变频技术的相关知识.doc

变频技术的几个概念（一）什么是变频器PWM和PAM变频器基础知识1、什么是变频器？ 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 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，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输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类等节能型变频器。 5、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。 6、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。 7、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。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、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直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写着变速范围606Hz，即10:1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.53Hz. 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？ 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。 15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？ 加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。 16、什么是再生制动？ 电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。 17、是否能得到更大的制动力？ 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%100%。变频技术的几个概念（二）变频器定义原理技术18、请说明变频器的保护功能? 保护功能可分为以下两类：（1） 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。（2） 检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。19、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作？ 用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。20、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么？ 电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能（IPE）动作，造成停止运转。21、什么是变频分辨率？有什么意义？ 对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。 变频分辨率通常取值为0.0150.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为1r/min 以下，也可充分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。22、装设变频器时安装方向是否有限制。 变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。23、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以？ 在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流（67倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？ 超过60Hz运转时应注意以下事项(1)机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。（2） 电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。(3) 产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。（4） 对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。25、变频器可以传动齿轮电机吗？ 根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑7080Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。26、变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？ 机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。27、变频器本身消耗的功率有多少？ 它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。28、为什么不能在660Hz全区域连续运转使用？ 一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用专用电机。29、使用带制动器的电机时应注意什么？ 制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，清说明原因 变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。31、变频器的寿命有多久？ 变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。32、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？ 对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护33、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？ 作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。34、装设变频器时安装方向是否有限制。 应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其措施有：（1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；（2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积；（3） 采用热导管。此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。35、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择？ 设基准速度为50Hz,50Hz以上为恒功率输出特性。像输送带这样的恒转矩特性负载增速时，容量 需要增大为80/501.6倍。