，有利于維護生產運行的穩定性以及安全性。

2．3系統硬件選擇

系統設計經過驗證具有一定的可行性后，設計意圖的實現必須依靠硬件的有力支撐，所以，硬件的選擇相當關鍵。首先，PLC型號的選擇要充分的考慮系統的實際需要，特別是要充分的考慮系統的穩定性、可靠性以及控制的精度。另外，PLC還要具備較快的執行速度和較為齊全的通訊功能，只有這樣，才能切實的滿足工廠自動化的需求，全面的提高系統的控制能力以及靈活性，保障指令具有較快的執行速度。其次，在選擇變頻器時，要綜合全面的考慮變頻器的性能、功能、運行狀況以及參數設定，為系統提供更加豐富的應用功能，切實的提高控制力度和速度，實現對電路、電壓以及相關設備的保護，有效的規避故障問題。在選用通風機時，要考慮其具體的配置和運行狀況，盡量的選擇具有較高強度、較輕重量以及較好的通風機。在選擇觸摸屏時，要重點考慮觸摸屏的顯示和保密功能、參數的修改以及設置功能，要優先選用具有較快的觸鍵反應、較豐富的系統和用戶畫面的觸摸屏，另外，要能夠對變頻器的工作狀態進行實時的監控和控制。最后，由于系統監測精度同有害氣體濃度息息相關、密不可分，所以，氣敏傳感器的選用相當關鍵。在選用氣敏傳感器時，要充分考慮工藝、材料以及敏感性，能夠對有關場所和設備的氣體檢驗提供報警、提醒等功能。

3基于PLC的變頻器調速系統軟件設計

系統設計質量的高低同硬件以及軟件的組合有著緊密的聯系，所以，系統軟件設計也是一個不容忽視的環節。1）通信程序設計原則。通信系統作為通風系統中不可或缺的構成，對系統的整體性能有著深刻的影響。通信系統不僅可以以其良好的可靠性、穩定性以及較大的容量服務于通風系統，還能在故障發生時提供一定的解決措施，有利于維護系統的正常穩定運行。一般情況下，通信設計的原則包含開放性、標準性、可行性以及經濟性等，本文在此就不進行深入的研究了。2）系統主程序設計。系統控制程序主要包含五個部分。其中，主控制程序主要是對工頻、手動以及自動等運行方式進行控制，調用程序以及設置時間，當有害氣體濃度超過一定的范圍時及時的進行報警，當發生異常情況或者有關的設備發生故障時，進行報警并提供相應的解決措施，能夠充分的保障系統的正常運行。子程序0可以初始化有關的參數，執行完控制程序后，當風機運行是以自動變頻的方式時，子程序0就會得到應用。當有害氣體濃度極限值超出了有關的范圍時，在子程序調用前，還應對拓展模塊的存在性進行仔細的檢驗，對電源的實際狀況進行檢查，一旦發生異常情況時，就要及時的關閉主程序；當一切正常后接下來就調用子程序2，子程序2的主要功能在于對有害氣體的濃度進行采集，并計算有關數值的平均值。當有害氣體濃度值超過一定范圍時，中斷程序就要進行斷電標志的設置，否則，就進行寄存器的錄入，將電壓值轉化為數字量，并通過模擬控制器對通風機變頻方式進行調節。在主程序中，中斷程序的執行次數是以設置的中斷控制時間為依據的。

篇（7）

2項目教學法的具體實施過程

2.1項目任務的確定

任課教師在項目任務的確定上，要對于項目操作過程中所涉及到的跨學科知識進行分析，編寫《項目任務書》。

2.2制定項目計劃

將《項目任務書》分發到每一名學生手中，對項目要求、學習任務等等進行講解。之后，將學生分為若干個小組。項目計劃的制定主要由學生來完成。學生通過討論，將計劃制定出來，其中的內容要涉及到項目操作的步驟和程序。教師對于項目計劃進行審核合格后，可以進入到具體的項目實施中。每一個小組的成員都要將項目進展以及階段性成果記錄下來。

2.3項目計劃的實施

根據項目計劃的具體內容，小組成員都要將所分配的任務按時完成。首先，學生要根據自己的任務進展情況具有針對性地收集和整理資料，做好項目設計，在進行實際操作和調試過程中，對于所遇到的問題，要獨立解決，或者小組合作解決。最終完成項目任務。

