變頻器維修知識 | 淺談變頻器是如何完成電機調(diào)速的？

    作為動力設(shè)備的異步電機在電力和化工行業(yè)中都是。但作為高能耗設(shè)備，異步電機的輸出功率無法與負荷成正比變化，在大多數(shù)情況下只能通過擋板或閥門的開度來進行調(diào)節(jié)，但電機的耗能是無法調(diào)節(jié)的，造成很大的能量損失。近年來，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及應用范圍的日益開闊，變頻器已成為了各大企業(yè)對電機電源技術(shù)改造的重要手段之一。我們除了掌握變頻器維修知識以外，也要知道變頻器是如何完成電機調(diào)速的。

變頻調(diào)速原理。

n=60f(1-s)/p(1)

其中n是異步電動機的速度；

F——異步電動機的頻率；

S——電動機的轉(zhuǎn)差率；

P——電機的極對數(shù)。

    從公式(1)可以看出，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只有改變頻率f才能改變電機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0 ~ 50 Hz范圍內(nèi)變化時，電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍很寬。變頻調(diào)速是通過改變電機電源的頻率來實現(xiàn)調(diào)速。

變頻器主要采用交流-DC-交流模式。首先通過整流器將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成DC電源，然后將DC電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可控的交流電源供給電機。變頻器的電路一般由整流器、中間DC環(huán)節(jié)、逆變器和控制四部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，輸出為PWM波形。中間的DC環(huán)節(jié)是濾波、DC儲能和緩沖無功。變頻器使用中的突出問題是諧波干擾。當變頻器工作時，輸出電流的諧波電流會對電源造成干擾。盡管所有變頻器制造商都采取了措施來控制變頻器的諧波，基本滿足國家標準的要求，但諧波仍然是選擇和使用變頻器時最重要的問題。

    變頻器的輸出電壓包含基波以外的其他諧波。低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動，而高次諧波會增加變頻器輸出電纜的漏電流，使電機輸出不足，因此必須抑制變頻器輸出的高次和低次諧波。

    由于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，整流器的輸入電流實際上是電容的充電電流，呈現(xiàn)出大諧波成分的陡脈沖波。

    諧波消除主要采用以下對策:

a、增加變頻器電源的內(nèi)部阻抗。通常，電源設(shè)備的內(nèi)部阻抗可以緩沖變頻器 DC濾波電容的無功功率。該內(nèi)部阻抗是變壓器的短路阻抗。當電源容量相對小于變頻器時，內(nèi)部阻抗值相對較大，諧波含量較小。相對于變頻器，電源容量越大，內(nèi)部阻抗值越小，諧波含量越大。因此，在選擇變頻器電源變壓器時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。

b、安裝電抗器安裝電抗器實際上從外部增加了變頻器電源的內(nèi)部阻抗。諧波電流可以通過在變頻器或變頻器或兩者的交流側(cè)安裝電抗器來抑制。

c、變壓器多相運行時，變頻器的整流部分通常為6脈波整流器，因此產(chǎn)生的諧波比較大。變壓器多相運行的應用，如使兩個由相差30°的Y-△和△-△組成的變壓器構(gòu)成12脈波整流器，可以降低諧波電流，起到抑制諧波的作用。

d、調(diào)整變頻器的載波比，提高變頻器的載波比，可以有效抑制低次諧波。

e、濾波器濾波器的應用可以檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，產(chǎn)生與諧波電流同幅反相的電流，從而有效吸收和消除諧波電流。

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