1、采用變頻的目的;恒壓控制或恒流控制等。
2、變頻器的負載類型;如葉片泵或容積泵等,特別注意負載的性能曲線,性能曲線決定了應用時的方式方法。
3、變頻器與負載的匹配問題;
I.電壓匹配;變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。
II.電流匹配;普通的離心泵,變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù),以最大電流確定變頻器電流和過載能力。
III.轉矩匹配;這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。
4、在使用變頻器驅(qū)動高速電機時,由于高速電機的電抗小,高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型,其容量要稍大于普通電機的選型。
5、變頻器如果要長電纜運行時,此時要采取措施抑制長電纜對地耦合的影響,避免變頻器出力不足,所以在這樣情況下,變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
6、對于一些特殊的應用場合,如高溫,高海拔,此時會引起變頻器的降容,變頻器容量要放大一擋。
變頻調(diào)速已被公認為是較為理想、比較有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一,采用通用構成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的,一是為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求;二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。
1、變頻調(diào)速的節(jié)能
由于采用變頻調(diào)速后,風機、泵類負載的節(jié)能效果最明顯,節(jié)電率可達到20%~60%,這是因為風機水泵的耗用功率與轉速的三次方成比例,當用戶需要的平均流量較小時,風機、水泵的轉速較低,其節(jié)能效果也是十分可觀的。而傳統(tǒng)的擋板和閥門進行流量調(diào)節(jié)時,耗用功率變化不大。由于這類負載很多,約占交流總容量的20%~30%,它們的節(jié)能就具有非常重要的意義。
2、軟啟動
工頻狀況下馬達采用的是星三角降壓延時啟動,此時電流是電機額定電流的4—7倍,若多臺大功率的電機同時啟動,將對電網(wǎng)造成很大沖擊。采用變頻器后,馬達只需在額定電流下就可啟動,電流平滑無沖擊,減少了啟動電流對馬達和電網(wǎng)的沖擊,延長了電機的使用壽命。
3、減少無功功率
無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱,更主要的是因無功功率因素的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低。而使用變頻器調(diào)節(jié)后由于變頻器內(nèi)濾波的使用,使得功率因素接近為1,增大了電網(wǎng)的有功功率。從而節(jié)省了無功功率消耗的能量。
4、方便控制,使控制系統(tǒng)簡單化
1、適應性強,不易受電壓波動影響,可適應電壓±20%的變化;
2、調(diào)速效率高,可達95%以上;
3、實現(xiàn)平穩(wěn)的無級調(diào)速,調(diào)速方便、調(diào)速精度高(可達0.01HZ);
4、有過壓、欠壓、過流、過載、欠相等多種保護功能,保護準確、可靠,從而降低事故發(fā)生率并及時提供
5、提高電機運行功率因數(shù),減少了設備的磨損,延長了電機的檢修周期和使用壽命;
6、具有開環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式,提高系統(tǒng)自動化程度,控制更方便,控制精度更高;
7、靈活換相,起停加減速時間可調(diào);
8、調(diào)試、安裝方便,操作簡單,容易掌握。
9、操作簡便,不需要更多人員,節(jié)約人工費。
變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變 交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元、微處理單元等組成。它是一種控制交流電機運轉的控制器,它把固定頻率的交流電源變成頻率電壓可調(diào)的交流電源,從而控制電機的轉速。
變頻調(diào)整系統(tǒng)的原理框圖
由處理器,按V/F恒定原則,產(chǎn)生PWM控制信號,令IGBT8了逆變模塊逬行功率放大后輸出,電路中還有電流檢測等單元,組成保護。在開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,速度指令可通過電位器,模擬電壓等形式輸入給DSP;將速度指令轉換為頻率,幅值,可變的電機定子電壓與電流,以控制電機的轉速。
1.頻率給定
在使用一臺變頻器的時候,目的是通過改變變頻器的輸出頻率。如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢?關鍵是向變頻器提供改變頻率的命令信號,這個信號,就稱為"頻率給定信號"。所謂頻率給定方式,就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法,變頻器常見的頻率給定方式主要有操作器鍵盤給定,接點信號給定,模擬信號給定,脈沖信號給定和通信方式給定等。這些頻率給定方式各有特點,必須按照實際的需要進行選擇設置,同時也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。
2.V/F控制
在逬行電動機調(diào)速時,通常要考慮的一個重要因素是保持電動機中每極磁通量為額定值如果磁通量太小,則電動機的出力不夠;如果過分增大磁通量,又會使鐵心飽和,過大的勵磁電流會使繞組過熱,從而損壞電動機。V/F控制是使變頻器的輸出在改變頻率的同時也改變電壓,通常是使V/F為常數(shù),這樣可使電動機磁通保持一定,在較寬的調(diào)速范圍內(nèi),電動機的轉矩,功率,功率因數(shù)不下降。
3.PWM調(diào)制
變頻器的調(diào)制方式為PWM。
PWM調(diào)制是保持整流得到的直流,電壓幅值不變的條件下,以一定的規(guī)律,在改變輸出頻率的同時,通過改變輸出脈沖的寬度,來達到改變等效輸出電壓的一種方式。PWM是一種調(diào)制方式來控制逆變模塊的通斷。
4.功率放大
目前功率放大的開關器件主要采用大功率晶體管IGBT,功率器件從整體上可以分為不可控器件,半可控器件和全可控器件。不可控器件導通和關斷無法通過控制信號進行控制,完全由其在電路中所承受的電流,電壓情況決定,屬于自然導通和自然關斷,包括功率二極管;半可控器件指能用控制信號控制導通J旦不能控制關斷,關斷只能由其在主電路中承受的電壓,電流情況決定,屬于自然關斷,包括晶閘管和由其派生出來的可控雙向晶閘管。全可控器件指能使用控制信號控制其導通和關斷的器件,包括功率三極管,功率場效應管,可關斷晶閘管,絕緣柵雙極三極管,靜電感應晶體管。靜電感應晶閘管等等。
全可控器件從控制形式上還可以分為電流控制型和電壓控制型兩大類。屬于電流控制型的有GTR(功率三極管),SCR(可控晶閘管),TRIAC(可控雙向晶閘管),GTO(可關斷晶體管)等;屬于電壓控制型的有功率MOSFET,IGBT,MCT和SIT。
5.電流檢測
變頻器電流信號可以用于電機的轉矩和電流控制,以及過流保護。其檢測方法主要有直接串聯(lián)取樣電阻法霍爾傳感器法。直接串聯(lián)取樣電阻法,簡單可靠不失真速度快,但是有損耗,不隔離,只適用于小電流且不需要隔離的情況,多用于小容量變頻器中?;魻杺鞲衅鞣ň哂芯雀?,線性好,頻帶款,相應快,過載能力強和不損失測量電路能量等優(yōu)點。