2.4項目的檢查評估

項目完成，學生自我回報項目成果，自我評估，小組間互相評估，最后是教師點評。項目成果的評價階段，是學生知識運用能力提高的階段。當學生感受到成就感的時候，就會激發自我學習的積極性。

3項目教學法在變頻器教學中的合理應用

3.1根據課堂教學目標確定項目任務

基于變頻器教學要充分考慮到該技術的實際應用性，在開展項目教學的時候，要從變頻器的應用領域中選定項目任務作為課堂教學目標。在提出變頻器項目任務之前，要對于學生有關原理知識以及相關知識的掌握程度進行分析，了解學生需要掌握的操作技能，結合應用領域中變頻器的使用，具有針對性地設定項目任務。此外，項目選擇要符合學生的接受能力，且與學生的未來職業存在著必然的聯系。比如，在《物料識別與分揀系統的控制》課堂教學內容中，要將項目定位在企業自動化生產線的末端，系統運用變頻器對電動機自動調速。從系統的運行來看，采用變頻器控制，可以推動氣壓驅動啟動電磁閥，使得整個系統自動運行。項目教學的優點在于，可以直觀地展示順序控制，使學生對于項目程序充分了解，并在每一個環節中，都能夠自主解決疑難問題。

3.2制定項目計劃

項目計劃的制定，是對項目內容細化的過程。任課教師要對項目展開過程中每一個環節所涉及到的知識進行研究，融合學生已經掌握的專業基礎知識，以學生自主討論的方式對課堂上所涉及到的知識內容進行研究。學生討論的目的是確保整個項目順利完成，因此，教師要與學生共同制定項目計劃，并做好分工。學生討論主要采用分組的方式，5人一組，根據學生的知識容量強弱搭配。要求學生有能力根據控制要求進行I／O分配。將電氣安裝圖繪制出來后，根據圖紙設計進行外部接線。對于控制系統的功能，還要以小組為單位獨立調試。

3.3項目的檢查與評估

在項目實施的過程中，要進行階段性總結，并回顧項目內容，以針對項目中所遇到的問題以討論交流的方式得以解決。比如，項目操作中，學生通常會遇到操作性問題，此時，教師不宜給予直接的指導，而是提醒相關的知識，引導學生運用所學過的理論知識解決操作問題。當每一個小組的項目完成后，要鼓勵學生將代表作展示出來，進行小組間交流。此時，要引導學生針所完成的項目進行評估。根據學生的項目完成情況，要將任務評價表設計出來。學生根據評價表中指定的評價內容自我評價，然后是小組綜合評價，最后由教師檢查評價，并將評價結果記錄在表中。評價要做到階段性評價與整個項目評價相結合，一改學生僅僅對于項目結果的重視，而更注重項目過程中所涉及到的知識。

篇（8）

Abstract:Thispaperanalyzedtheproblemofharmonicwave,matchingofloadand

calorificationforinvertersinrunning,andmadetherelativelythemeasure.

Keywords:inverterharmonicwaveloadingcalorification

1前言

自80年代通用變頻器進入中國市場以來，在短短的十幾年時間里得到了非常廣泛的應用。目前，通用變頻器以其智能化、數字化、網絡化等優點越來越受到人們的青睞。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，主要有以下幾方面:

①諧波問題

②變頻器負載匹配問題

③發熱問題

以上這些問題已經引起了有關管理部門和廠礦的注意并制定了相關的技術標準。如諧波問題，我國于1984年和1993年通過了“電力系統諧波管理暫行規定”及GB/T-14549-93標準，用以限制供電系統及用電設備的諧波污染。針對上述問題，本文進行了分析并提出了解決方案及對策。

2諧波問題及其對策

通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變器部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形。對于雙極性調制的變頻器，其輸出電壓波形展開式為:

(1)

式中:n—諧波的次數n=1,3,5……;

a1—開關角，i=1,2,3……N/2;

Ed—變頻器直流側電壓;

N—載波比。

由(1)式可見，各項諧波的幅值為

(2)

令n=1，則得出變頻器輸出電壓的基波幅值為:

(3)

從(1)、(2)、(3)式可以看出，通用變頻器的輸出電壓中確實含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制。

如前所述，由于通用變頻器的整流部分采用二極管不可控橋式整流電路，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，所以整流器的輸入電流實際上是電容器的充電電流，呈較為陡峻的脈沖波，其諧波分量較大。為了消除諧波，可采用以下對策:

