變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題探討

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)負(fù)荷變化，生產(chǎn)季節(jié)變化等，機(jī)泵負(fù)荷也不是恒定不變的，有時(shí)變化范圍還是很大的，有些發(fā)電廠由于調(diào)峰需要，晝夜負(fù)荷變化也較大，而且機(jī)泵負(fù)荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對(duì)流量變化較大的機(jī)泵負(fù)荷采用變頻調(diào)速效果是顯而易見的，而且負(fù)荷變化范圍越大，節(jié)能效果越好。

　　5.2 高次諧波

　　變頻器產(chǎn)生的高次諧波，會(huì)引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，而且是電網(wǎng)有效容量越小，變頻器容量越大，這種影響越嚴(yán)重。這種對(duì)電網(wǎng)的污染，會(huì)使電力電容、電抗器、變壓器容易發(fā)熱，并產(chǎn)生電磁諧振，電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生附加損耗，繼電器產(chǎn)生誤動(dòng)作等。各國對(duì)電壓畸變和諧波控制都有相應(yīng)的規(guī)定，我國GB12668-90中規(guī)定，電壓畸變率小于10%，任何奇次諧波均不超過5%，任何偶次諧波均不超過2%。使用變頻器后，在電網(wǎng)局部會(huì)超過國標(biāo)，所以一定要采取相應(yīng)的措施。

　　5.3 電動(dòng)機(jī)選擇

　　由于變頻的載波頻率較高，電動(dòng)機(jī)繞組要承受較高的沖擊電壓。另外電動(dòng)機(jī)效率下降，轉(zhuǎn)速下降后產(chǎn)生的冷卻效果降低，這些都是應(yīng)該注意的。所以變頻調(diào)速后，包括變頻器和電動(dòng)機(jī)損壞情況較多。如條件允許，可采用YTSP和YSG系列變頻調(diào)速專用電動(dòng)機(jī)。

　　由通用變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)普遍采用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，采用PWM變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，定子電流中不可避免的含有高次諧波，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)和效率將會(huì)更低，負(fù)載運(yùn)行時(shí)的鐵損也會(huì)有所增加。額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的電流增加約8%，溫升增高20%左右，這對(duì)于長時(shí)間工作在滿載或接近滿載狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)而言是不可忽視的問題，故應(yīng)適當(dāng)加大電動(dòng)機(jī)容量，以防溫升過高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

　　通用的標(biāo)準(zhǔn)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力是按額定轉(zhuǎn)速下且進(jìn)行自扇風(fēng)冷考慮的，當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，其發(fā)熱不變但低速下的散熱能力變差了，可采用另加恒速冷卻風(fēng)扇的辦法或采用較高絕緣等級(jí)的電動(dòng)機(jī)。

　　5.4 變頻器的外部配置及應(yīng)注意的問題

　　（1） 選擇合適的外部熔斷器，以便保護(hù)因內(nèi)部短路對(duì)整流元件的損壞。變頻器的型號(hào)確定后，若變頻器內(nèi)部整流回路前沒有保護(hù)硅元件的快速熔斷器，變頻器與電源之間應(yīng)配置符合要求的熔斷器和隔離開關(guān)，不能用空氣斷路器代替熔斷器和隔離開關(guān)。

　?。?） 選擇變頻器的引入和引出電纜。根據(jù)變頻器的功率選擇導(dǎo)線截面合適的三芯或四芯屏蔽動(dòng)力電纜。尤其是從變頻器到電機(jī)之間的動(dòng)力電纜一定要選用屏蔽結(jié)構(gòu)的電纜，且要盡可能短, 這樣可降低電磁輻射和容性漏電流。當(dāng)電纜長度超過變頻器所允許的輸出電纜長度時(shí), 電纜的雜散電容將影響變頻器的正常工作，為此要配置輸出電抗器。對(duì)于控制電纜，尤其是I/0信號(hào)電纜也要用屏蔽結(jié)構(gòu)的。對(duì)于變頻器的可選件與變頻器之間的連接電纜其長度不得超過10m。

　?。?） 在輸入側(cè)裝交流電抗器或EMC濾波器。根據(jù)變頻器安裝場(chǎng)所的其它設(shè)備對(duì)電網(wǎng)品質(zhì)的要求, 若變頻器工作時(shí)已影響這些設(shè)備正常運(yùn)行, 可在變頻器輸入側(cè)裝交流電抗器或EMC濾波器, 來抑制由功率元件通斷引起的諧波畸變和傳導(dǎo)輻射。若與變頻器連接的電網(wǎng)的變壓器中性點(diǎn)不接地，則不能選用EMC濾波器。當(dāng)變頻器用500V以上電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí), 需在輸出側(cè)配置dv/dt濾波器, 以抑制逆變輸出電壓尖峰和電壓的變化, 有利于保護(hù)電機(jī), 同時(shí)也降低了容性漏電流和電機(jī)電纜的高頻輻射, 以及電機(jī)的高頻損耗和軸承電流。使用dv/dt濾波器時(shí)要注意濾波器上的電壓降將引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩的稍微降低;變頻器與濾波器之間電纜長度不得超過3m。

　　6 結(jié)束語

　　變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)指標(biāo), 以負(fù)載的機(jī)械特性為設(shè)計(jì)主要參數(shù)，在注重變頻器控制方式的選擇及變頻器的選擇的基礎(chǔ)上, 解決變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題, 以使所設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有高的靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)和高的性能價(jià)格比。