在應(yīng)用變頻器的過程中都有哪些預(yù)防措施?

　　我國電機用電量占全國發(fā)電量的60%~70%，每年風(fēng)機和水泵用電量占全國用電量的1/3。造成這種情況的主要原因是:風(fēng)機、水泵等設(shè)備的傳統(tǒng)調(diào)速方式是通過調(diào)節(jié)進口或出口擋板和閥門的開度來調(diào)節(jié)送風(fēng)量和供水量，其輸入功率較大，擋板和閥門的關(guān)閉過程中消耗了大量的能量。因為風(fēng)機和水泵大部分是平房的扭矩負(fù)荷，軸功率與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，當(dāng)風(fēng)機和水泵轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大幅度下降，所以節(jié)能潛力很大。節(jié)能措施是用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)流量，應(yīng)用變頻器(以下簡稱—VFD)節(jié)電率20%~50%，效益顯著。

　　由于技術(shù)需要，許多機器要求電機能夠調(diào)節(jié)速度。過去由于交流電機調(diào)速困難，調(diào)速性能高的場合采用DC調(diào)速，而DC調(diào)速結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，冬季維護困難。因此，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟，交流調(diào)速正逐漸取代DC調(diào)速，往往需要進行量和直接轉(zhuǎn)矩控制來滿足各種工藝要求。

　　利用VFD驅(qū)動電機，起動電流小，可以實現(xiàn)軟啟動和無級調(diào)速，可以方便地進行加減速控制，使電機獲得高性能，大大節(jié)約電能，所以VFD在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

　　一、存在的問題及對策

　　隨著VFD應(yīng)用范圍的擴大，運行中出現(xiàn)的問題也越來越多，主要包括:高次諧波、噪聲和振動、負(fù)載匹配、發(fā)熱等。本文對上述問題進行了分析，并提出了相應(yīng)的措施。

　　二，諧波問題及對策

　　通用VFD的主電路形式一般由整流、逆變、濾波三部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，逆變部分為IGBT三項橋式逆變器，輸入為PWM波形。輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波，低次諧波通常對電機負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動。高次諧波增加了VFD輸出電纜的漏電流，使電機輸出不足。抑制VFD輸出的高次和低次諧波。以下方法可用于抑制諧波。

　　(1)提高VFD電源的內(nèi)部阻抗。通常供電設(shè)備的內(nèi)部阻抗可以起到緩沖VFD   DC濾波電容無功功率的作用。內(nèi)部阻抗越大，諧波含量越小。這個內(nèi)部阻抗就是變壓器的短路阻抗。所以在選擇VFD電源時，選擇短路阻抗大的變壓器。

　　(2)安裝電抗器。將一個合適的電抗器與VFD的輸入和輸出串聯(lián)，或者安裝一個諧波濾波器。濾波器由LC型組成，吸收諧波，增加電源或負(fù)載的阻抗，從而達到抑制的目的。

　　(3)采用多用途變壓器運行VFD六脈波整流器，因此產(chǎn)生的諧波較大。如果變壓器多相運行，相角差為30°。比如Y-△和△-△組成的變壓器，具有12脈波的效果，可以降低低次諧波電流，很好的抑制諧波。

　　(4)設(shè)置專用諧波設(shè)置專用濾波器檢測VFD和相位，產(chǎn)生與諧波電流幅值相同、相位剛好相反的電流，通入VFD中，有效吸收諧波電流。

　　三。噪聲和振動及對策

　　使用VFD調(diào)速會產(chǎn)生噪聲和振動，這是由VFD輸出波形中的高次諧波分量引起的。隨著工作頻率的變化，基波分量和高次諧波分量在很寬的范圍內(nèi)變化，這可能會引起電機各部分的諧振。

　　(1)噪聲問題及對策

　　用VFD驅(qū)動電機時，由于輸出電壓和電流含有高次諧波成分，氣隙的高次諧波磁通增加，因此噪聲增大。電磁噪聲表現(xiàn)為:由于VFD   output中的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子的機械固有頻率發(fā)生共振，轉(zhuǎn)子固有頻率附近的噪聲增大。VFD輸出中的高次諧波分量與芯殼的軸承架發(fā)生諧振等。，并且這些部件各自固有頻率周圍的噪聲增加。

