电气问题.doc

1整流变压器的冷却介质有哪几种？要把热量从变频器中带出来，可以借助的介质一般有三种：空气、水、油。高压变频器的发热部件主要是两部分：一是整流变压器，二是功率元件。变压器在早期主要采用油冷却方式，即把变压器浸泡在油箱中，由于油比空气的比热大、绝缘强度高，所以这种散热方式目前在大功率变压器上还是主流。但是，由于油品需要维护，引出线处的密封不好解决，随着绝缘材料的进步，在中小功率等级，干式变压器已经占主导地位。干式变压器借助于空气进行冷却。变压器还可以采用水冷的方式，即将变压器的线圈做成中空的，内部通纯净水，利用纯净水带走热量。2变压器设计的基本问题是什么？变压器设计的基本问题是磁通和电流密度。变压器的电流与容量成正比，电流密度的大小（即导线的粗细）按照导体的发热量来考虑。对于磁通，电磁学的基本关系式为u=4.44fw，其中u为电压；f为频率，在这里为50Hz，定值；w为线圈的匝数；是磁通量。由于硅钢片的磁通密度B受到材料的限制，一般仅能设计到1.4-1.8特斯拉，而=BS,所以，要增大，一般只能增大铁芯的截面积。变压器的铁芯一般为三相柱式，铁芯的截面积按照上述公式可以确定，铁芯窗口的大小则要考虑把线圈放进去为原则。容量越大的变压器，导线越粗，铁芯的窗口就需要越大。在变压器的设计中，铜和铁的用量可以均衡考虑。因为一旦变压器的容量确定了，电流就确定了，导线的粗细也就确定了，增大匝数W，磁通就可以小一些，铁芯的截面积就可以小一些，但是要把这些匝数绕进去，铁芯的窗口要大一些；相反，减小匝数W，磁通就要大一些，铁芯的截面积要大一些，但是铁芯的窗口可以小一些。3变压器的容量和什么有关？由上述第二个问题的分析可以看出，铁芯的选择与电压有关，而导线的选择与电流有关，即导线的粗细直接与发热量有关。也就是说，变压器的容量只与发热量有关。对于一个设计好的变压器，如果在散热不好环境中工作，假如为1000KVA，如果增强散热能力，则有可能工作在1250KVA。另外，变压器的标称容量还与允许的温升有关，例如，如果一台1000KVA的变压器，允许温升为100K，如果在特殊的情况下，可以允许其工作到120K，则其容量就不止1000KVA。由此也可以看出，如果改善变压器的散热条件，则可以增大其标称容量，反过来说，对于相同容量的变频器，可以减小变压器柜的体积。所以在有些投标过程中，竞争对手故意标称较大的变压器容量，给用户设计裕量较大的假象，实际上是没有意义的，关键还要看变压器的体积和散热方式。4为什么电流源型变频器需要较大的变压器容量？变压器的设计一般只看额定容量，而不看额定功率，因为其电流只与额定容量有关。对于电压源型变频器，由于其输入功率因数接近于1，所以额定容量与额定功率几乎相等。电流源型变频器则不然，其输入侧变压器功率因数最多等于负载异步电机的功率因数，所以对于相同的负载电机，其额定容量要比电压源型变频器的变压器大一些。5什么是干式变压器的绝缘等级？干式变压器的绝缘等级，并不是绝缘强度的概念，而是允许的温升的标准。比如，B级绝缘允许工作到130，H级绝缘允许工作到180，所以，H级绝缘允许导线选得细一些。6什么叫“H级绝缘，用B级考核温升”？就是说，变压器采用H级绝缘材料，但是各个点的工作温度不允许超过B级绝缘所允许的工作温度。这实际上是对绝缘材料的一种浪费，但是，变压器的过载能力会很强。DSP项目的全称为“高压大功率变频器无速度传感器矢量控制”，现在，她已经逐渐揭开神秘的面纱，离我们越来越近了。那么，这个项目有什么重要意义呢？我们现有的产品，是以常用的单片机为控制核心的；DSP是“数字信号处理器”的简称，它是一种运算速度极快的单片机，有了它为核心控制系统的变频器，可以自动检测到电机的参数，建立电机的数学模型，就像一架高级的医学仪器一样，通过检测电机的电压和电流，对电机的状态了如指掌，从而实现随心所欲的控制。DSP项目到底能实现什么？现在举几个例子来说明：（1）可以实现真正的恒转矩和快速的动态响应。以前的系统，虽然在理论上也是恒转矩的，但是从控制系统到执行机构各个环节上的误差，使实际得到的转矩有所误差，而DSP控制系统能检测到这种偏差并随时调整，使系统始终能输出最大转矩。由于能够瞬时提升转矩，能够大大缩短电机的加速时间。（2）能够识别电机的速度和旋转起动。以前的系统由于无法识别电机的速度，如果在起动前电机在旋转，则不能立刻起动，必须等电机完全静止才行。DSP控制系统能识别电机的转速，不论电机是否在旋转，甚至是反转，都可以立即与电机无任何冲击地相吻合，将电机拖动到设定的速度。（3）可以实现掉电重起动功能。由于可以实现旋转起动，则电网瞬时掉电后，变频器立即封锁输出，电机自由运转，变频器等待重新上电，一旦受电（时间不受限制，可以任意设定），则不管电机现在是什么速度，接着识别转速运行就可以了，这个过程有时候用户都感觉不到。（4）可以实现软起动和无扰切换。