①增加變頻器供電電源內阻抗

通常情況下，電源設備的內阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用。這種內阻抗就是變壓器的短路阻抗。當電源容量相對變頻器容量越小時，則內阻抗值相對越大，諧波含量越小；電源容量相對變頻器容量越大時，則內阻抗值相對越大，諧波含量越大。對于三菱FR-F540系列變頻器，當電源內阻為4%時，可以起到很好的諧波抑制作用。所以選擇變頻器供電電源變壓器時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。

②安裝電抗器

安裝電抗器實際上從外部增加變頻器供電電源的內阻抗。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，或同時安裝，抑制諧波電流。表一列出了三菱FR-A540變頻器安裝電抗器和不安裝電抗器的含量對照表。

③變壓器多相運行

通用變頻器的整流部分是六脈波整流器，所以產生的諧波較大。如果應用變壓器的多相運行，使相位角互差30°如Y-、-組合的兩個變壓器構成相當于12脈波的效果則可減小低次諧波電流28%，起到了很好的諧波抑制作用。

④調節變頻器的載波比

從(1)、(2)、(3)式可以看出，只要載波比足夠大，較低次諧波就可以被有效地抑制，特別是參考波幅值與載波幅值小于1時，13次以下的奇數諧波不再出現。

⑤專用濾波器

該專用濾波器用于檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，并產生一個與諧波電流幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，從而可以非常有效地吸收諧波電流。

3負載匹配問題及其對策

生產機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉矩特性是復雜的，大體分為三種類型:恒轉矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。針對不同的負載類型，應選擇不同類型的變頻器。

①恒轉矩負載

恒轉矩負載是指負載轉矩與轉速無關，任何轉速下，轉矩均保持恒定。恒轉矩負載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的150%左右，制動轉矩一般要求額定轉矩的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。如三菱變頻器FR-A540系列。

位能式負載一般要求大的起動轉矩和能量回饋功能，能夠快速實現正反轉，變頻器應選擇具有四象限運行能力的變頻器。如三菱變頻器FR-A241系列。

②風機泵類負載

風機泵類負載是目前工業現場應用最多的設備，雖然泵和風機的特性多種多樣，但是主要以離心泵和離心風機應用為主，通用變頻器在這類負載上的應用最多。風機泵類負載是一種平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，轉矩T與泵的軸功率N有如下關系式:

(4)

這類負載對變頻器的性能要求不高，只要求經濟性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可。如三菱變頻器FR-F540（L）系列。風機負載在實際運行過程中，由于轉動慣量比較大，所以變頻器的加速時間和減速時間是一個非常重要的問題，可按下列公式進行計算:

(5)

(6)

式中:tACC—加速時間(s);

tDEC—減速時間(s);

GD2—折算到電機軸上的轉動慣量（N·m2）;

g—重力加速度，g=9.81(m/s2);

TM—電動機的電磁轉矩(N.m);

TL—負載轉矩(N.m);

nAS—系統加速時的初始速度（r/min）;

nAE—系統加速時的終止速度（r/min）;

nDS—系統減速時的初始速度（r/min）;

nDE—系統減速時的終止速度（r/min）。

從上式可以看出，風機負載的系統轉動慣量計算是非常重要的。變頻器具體設計時，按上式計算結果，進行適當修正，在變頻器起動時不發生過流跳閘和變頻器減速時不發生過電壓跳閘的情況下，選擇最短時間。

泵類負載在實際運行過程中，容易發生喘振、憋壓和水垂效應，所以變頻器選型時，要選擇適于泵類負載的變頻器且變頻器在功能設定時要針對上述問題進行單獨設定:

喘振:測量易發生喘振的頻率點，通過設定跳躍頻率點和寬度，避免系統發生共振現象。

憋壓:泵類負載在低速運行時，由于系統憋壓而導致流量為零，從而造成泵燒壞。在變頻器功能設定時，通過限定變頻器的最低頻率，而限定了泵流量的臨界點處的系統最低轉速，這就避免了此類現象的發生。

水垂效應:泵類負載在突然斷電時，由于泵管道中的液體重力而倒流。若逆止閥不嚴或沒有逆止閥，將導致電機反轉，因電機發電而使變頻器發生故障報警燒壞。在變頻器系統設計時，應使變頻器按減速曲線停止，在電機完全停止后再斷開主電路電，或者設定“斷電減速停止”功能，這樣就避免了該現象的發生。

