電源第2講高壓變頻器性能

21ic電源：23 過(guò)電流保護(hù)與過(guò)載保護(hù)有什么區(qū)別?

答：1)電流保護(hù)的界限不同。過(guò)電流保護(hù)對(duì)象是變頻器本身，因此，基本特征是工作電流超過(guò)了變頻器的額定電流：I>In。

2)增加了檢測(cè)位置。由于過(guò)電流產(chǎn)生的原因，除了輸出側(cè)不正常工作外，也有可能是因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/變頻器">變頻器內(nèi)部的不正常引起的。所以，判斷過(guò)電流的依據(jù)除了輸出電流外還必須檢測(cè)輸入電流。

3) 變頻器的處理方法不同。過(guò)載保護(hù)按反時(shí)限特性進(jìn)行保護(hù)(過(guò)載電流越大，允許運(yùn)行的時(shí)間越短)。過(guò)電流保護(hù)則根據(jù)不同的情況分別進(jìn)行處理，如在升速或減速過(guò) 程中出現(xiàn)過(guò)電流，但未超過(guò)變頻器的過(guò)載能力，則可以通過(guò)“防止跳閘功能”進(jìn)行自處理;當(dāng)電流超過(guò)了變頻器的過(guò)載能力時(shí)，則必須立即跳閘。

24 過(guò)載保護(hù)的對(duì)象是什么?在哪些情況下電動(dòng)機(jī)的過(guò)載是允許的?

答： 變頻器的過(guò)載保護(hù)功能是用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)的，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩(折算值)超過(guò)了電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，過(guò)載可以通過(guò)變頻器的輸出電流反映出來(lái)。根據(jù) 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱情況，短時(shí)間的過(guò)載是允許的，電動(dòng)機(jī)所謂的短時(shí)間過(guò)載，一般都在數(shù)分鐘以上。而變頻器所能允許的過(guò)載能力通常只有1 分鐘(120豫)，它只在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程才有意義。而對(duì)于電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)載來(lái)說(shuō)，實(shí)際上并不起作用。因此，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載電流應(yīng)該在變頻器的額定 電流范圍內(nèi)。

25 變頻器在哪些情況下發(fā)生過(guò)電流可以不跳閘?

答：因?yàn)樽冾l器每次跳閘都會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)不便和損失。所以，對(duì)于某些由于非故障原因引起的過(guò)電流，變頻器應(yīng)盡量采取一些自行消除過(guò)電流的措施，以免跳閘，此功能也稱為“防失速功能”。

1)加速過(guò)程防止跳閘功能當(dāng)變頻器在加速過(guò)程中輸出電流超過(guò)變頻器的額定電流(或用戶自定義的電流值)時(shí)，變頻器就自動(dòng)延長(zhǎng)加速時(shí)間或暫停加速，待加速電流減小到額定電流以內(nèi)后，再恢復(fù)原來(lái)的加速時(shí)間，如此反復(fù)，直到加速到給定額率為止。

2)運(yùn)行中防止跳閘功能在運(yùn)行的過(guò)程中，由于某種原因，運(yùn)行電流超過(guò)了變頻器的額定電流，則變頻器可自行降低運(yùn)行頻率，這種情況在二次方負(fù)載中尤為有用。

26 什么是“飛車(chē)啟動(dòng)”?為什么變頻器可以自如地從變頻切換到工頻卻不能從工頻切換到變頻?

答： 一般地說(shuō)，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為零速啟動(dòng)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)啟動(dòng)。“飛車(chē)啟動(dòng)”是指當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，將變頻器輸出的某一定大小、一定頻率的電壓加在電動(dòng)機(jī) 上啟動(dòng)的過(guò)程。“飛車(chē)啟動(dòng)”需要解決的技術(shù)問(wèn)題是當(dāng)變頻器輸出電壓加在電動(dòng)機(jī)上時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)和變頻器輸出電壓多數(shù)情況不同步(相位和大小不 等)，使變頻器和電機(jī)承受著沖擊電流，一般為額定電流的2~3 倍。如何使得變頻器輸出和電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)同步，消除沖擊電流是“飛車(chē)啟動(dòng)”的技術(shù)關(guān)鍵。

當(dāng)從變頻切換到工頻時(shí)，沖擊電流不通過(guò)變頻器，所以可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)從工頻切換到變頻時(shí)，沖擊電流通過(guò)變頻器，使變頻器各部分器件有燒壞的危險(xiǎn)，所以必須采用“飛車(chē)啟動(dòng)”技術(shù)。

27 什么是轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?

答：轉(zhuǎn)差補(bǔ)償如圖12 所示。

1)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)哪康漠?dāng)負(fù)載從輕載增大到重載的過(guò)程中，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變，以得到較硬的機(jī)械特性。

2) 轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)姆椒ó?dāng)負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速必有所下降，轉(zhuǎn)差增大。通過(guò)適當(dāng)提高變頻器的輸出頻率，可以使電動(dòng)機(jī)降低了的轉(zhuǎn)速得到補(bǔ)償。例如，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 TL1 時(shí)，轉(zhuǎn)差為吟n1，通過(guò)預(yù)置“轉(zhuǎn)差補(bǔ)償”，適當(dāng)提高變頻器的輸出頻率，使電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速?gòu)膎0上升至n0憶，而拖動(dòng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)則從Q1 上升至Q1憶。使拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速與原來(lái)給定同步轉(zhuǎn)速n0基本相等。如負(fù)載轉(zhuǎn)矩又增加為T(mén)L2，通過(guò)“轉(zhuǎn)差補(bǔ)償”，變頻器的輸出頻率又提高一些，使電動(dòng)機(jī)的 同步轉(zhuǎn)速上升至n0義，而拖動(dòng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)則從Q2 上升至Q2憶，拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速仍與同步轉(zhuǎn)速n0基本相等。由于用戶的給定頻率并未改變，因此，宏觀地從轉(zhuǎn)速給定的角度看，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變“硬”了。

28 故障單元的機(jī)械式旁路與電子式旁路相比有何優(yōu)勢(shì)?

答： 電子式旁路如圖13 所示，相對(duì)于機(jī)械式旁路，其存在以下問(wèn)題：1)當(dāng)逆變橋的功率模塊開(kāi)始輸出導(dǎo)通時(shí)，由于晶閘管兩端起始電壓為零，功率單元的直流電壓會(huì)直接加在晶閘管的陰 陽(yáng)兩極，使得晶閘管承受了超過(guò)其耐受的dv/dt，易導(dǎo)致其誤導(dǎo)通，引發(fā)功率單元的短路故障。2)因?yàn)殡娮邮脚月费b置常與逆變單元裝置一體化，如當(dāng)過(guò)壓將 逆變單元燒損時(shí)，電子旁路裝置也難幸免。而采用機(jī)械式旁路卻可以解決上述問(wèn)題。

29 什么是諧波?諧波的危害有哪些?

答： 電力系統(tǒng)諧波的定義是在對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解后，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，稱這部分電量 為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值稱為諧波次數(shù)。諧波實(shí)際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。其危害包括以下幾個(gè)方面：

1)諧波使公用電網(wǎng)中的電氣設(shè)備產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3 次諧波流過(guò)中性線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。

3)諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述1)和2)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

4)諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。