电机容量也像变频器一样增大变频器的应用负载系统由于变频调速在频率范围、动态相应、调速精度、低频转矩、转差补偿、通讯功能、智能控制、功率因数、工作效率、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，它以体积小、重量轻、通用性强、拖动领域宽、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，深受钢铁、冶金、矿山、石油、石化、化工、医药、纺织、机械、电力、轻工、建材、造纸、印刷、卷烟、自来水等行业的欢迎，社会效益非常显著。在变频领域，我公司起步较早，销量较大，应用负载较多。下面，用实例来谈变频调速装置的应用及效益。1.泵类负载泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。采用变频控制时，电机或泵的转数下降，轴承等机械部件磨损降低，泵端密封系统不易损坏，机泵故障率降低，维修工作量大为减少。高楼的恒压供水变频系统，虽然只是变频器的简单应用，但很好得满足了高层用户用水的压力稳定性，大大节约了能源。2.风机类负载风机类负载，也是量大面广设备，各行各业普遍应用，多数是调节挡板开度来调节风量，浪费大量电能。某炼油厂65吨/时中压锅炉是为回收催化裂化装置生产中产生的一氧化碳气而设置的主要动力设备。由于燃烧燃料的不同，所需风量相差近一倍。为此，他们对锅炉风机采用变频调速控制，去掉了风机挡板，年节电67万度，节电率67.7%，锅炉燃烧率提高1.62.7%，节省燃料油9891628吨。3.轧机类负载在冶金行业，近年用交流变频,轧机交流已是一种趋势。尤其在轻负载轧机，如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用型变频器，满足低频带载启动，机架间同步运行，恒张力，操作简单可靠。4.卷扬机类负载卷扬机类负载，采用变频调速，稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁输送设备。他要求启、制动平稳、加减速均匀、可靠性高。原多采用串极、直流或转子串电阻调速方式，效率低可靠性差。用交流变频替代上述调速方式，可以取得理想的效果。某钢厂对其300m3高炉卷扬设备控制系统用变频加制动单元和制动电阻取代原直流或转子串电阻调速方式，精度高、运行平稳、机械特性强、料车停车位置准确，杜绝了掉道事故，减轻了工人劳动强度，降低了噪声，节电且增产，多年使用未出现故障，效果显著。5.转炉类负载转炉类负载，用交流变频替代直流机组是一种简单可靠，运行平稳的调速方式。转炉倾动和氧枪升降采用交流变频调速拖动。经过多年的生产应用，系统运行稳定可靠，技术指标完全满足工艺要求。转炉、氧枪主传动系统引起的热停工可以减少90%以上，为钢厂以后稳定生产打下坚实的基础。6.辊道类负载辊道类负载，多在钢铁冶金行业，采用交流电机变频控制，可提高设备可靠性和稳定性。钢铁中型厂后道工序改造，采用变频装置拖动交流电机并和PLC接口，产生良好的效果。调速精度高，提高了产品质量，设备可靠性高，保证了生产的连续性，提高了产品质量。由于变频制动效果好，省去了机械制动闸。由于速度连续可调，省却了大量减速机装置，同时改善了生产环境，消除了噪音。单节电一项，一年半就可收回全部变频装置的投资。变频器应用于辊道类负载，可以采用一台变频装置带多台笼式电机的技术。7.大型窑炉煅烧炉类负载冶金、建材、烧碱等大型工业转窑（转炉）以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串机调速或中频剧组调速。由于这些调速方式或有滑环、或效率低，经过改造，采用交流变频控制，效果极好。8.吊车、翻斗车类负载吊车、翻斗车等负载转巨大且要平稳，正反频繁且要可靠。变频装置控制吊车、翻斗车满足这些要求石化工厂采用变频调速和PLC控制焦化翻斗车，取得了较高可靠性和经济效益。9.拉丝机类负载生产钢丝的拉丝机，要求高速、连续。钢丝强度200kg/mm2,调速系统精度高、稳定度高且要求同步。某金属制品厂活套式拉丝机采用变频控制，运行几年工作正常。由于用异步机取代了直流机，提高了设备可靠性，并提高了产品质量。10.运送车类负载煤矿的原煤装运列车或钢厂的钢水运送车灯采用变频技术效果很好。采用变频器控制系统，对原煤装运车双速电机系统进行了改造。起停快速，过载能力强，正反转灵活，达到了煤面平整、重量正确（不多装或少装），基本上不需要人工操作，提高原煤生产效率，节约电能。钢水运输车采用变频技术，运驶速度快而平稳，安全可靠。11.电梯高架游览车类负载由于电梯是载人工具，要求拖动系统可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，便增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论是日本，还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。单轨高架游览车，行驶中频繁起动、停车、上坡、下坡，并要求起停平稳、车速恒定。由于是载人车，运行必须安全可靠，常年日晒雨淋，环境恶劣。以往要求调速性能高的传动装置，多采用带测速反馈的矢量控制系统，价格较高，为了降低价格，并维修方便。我们采用通用型变频器转矩适量控制方式，成功地解决了起动/贾素、停车/减速、恒速/变速行驶等，并防止了“下滑”、“冲站”现象的产生，达到了安全可靠，用户非常满意。12.给料机类负载冶金电力煤炭化工等行业，给料机众多，无论圆盘给料机，还是振动给料机，采用变频调速，效果均非常显著。如圆盘给料机，原为滑差调速，低频转矩小，故障多，经常卡转。采用变频调速，由于是异步机，可靠性高、节电，更重要的是和温度变送器闭环控制可以保证输送物料的准确，不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故，保证了生产的有序性。13.堆取料机类负载堆取料机是煤场、码头、矿山堆取的主要设备，主要功能是堆料和取料。老式的堆取料机，其堆料和取料均为手动操作，生产效率低，工人劳动强度大。经过改进采用变频调速。实现自动堆料和半自动取料，提高了设备可靠性，设备运行平稳，无冲击和摇动现象，取料过程按1/cos规律回转调速，提高了抖轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度，很受工人欢迎。14.破碎机类负载冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机，该类负载采用变频后，效果显著。露天矿在重负载锷式破碎机用交流变频调速装置拖动和工业控制机控制，提高了设备可靠性，减少了维修费用，提高了自动化程度，提高了效率，可以节约大量的能源。15.搅拌机类负载化工、医药行业搅拌机非常之多，采用变频调速取代其他调速方式，好处特多。发酵罐电机原为齿轮调速，如遇搅拌速度变化需拆卸三角皮带，即笨重又不安全。该用变频调速后，可以大量节约电能，发酵过程可以得到明显好转，提高了产品质量，减少了维修，减少了工人劳动强度，有益于工厂，有益于工人。16.纺织机类负载纺织的工艺复杂，工位多，要求张力控制，有的要求位置控制。目前变频控制系统在纺织行业中得到广泛应用。如：粗纱机、细纱机、梳棉机、喷气织机等。通过PLC控制系统达到纺织中变频调速、张力、位置等多种控制。17.特种电源类负载许多电源，如实验室电源等可用变频装置来完成，好处是投资少、见效快、体积小、操作简单。海尔集团开发的60KVA变频电源控制系统，从合同立项到安装验收完成紧用了15天。经过多年试用，该系统有以下优点：A、 可靠。运行多年，未发生故障跳闸。B、 运行稳定，电压、频率波动极小。C、 调频方便，可输出三相220VAC5%/60Hz1%（可输出单相110VAC5%/60Hz1%）D、 噪音小（45分贝），改善了操作人员的环境。E、 大大节约了能源的损耗18.切片、造粒机类负载石化行业切片、造粒设备很多，由于变频调速精度高，平稳可靠，使用变频调速后可提高产品质量和产量，减少维修，给企业带来极大好处。