③恒功率負載

恒功率負載是指轉矩大體與轉速成反比的負載，如卷取機、開卷機等。利用變頻器驅動恒功率負載時，應該是就一定的速度變化范圍而言的，通常考慮在某個轉速點以下采用恒轉矩調速方式，而在高于該轉速點時才采用恒功率調速方式。我們通常將該轉速點稱為基頻，該點對應的電壓為變頻器輸出額定電壓。從理論上講，要想實現真正意義上的恒功率控制，變頻器的輸出頻率f和輸出電壓U必須遵循U2/f=const協調控制，但這在實際變頻器運行過程中是不允許的，因為在基頻以上，變頻器的輸出電壓不能隨著其輸出頻率增加，只能保持額定電壓，所以只能是一種近似意義上的恒功率控制。

4發熱問題及其對策

變頻器的發熱是由內部的損耗產生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為了保證變頻器正常可靠運行，必須對變頻器進行散熱，通常采用以下方法:

①采用風扇散熱:變頻器的內裝風扇可將變頻器的箱體內部散熱帶走，若風扇不能正常工作，應立即停止變頻器運行。

②降低安裝環境溫度:由于變頻器是電子裝置，內含電子元、電解電容等，所以溫度對其壽命影響比較大。通用變頻器的環境運行溫度一般要求-10℃~-50℃，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，性能也比較穩定。

我們采取兩種方法:一種方法是建造單獨的變頻器低壓間，內部安裝空調，保持低壓間溫度在+15℃~+20℃之間。另一種方法是變頻器的安裝空間要滿足變頻器使用說明書的要求。

以上所談到的變頻器發熱是指變頻器在額定范圍之內正常運行的損耗。當變頻器發生非正常運行（如過流，過壓，過載等）產生的損耗必須通過正常的選型來避免此類現象的發生。

對于風機泵類負載，當我們選擇三菱變頻器FR-F540時，其過載能為120%/60秒，其過載周期為300秒，也就是說，當變頻器相對于其額定負載的120%過載時，其持續時間為60秒，并且在300秒之內不允許出現第二次過載。當變頻器出現過載時，功率單元因其流過的過載電流而升溫，導致變頻器過熱，這時必須盡快使其降溫以使變頻器的過熱保護動作消除，這個冷卻過程就是變頻器的過載周期。不同的變頻器，其過載倍數、過載時間和過載周期均不相同，并且其過載倍數越大，過載時間越短，請見表2所示:

對于變頻器所驅動的電機，按其工作情況可分為兩類:長期工作制和重復短時工作制。長期工作制的電機可以按其名牌規定的數據長期運行。針對該類負載，變頻器可根據電機銘牌數據進行選型，如連續運行的油泵，若其電機功率為22kW時，可選擇FR-F540-22k變頻器即可。重復短時工作制電機，其特點是重復性和短時性，即電機的工作時間和停歇時間交替進行，而且都比較短，二者之和，按國家規定不得超過60秒。重復短時工作制電機允許其過載且有一定的溫升。此時，若根據電機銘牌數據來選擇變頻器，勢必造成變頻器的損壞。針對該類負載，變頻器在參考電機銘牌數據的情況下要根據電機負載圖和變頻器的過載倍數、過載時間、過載周期來選型。如重復短時運行的升降機，其電機功率為18.5kW，可選擇FR-A540-22k變頻器。

5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，隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，變頻器存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。隨著工業現場和社會環境對變頻器的要求不斷提高，滿足實際需要的真正“綠色”變頻器也會不久面世。

6參考文獻

篇（9）

貨梯以其承重能力強的特點，可在最短時間、最效率的空間，提供承載貨物的最大值，求得最大的經濟效益。因此，貨梯已成為工廠、倉儲、百貨商場、物業中心等單位運輸貨物的最佳拍檔。

目前，貨梯占整個電梯市場份額大約20%左右，而且這個比例在近年來一直在增長。隨著貨梯不斷的被投入市場，客戶對于貨梯的控求也越來越高。原有被使用于客梯生產的變壓變頻技術也被廣泛地用于貨梯生產，使貨梯在低速狀態下，能夠運行平穩。牽引式電梯為最常見的貨梯驅動方式,如圖1所示。這種驅動方式，是利用主電機拖動所產生的動力，經偏位輪帶動車廂，可順暢無阻地升降。其它方面，只須考慮建筑物對于電梯的支撐力量是否足夠即可。變頻器在這種驅動方式的電梯中扮演非常重要的角色。

