變頻器的控制方式及應(yīng)用選型

3變頻器控制方式的合理選用

控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國產(chǎn)的共約50多種。選用變頻器時不要認為檔次越高越好，而要按負載的特性，以滿足使用要求為準(zhǔn)，以便做到量才使用、經(jīng)濟實惠。表1中所列參數(shù)供選用時參考。

4轉(zhuǎn)矩控制型變頻器的選型及相關(guān)問題

基于調(diào)速方便、節(jié)能、運行可靠的優(yōu)點，變頻調(diào)速器已逐漸替代傳統(tǒng)的變極調(diào)速、電磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速方式。在推出PWM磁通矢量控制的變頻器數(shù)年后，1998年末又出現(xiàn)采用DTC控制技術(shù)的變頻器。ABB公司的ACS600系列是第一代采用DTC技術(shù)的變頻器，它能夠用開環(huán)方式對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進行準(zhǔn)確控制，而且動態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)已優(yōu)于PWM閉環(huán)控制指標(biāo)。

直接轉(zhuǎn)矩控制以測量電機電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機模型的輸入。該模型每隔25μs產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通實際值，轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器將轉(zhuǎn)矩和磁通的實際值與轉(zhuǎn)矩和磁通的給定值進行比較，以確定最佳開關(guān)位置。由此可以看出它是通過對轉(zhuǎn)矩和磁通的測量，即刻調(diào)整逆變電路的開關(guān)狀態(tài)，進而調(diào)整電機的轉(zhuǎn)矩和磁通，以達到精確控制的目的。

變頻器的控制方式及應(yīng)用選型

表1各種控制方式的比較控制方式U/f=C控制電壓空間矢量控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制＊
反饋裝置不帶PG帶PG或PID調(diào)節(jié)器不要不帶PG帶PG或編碼器
速比I1:401:601:1001:1001:10001:100
起動轉(zhuǎn)矩（在3Hz）150％150％150％150％零轉(zhuǎn)速時為150％零轉(zhuǎn)速時為>150％～200％
靜態(tài)速度精度±(0.2～0.3)％±(0.2～0.3)％±0.2％±0.2％±0.2％±0.2％
適用場合一般風(fēng)機、泵類等較高精度調(diào)速，控制一般工業(yè)上的調(diào)速或控制所有調(diào)速或控制伺服拖動、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制負荷起動、起重負載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負載
＊注：直接轉(zhuǎn)矩控制，在帶PG或編碼器后，I可拓展至1:1000，靜態(tài)速度精度可達＋0.01％。

4.1選型原則

首先要根據(jù)機械對轉(zhuǎn)速(最高、最低)和轉(zhuǎn)矩(起動、連續(xù)及過載)的要求，確定機械要求的最大輸入功率(即電機的額定功率最小值)。有經(jīng)驗公式

P=nT/9950(kW)

式中:P——機械要求的輸入功率(kW)；

n——機械轉(zhuǎn)速(r/min)；

T——機械的最大轉(zhuǎn)矩(N·m)。

然后，選擇電機的極數(shù)和額定功率。電機的極數(shù)決定了同步轉(zhuǎn)速，要求電機的同步轉(zhuǎn)速盡可能地覆蓋整個調(diào)速范圍，使連續(xù)負載容量高一些。為了充分利用設(shè)備潛能，避免浪費，可允許電機短時超出同步轉(zhuǎn)速，但必須小于電機允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩取設(shè)備在起動、連續(xù)運行、過載或最高轉(zhuǎn)速等狀態(tài)下的最大轉(zhuǎn)矩。最后，根據(jù)變頻器輸出功率和額定電流稍大于電機的功率和額定電流的原則來確定變頻器的參數(shù)與型號。 需要注意的是，變頻器的額定容量及參數(shù)是針對一定的海拔高度和環(huán)境溫度而標(biāo)出的，一般指海拔1000m以下，溫度在40℃或25℃以下。若使用環(huán)境超出該規(guī)定，則在確定變頻器參數(shù)、型號時要考慮到環(huán)境造成的降容因素。

4.2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，以避免因內(nèi)部短路對整流器件的損壞變頻器的型號確定后，若變頻器內(nèi)部整流電路前沒有保護硅器件的快速熔斷器，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)。

2）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力電纜。尤其是從變頻器到電機之間的動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，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。對于控制電纜，尤其是I/0信號電纜也要用屏蔽結(jié)構(gòu)的。對于變頻器的外圍元件與變頻器之間的連接電纜其長度不得超過10m。

3）在輸入側(cè)裝交流電抗器或EMC濾波器根據(jù)變頻器安裝場所的其它設(shè)備對電網(wǎng)品質(zhì)的要求，若變頻器工作時已影響到這些設(shè)備的正常運行，可在變頻器輸入側(cè)裝交流電抗器或EMC濾波器，抑制由功率器件通斷引起的電磁干擾。若與變頻器連接的電網(wǎng)的變壓器中性點不接地，則不能選用EMC濾波器。當(dāng)變頻器用500V以上電壓驅(qū)動電機時，需在輸出側(cè)配置du/dt濾波器，以抑制逆變輸出電壓尖峰和電壓的變化，有利于保護電機，同時也降低了容性漏電流和電機電纜的高頻輻射，以及電機的高頻損耗和軸承電流。使用du/dt濾波器時要注意濾波器上的電壓降將引起電機轉(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。

5結(jié)語

變頻器的選型是一項需要認真對待的工作，目前市場上低壓通用變頻器的品種及規(guī)格很多，選擇時應(yīng)按實際的負載特性，以滿足使用要求為準(zhǔn)，以便做到量才使用，經(jīng)濟實惠。