　　VFD驅(qū)動電機產(chǎn)生的噪聲，尤其是刺耳的噪聲，與PWM控制的開關(guān)頻率有關(guān)，尤其是在低頻區(qū)。一般采用以下措施來穩(wěn)定和降低噪聲:在VFD的輸出側(cè)連接交流電抗器。如果電磁轉(zhuǎn)矩有余量，則U/f可以設(shè)置得更小。當(dāng)使用特殊電機時，當(dāng)較低頻率的噪聲量嚴(yán)重時，應(yīng)檢查與軸系(包括負(fù)載)固有頻率的共振。

　　(2)振動問題及對策VFD工作時，輸出波形中的高次諧波產(chǎn)生的磁場會對許多機械零件產(chǎn)生電磁驅(qū)動力，驅(qū)動力的頻率總是會與這些機械零件的固有頻率接近或重合，從而產(chǎn)生電磁原因引起的振動。對振動影響較大的高次諧波主要是低次諧波成分，在PAM模式和方波PWM模式下影響較大。但使用正弦波PWM時，低次諧波分量小，影響變小。

　　或者為了減少或消除振動，可以在VFD的輸出側(cè)連接一個交流電抗器，以吸收VFD輸出電流中的高次諧波電流成分。當(dāng)使用PAM模式或方波PWM模式VFD時，可以使用正弦波PWM模式VFD來降低紋波轉(zhuǎn)矩。為了防止電機與負(fù)載連接的機械系統(tǒng)發(fā)生振動，整個系統(tǒng)不得與電機產(chǎn)生的電磁力發(fā)生諧波。

　　四。負(fù)載匹配及對策生產(chǎn)機械種類繁多，性能和工藝要求不同，扭矩特性也不同。所以在應(yīng)用VFD之前，首先要搞清楚電機所帶負(fù)載的性質(zhì)，也就是負(fù)載特性，然后選擇VFD和電機。有三種類型的負(fù)載:恒扭矩負(fù)載、風(fēng)扇泵負(fù)載和恒功率負(fù)載。對于不同的負(fù)載類型，應(yīng)該選擇不同類型的VFD。

　　(1)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載分為摩擦負(fù)載和潛在負(fù)載。

　　摩擦負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩一般需要額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩一般需要額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，所以VFD應(yīng)選擇具有恒轉(zhuǎn)矩特性，起動和制動轉(zhuǎn)矩大，過載時間和過載能力大的VFD。潛在負(fù)載一般需要較大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能快速實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。VFD應(yīng)選擇VFD具有四象限運行能力，如FR-A241系列。

　　(2)風(fēng)機泵負(fù)載風(fēng)機泵負(fù)載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。低速時負(fù)載很小，與速度的平方成正比。通用VFD和標(biāo)準(zhǔn)電機的組合比較合適。這類負(fù)載對VFD的性能要求不高，只要求經(jīng)濟性和可靠性，所以可以選擇U/f=const控制模式的VFD，比如FR-A540(L)。如果將VFD的輸出頻率提高到工頻以上，功率會急劇增加，有時會超過電機VFD的容量，導(dǎo)致電機過熱或無法運行，所以對于這種負(fù)載轉(zhuǎn)矩不要輕易將頻率提高到工頻以上。

　　(3)恒功率負(fù)載

　　恒功率負(fù)載是指扭矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持不變的負(fù)載，如卷取機、機床等。將VFD分配給恒功率特性的負(fù)載時應(yīng)注意的問題:VFD輸出電壓在工頻以上的頻率范圍內(nèi)為定值控制，因此電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒功率特性，使用標(biāo)準(zhǔn)電機和通用VFD的組合沒有問題。但在工頻以下的頻率范圍內(nèi)，受U/f定值控制，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相反，所以標(biāo)準(zhǔn)電機和general   VFD的組合很難適應(yīng)，要特別設(shè)計。

　　五、發(fā)熱問題及對策

　　VFD發(fā)熱是內(nèi)部損耗造成的，主電路約占98%，控制電路占2%。為了確保VFD的正?？煽窟\行，對VFD進行冷卻。主要方法有:

　　(1)風(fēng)扇散熱:VFD的內(nèi)置風(fēng)扇可以帶走VFD盒子內(nèi)部的熱量。

　　(2)環(huán)境溫度:VFD是電子器件，包含電子元器件的電解電容等。，所以溫度對其使用壽命影響很大。VFD的一般環(huán)境工作溫度一般為-10℃   ~+50℃。如果能夠降低VFD的工作溫度，那么VFD的使用壽命將會延長，性能將會穩(wěn)定。