圖1牽引式電梯結構示意圖

2貨梯運行時對驅動系統的工藝要求

2.1電梯主電動機的運行狀態

電梯主電動機的4象限運行如圖2所示。

(1)第1象限(正轉電動狀態)

轎廂滿載(轎廂重量>對重重量)上升。

(2)第4象限(反轉發電狀態):轎廂下降。

(3)第2象限(正轉發電狀態):轎廂輕載(轎廂重量<對重重量)上升。由于對重的重力將拉著轎廂上升，使電動機的轉速超過同步轉速，處于發電機狀態。

(4)第3象限(反轉電動狀態):轎廂輕載下降。

2.2對電梯的控制要求

短暫掀動安裝在轎廂內或井道外的觸點按鈕，經過適當的電磁輔助裝置來激發電機起動裝置，進而起動轎廂，而電梯則通過轎廂機械裝置自動停梯，響應外部召喚。作為驅動設備的變頻器是否能夠提供足夠的起動/制動轉矩、是否能使四象限運行的平穩;又是否能快速及時的響應順序信號，都是評判貨梯中驅動設備性能好壞的標準。

3臺安的V2是貨梯的首選驅動設備

3.1臺安V2系列變頻器的特點

(1)采用先進的電流向量控制技術。

臺安的V2系列變頻器，這款采用先進的電流向量控制技術，具備動態Auto-tuning功能，開路形式即不附PG卡1Hz能達到200%扭矩輸出;當采用閉回路形式即

(2)頻率響應快

V2核心芯片采用32位RISCCPU控制，頻率響應速度為28Hz(3.5ms)，提供更快、更及時的響應指標，使各項保護更穩定。在貨梯這種應用場合中使用，可駕輕就熟、游刃有余。圖4所示為V2在100%負載,輸出1Hz時的正弦波電流波形

V2系列變頻器驅動接線圖5所示。

3.2使用時的注意事項

(1)采用向量不帶PG的控制形式，驅動部分時序圖如圖6所示。

圖6驅動部分時序圖

(2)低速時可提供高轉矩輸出

貨梯一般動作形式需要使用兩段速運轉，啟動與停止時為低速，可確保停止時定位精度;也可使啟動狀態也不會造成轎廂晃動。低速運行時有必要增加相應的轉矩補償，停止時要使用直流制動功能。

(3)互鎖功能提供更高的安全系數

V2拖動貨梯的主驅動電機使轎廂電梯作垂直運行時，電機一定要與外部機械抱閘裝置配合使用，以確保變頻器停止輸出時，箱體不會出現下墜。因此V2的多功能輸出端子R1B/R1C必須與R2A/R2B串聯，接至外部機械制動裝置，實現開/關安全互鎖功能。而且在安裝時要特別注意變頻器與機械制動的銜接一定要準確無誤。

為實現以上操作需要設定的參數見附表:

(4)減速時失速防止

減速狀態下，制動電阻可將電機在發電狀況下反饋給變頻器的能量予以吸收，所以必須將變頻器“減速中失速防止功能設為無效”。注意:如果設定“減速時失速防止”有效，可能會引起變頻器無法在設定的減速時間內停下。

(5)Autotuning(自學習)電機自適應調節

執行電機參數自學習之前，要確定電機與負載分離。否則，變頻器在空載試驗中觀測到的電機參數與電機的實際情況有出入，會影響電機的輸出效應。

(6)制動電阻過熱保護

當制動電阻被頻繁使用時，可外加電子熱繼電器來防止制動電阻出現過熱情況，這項功能需設定相應的順序操作電路。

(7)瞬停再起動功能

貨梯這類負載在瞬間停電的狀態時，不可使用瞬間停電再起動功

能及自動復歸功能。設定變頻器參數時，要將這兩項參數設為無效。

(8)轉矩限制功能

可將轉矩限制設定值設為電機額定轉矩輸出的參考值。

(9)通訊功能

V2除內建世界通用的ModbusRTU模式RS485通信端口;另可通過擴展的通信適配卡，與各種通信接口聯機，可被接入應用總線技術的電梯控制系統，電機的運行信息就可以和智能化大廈所有自動化信息系統聯網，方便智能大廈的群控管理。