DSP控制系统附加了对电网电压和相位的检测，可以在电机的电压和相位与电网相一致时，将电机旁路到电网运行，从而实现电机的软起动。另外，由于能够实现旋转起动，我们也可以反过来，将电机从电网上断开，投入到变频运行，同样也是无扰动的切换过程。这样，在变频器一带多的场合，可以实现非常灵活的自动调度功能。（5）可以实现能量限制功能。电机在减速时，由于机组的惯性，如果减速时间太快，电机会处于发电机状态，即能量从电机反灌回变频器，此能量会聚积在储能电容器中，造成直流母线过压；而DSP控制系统能计算出反灌回变频器的能量大小，并可以自动调整电机的减速时间，防止这种故障的发生，同时使电机以最快速度减速到零。（6）可以实现负载限制功能。DSP控制系统的响应速度极快，可以自动限制电机的电流，当电机过载时，就调整输出的转矩，使电机以最大电流运行，而不是简单的以故障的形式跳闸，从外部现象上看，就是电机的转速下降，直到变频器能够拖动为止，当负载恢复正常时，转速又恢复到设定的速度。甚至在最极端的情况，由于机械故障电机的轴被抱死，电机会被降速到零，而不会发生过流故障。如此等等，您还能想出什么？一般情况下，DSP控制系统都能给您一个满意的解决方案。这就是我们废寝忘食、乐此不疲的原因，我们像对待一件艺术作品一样，等待她的新鲜出炉。从变频器的外形上，您也许感觉不到什么变化，只是用户界面稍微漂亮了一些，参数设定变得复杂了，但是从此，变频器变得更加智慧，更加适应各种场合的要求，从而更具有竞争力。无速度传感器矢量控制是当前变频器控制的最高境界，在中国，此前还没有人将它用得很好。随着它的开发成功，将使我们企业的技术平台获得提升，与国际上最先进的技术进一步缩小距离，使我们的产品能够延伸到除风机水泵外其它的更高级的应用场合；所以，我们从事的是一项伟大的事业。1、电压源型与电流源型高压变频器的区别。变频器的主电路大体上可分为两类：电压源型和电流源型。电压源型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波元件是电容；电流源型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波元件是电感。2、为什么变频器的输出电压与频率成比例的改变？异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过的电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，电机电流增大，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器的输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免磁饱和现象的产生。这就是VVVF的定义。这里的电压指的是电机的线电压或者相电压的有效值。3、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加，但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。4、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为67倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.21.5倍，起动转矩为70%120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。5、V/f模式是什么意思？频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。保持V/f比恒定控制是异步电机变频调速的最基本的控制方式，它在控制电机的电源频率变化的同时控制变频器输出的电压，并使二者之比V/f为恒定，从而使电机的磁通保持恒定。在电机额定运行情况下，电机的定子电阻和漏抗的电压降比较小，电机的端电压和电机的感应电势近似相等。V/f比恒定控制存在的主要问题是低速性能较差。其原因一是低速时异步电机定子电阻电压降所占比例变大，已不能忽略，不能再认为定子电压和电机感应电势近似相等，仍按V/f比一定控制已不能保持电机磁通恒定。电机磁通的减小必然造成电机的电磁转矩减小；另外变频器功率器件的死区时间也是影响电机低速性能的重要原因，死区时间造成电压下降同时还会引起转矩脉动，在一定条件下还会引起转速、电流的振荡。V/f比恒定控制常用于通用变频器上。这类变频器主要用于风机、水泵的调速功能，以及对调速范围要求不高的场合。V/f比恒定控制的突出优点是可以进行电机的开环速度控制。6、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定的起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方