(10)寬電壓范圍運行

V2使用電壓范圍相當廣，適用于世界各地使用(特別針對國內電網波動較大的情形)

3相200V級:200~240VAC+10%/-10%

3相400V級:380~480VAC+10%/-10%

4結束語

V2低頻時良好的輸出特性，保證了貨梯轎廂在低速時起/停平穩;V2的控頻精度高，使轎廂在各個軌道位置定位也非常準確。又更因為其優良的性價比，使V2頗受貨梯廠歡迎。另外，V2內建的通訊功能，可方便的提供給用戶其想要掌控的電梯運行信息。總之，貨梯裝置在引入V2系列變頻器以后，能以較低的使用成本獲得理想的運行效果。

篇（10）

1引言

采用變頻器驅動異步電動機調速。在異步電動機確定后，通常應根據異步電動機的額定電流來選擇變頻器，或者根據異步電動機實際運行中的電流值(最大值)來選擇變頻器。當運行方式不同時，變頻器容量的計算方式和選擇方法不同，變頻器應滿足的條件也不一樣。選擇變頻器容量時，變頻器的額定電流是一個關鍵量，變頻器的容量應按運行過程中可能出現的最大工作電流來選擇。變頻器的運行一般有以下幾種方式。

2連續運轉時所需的變頻器容量的計算

由于變頻器傳給電動機的是脈沖電流，其脈動值比工頻供電時電流要大，因此須將變頻器的容量留有適當的余量。此時，變頻器應同時滿足以下三個條件：

式中：PM、η、cosφ、UM、IM分別為電動機輸出功率、效率(取0.85)、功率因數(取0.75)、電壓(V)、電流(A)。

K：電流波形的修正系數(PWM方式取1.05～1.1)

PCN：變頻器的額定容量(KVA)

ICN：變頻器的額定電流(A)

式中IM如按電動機實際運行中的最大電流來選擇變頻器時，變頻器的容量可以適當縮小。

3加減速時變頻器容量的選擇

變頻器的最大輸出轉矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下，對于短時的加減速而言，變頻器允許達到額定輸出電流的130％～150％(視變頻器容量)，因此，在短時加減速時的輸出轉矩也可以增大；反之，如只需要較小的加減速轉矩時，也可降低選擇變頻器的容量。由于電流的脈動原因，此時應將變頻器的最大輸出電流降低10％后再進行選定。

4頻繁加減速運轉時變頻器容量的選定

根據加速、恒速、減速等各種運行狀態下的電流值，按下式確定：

I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0

式中：I1CN：變頻器額定輸出電流(A)

I1、I2、…I5：各運行狀態平均電流(A)

t1、t2、…t5：各運行狀態下的時間

K0：安全系數(運行頻繁時取1.2，其它條件下為1.1)

5一臺變頻器傳動多臺電動機，且多臺電動機并聯運行，即成組傳動

用一臺變頻器使多臺電機并聯運轉時，對于一小部分電機開始起動后，再追加投入其他電機起動的場合，此時變頻器的電壓、頻率已經上升，追加投入的電機將產生大的起動電流，因此，變頻器容量與同時起動時相比需要大些。

以變頻器短時過載能力為150％，1min為例計算變頻器的容量，此時若電機加速時間在1min內，則應滿足以下兩式

若電機加速在1mn以上時

式中：nT：并聯電機的臺數

ns：同時起動的臺數

PCN1：連續容量(KVA)PCN1=KPMnT/ηcos

PM：電動機輸出功率

η：電動機的效率(約取0.85)

cosφ：電動機的功率因數(常取0.75)

Ks：電機起動電流/電機額定電流

IM：電機額定電流

K：電流波形正系數(PWM方式取1.05～1.10)

PCN：變頻器容量(KVA)

ICN：變頻器額定電流(A)

變頻器驅動多臺電動機，但其中可能有一臺電動機隨時掛接到變頻器或隨時退出運行。此時變頻器的額定輸出電流可按下式計算：

式中：IICN：變頻器額定輸出電流(A)

IMN：電動機額定輸入電流(A)

IMQ：最大一臺電動機的起動電流(A)

K：安全系數，一般取1.05～1.10

J：余下的電動機臺數

6電動機直接起動時所需變頻器容量的計算

通常，三相異步電動機直接用工頻起動時起動電流為其額定電流的5～7倍，對于電動機功率小于10kW的電機直接起動時，可按下式選取變頻器。

I1CN≥IK/Kg

式中：IK：在額定電壓、額定頻率下電機起動時的堵轉電流(A)；

Kg：變頻器的允許過載倍數Kg＝1.3～1.5

在運行中，如電機電流不規則變化，此時不易獲得運行特性曲線，這時可使電機在輸出最大轉矩時的電流限制在變頻器的額定輸出電流內進行選定。

7大慣性負載起動時變頻器容量的計算

通過變頻器過載容量通常多為125％、60s或150％、60s。需要超過此值的過載容量時，必須增大變頻器的容量。這種情況下，一般按下式計算變頻器的容量：

式中：GD2：換算到電機軸上的轉動慣量值(N·m2)

TL：負載轉矩(N·m)

η，cosφ，nM分別為電機的效率(取0.85)，功率因數(取0.75)，額定轉速(r/min)。

tA：電機加速時間(s)由負載要求確定

K：電流波形的修正系數(PWM方式取1.05～1.10)

PCN：變頻器的額定容量(KVA)

8輕載電動機時變頻器的選擇

電動機的實際負載比電動機的額定輸出功率小時，多認為可選擇與實際負載相稱的變頻器容量，但是對于通用變頻器，即使實際負載小，使用比按電機額定功率選擇的變頻器容量小的變頻器并不理想，這主要是由于以下原因；

1)電機在空載時也流過額定電流的30％～50％的勵磁電流。

2)起動時流過的起動電流與電動機施加的電壓、頻率相對應，而與負載轉矩無關，如果變頻器容量小，此電流超過過流容量，則往往不能起動。

篇（11）

1、回顧

一般規定城市管網的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須“提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設備，但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升”水量，其結果增大了水泵的軸功率和能量損耗。

自從通用變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。隨著電力電子技術的飛速發展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能，對合理設計變頻調速恒壓供水設備，降低成本，保證產品質量等方面有著非常重要的意義。

新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設備的投資，運行的經濟性，還是系統的穩定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優勢，而且具有顯著的節能效果。恒壓供水調速系統的這些優越性，引起國內幾乎所有供水設備廠家的高度重視，并不斷投入開發、生產這一高新技術產品。

目前該產品正向著高可靠性、全數字化微機控制，多品種系列化的方向發展。追求高度智能化，系列標準化是未來供水設備適應城鎮建設成片開發`智能樓宇、網絡供水調度和整體規劃要求的必然趨勢。

在短短的幾年內，調速恒壓供水系統經歷了一個逐步完善的發展過程，早期的單泵調速恒壓系統逐漸為多泵系統所代替。雖然單泵產品系統設計簡易可靠，但由于單泵電機深度調速造成水泵、電機運行效率低，而多泵型產品投資更為節省，運行效率高，被實際證明是最優的系統設計，很快發展成為主導產品。

二、變頻控制恒壓供水控制方式

眾所周知，水泵消耗功率與轉速的三次方成正比。即N=KN3N：為水泵消耗功率；n：為水泵運行時的轉速；K為比例系數。而水泵設計是按工頻運行時設計的，但供水時除高峰外，大部分時間流量較小，由于命名用了變頻技術及微機技術有微機控制，因此可以使水泵運行的轉速隨流量的變化而變化，最終達到節能的目的。實踐證明，使用變頻設備可使水泵運行平均轉速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節能率可達20%-40%。

目前國內各廠家生產的供水設備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：

邏輯電子電路控制方式：

這類控制電路難以實現水泵機組全部軟啟動、全流量變頻調節。往往采用一臺泵固定于變頻狀態，其余泵均為工頻狀態的方式。因此控制精度較低、水泵切換時水壓波動大、調試較麻煩、工頻泵起動有沖擊、抗干擾能力較弱。但成本較低。

單片微機電路控制方式：

這類控制電路優于邏輯電路，但在應付不同管網、不同供水情況時調試較麻煩，追加功能時往往要對電路進行修改，不靈活也不方便。電路的可靠性和抗干擾能力都不是很高。

帶PID回路調節器和/或可編程序控制器（PLC）的控制方式：

該方式變頻器的作有是為電機提供可變頻率的電源，實現電機的無級調速，從而使管網水壓連續變化。傳感器的任務是檢測管網水壓。壓力設定單元為系統提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經可編程控制器內部PID控制程序的計算，輸出給變頻器一個轉速控制信號。還有一種辦法是將壓力設定信號和壓力反饋信號送入PID回路調節器，由PID回路調節器在調節器內部進行運算后，輸入給變頻器一個轉速調節信號。

由于變頻器的轉速控制信號是由可編程控制器或PID回路調節器給出的，所以對可編程控制器來計時，既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價格很高，這無形中就增加了供水設備的成本。若采用帶有模擬量輸入/數字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數字量輸出口另接一塊PWM調制板，將可編程控制器輸出的數字量信號轉變為控制器的成本沒有降低，還增加了連線和附加設備，降低了整套設備的可靠性。如果采用一個開關量輸入/輸出的可編程控制器和一個PID回路調節器，其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。所以，在變頻調速恒壓給水控制設備中，PID控制信號的產生和輸出就成為降低給水設備成本的一個關鍵環節。

新型變頻調速供水設備：

針對傳統的變頻調供水設備的不足之處，國內外不少生產廠家近年來紛紛推出了一系列新型產品，如華為的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切換卡；SANKEN的SAMCO-I系列；ABB公司的ACS600、ACS400系列產品；富士公司的G11S/P11S系列產品；等等。這些產品將PID調節器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進變頻器內，形成了帶有各種應用宏的新型變頻器。由于PID運算在變頻器內部，這就省去了對可編程控制器存貯容內部，這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對PID算法的編程，而且PID參數的在線調試非常容易，這不僅降低了生產成本，而且大大提高了生產效率。由于變頻器內部自帶的PID調節器采用了優化算法，所以使水壓的調節十分平滑，穩定。同時，為了保證水壓反饋信號值的準確、不失值，可對該信號設置濾波時間常數，同時還可對反饋信號進行換算，使系統的調試非常簡單、方便。這類變頻器的價格僅比通用變頻器略微高一點，但功能卻強很多，所以采用帶有內置PID功能的變頻器生產出的恒壓供水設備，降低了設備成本，提高了生產效率，節省了安裝調試時間。在滿足工藝要求的情況下應優先采用。

三、供水專用變頻器的功能

供水專用變頻器=普通變頻器+PLC，是集供水控制和供水管理一體化的系統。內置供水專用PID調節器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環控制系統。傳感器反饋的水壓信號直接送入變頻器自帶的PID調節器輸入口，而壓力設定既可以使用變頻器的鍵盤設定，也可以采用一只電位器以模擬量的形式送入。每日可設定多段壓力運行，以適應供水壓力的需要。也可設定指定日供水壓力的需要。也可設定指定日供水壓力控制。面板可以直接顯示壓力反饋值（Mpa）。

系統供水有兩種基本運行方式：變頻泵固定方式和變泵循環方式。變頻泵固定方式最多可以控制7臺泵，可選擇“先開先關”和“先開后關”（適用泵容量不用場合）2種水泵關閉順序。變頻泵循環方式最多可以控制4臺泵，系統以“先開先關”的順序關泵。靈活配置常規泵、消防泵、排污泵、休眼泵，便于實現供水泵房全面自動化。工作泵與備用泵不固死，可自動定時輪換。可以有效地防止因為備用泵長期不用時發生的銹死現象，提高了設備的綜合利用率，降低了維護費用。工作小時自動累計功能，方便節能分析和設備狀況維護。夜間供水量急劇減少時，可方便指定每日休眼工作的起始/停止時刻，并可設定休眼時的壓力給定值。休眼期間，只有休眼水泵工作，變頻器只監測管網壓力，當壓力低于設定壓力時，系統自動喚醒。變頻泵投入工作，當壓力高于設定值時，系統再次進入休眠狀態，只有休眠水泵運行。這樣，能最大限度地節水節電功效。具有零星停機功能，在用戶不用水的情況下會自動停機。故障泵退出功能，水泵出現損壞時，讓故障泵自動退出工作。有消防信號外部輸入接口，當有火警或消防信號到來時，系統能自動世換到消防模式，有多種消防工作模式可選，主要根據消防和生活管網是否共用，以及進水池是否共用等條件來進行選擇。另有消防泵自動巡檢功能，定時巡檢周期可設定。