挤出机上使用变频调速器，由于变频调速精度高、可靠性高、功率因数高，可以很大程度上提高设备的生产效率，降低能源损耗，并消除了启动时电流冲击，减少了维修，减少了工人的劳动强度。19.造纸机类负载我国造纸工业的纸机，过去要求精度高的多采用SCR直流调速方式，有的用滑差电机、整流子电机。由于存在滑环和碳刷造成可靠性和精度不高。导致造纸机械落后，一般车速只有200米/分左右，难同国外1000米/分相比。因而造纸机械的变频化已是大势所趋。20.音乐喷泉类负载非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量的大小是靠变频控制的。目前较多的大型喷泉多采用变频控制。美观而经济。21.磨床等机械类负载磨床主轴电机转速很高，需要电源的频率也高，有200 Hz 400 Hz甚至800Hz。以前主轴电机的电源多由中频发电机组拖动。中频机组体积大、效率低、噪声大、故障多、精度差。目前使用变频控制后，好处甚多。一是精度高，加工的轴承等表面光滑，而是占地小、噪音小（90Db降到30dB），三是提高产品质量，四是节点。22.卷烟机类负载卷烟行业过去进口的卷烟机，不论莫林8，还是莫林10，均非无极调速。因而，在卷烟行业主要是解决无极调速和可靠性问题，技术简单，变频器用法简单，收效极大。卷烟机改造迅速，受益很大。现在国产的卷烟机大部分都装备了变频调速功能。23.减震和降低噪音型负载不少负载，如大型空压机、中频机组等噪声大、振动大。采用变频技术，可以减震降噪，达到标准以内。石油工厂码头螺杆泵是作为油轮卸油用，卸油扫舱时振动和噪音很大。因为振动往往使管架晃动，阀门和船破裂，噪声超过90分贝，振动和噪声成为卸船扫舱的大难问题。通过变频调速，控制最佳状态，使螺杆泵出口压力恒定，把振动和噪声控制在标准内。目前一些较早的大型空压机设备也存在一定的问题需要变频改造。24.印染机类负载大部分印染机械都是多单元联合工作设备。工艺上要求各单元以相同的县速度同步运行并保持张力恒定。否则会断布、缠布、色度不匀、色彩度不够，缩水率过大等质量问题。以往的印染机械无论是共电源方式或分电源方式都是采用直流调速系统。因为直流电机固有的缺点，现在印染行业多数采用交流变频技术。圆网印花机由进布单元、印花单元、烘房导带单元及落布单元四部分组成，属于印染调速系统复杂的一种。采用变频调速形成速度链控制。同步性能好，精度高，可靠性高。变频调速正在逐步地成为电气传动的中枢。它取代着变级调速、滑差调速、整流子电机调速、液力耦合调速、串级调速及直流调速。除了节电外（1270%），更重要的事，产生增产、降耗、优质的效果，深受设计、工程、操作人员欢迎。变频器的使用中遇到的问题和故障防范变频器电源异常变频器故障由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰 如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。 安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。 除上述3点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。 电源异常 电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。 如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。 二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。 雷击、感应雷电 雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能产生较高的冲击电压。 变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。 为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。 过去的晶体管变频器主要有以下缺点：容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。 如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。 此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：对自由停车过程中的电机进行再起动；对内部故障自动复位并保持连续运行；负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Trip；能够对机械系统的异常转矩进行检测。 变频器对周边设备的影响及故障防范 变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施时非常必要的。 电源高次谐波 由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成LC振荡。 电动机温度过高及运行范围 对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。 振动、噪声 振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。 高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利 在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：尽量缩短变频器到电机的配线距离；采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理。变频器技术知识：基础术语篇PLC现场总线（一） 基本术语篇1. Electronic Line Shafting-ELS许多工业生产线都由多台机器组成，各轴之间具有运动关系。过去是使用机械机构连接各轴，如果使用电子方式连接各轴，各州各有其驱动马达，则称为“Electronic Line Shafting”（ELS）。2.Auto Tuning(自动调校)常见于磁束向量型变频器的一种技术，能自动监测（找出）马达的参数,如转差频率/场电流/转矩电流/定子阻抗/转子阻抗/定子感抗/转子感抗等.有了这些参数后才能作专据估算及转差(滑差)补偿.也因为此技术,在无编码器的运转下仍能获得良好的运转精度.3, 无编码器运转在速度控制上,与旧式variable frenquency变频器的开回路比较,磁束向量型变频器内部由速度观测计算功能达成闭回路.马达侧不用装编码器也能达到良好的速度精度.无编码器运转有如下好处:1)配线精省;2)不必担心RF杂讯对编码器低电压信号的影响;3)在多震动的场合不用担心编码器的高故障率.4, 变频器的矢量控制在AC马达中,转子由定子绕组感应电流产生磁场.定子电流含两部分.一部分影响磁场,另一部分影响马达输出转矩.要使用AC马达在需要速度与转矩控制的场合,必须能够把影响转矩的电流分离控制,而磁束矢量控制就能够分离这两部分进行独立控制.(具有大小及方向的物理量称为矢量)5, Field WeakeningField Weakening线路可用以减弱马达的场电流,改变与磁场的平衡关系,使马达高于基本转速运转.6, 定转矩应用所需转矩大小不因速度而变的场合,常用到定转矩应用.如传送带等负载.定转矩应用通常需要较大的起动转矩.定转矩应用在低速运转时易有马达发热问题,解决的方法:最好(1)加大马达功率;(2)使用装有定速冷却的变频器专用马达(即马达的冷却方式为强制风冷).7.变转矩应用多见于离心式负载,例如泵/风机/风扇等,其使用变频器的目的一般为节能.比如当风扇以50%转速运转时,其所需转矩小于全速运转所需.可变转矩变频器能够仅给与马达所需转矩,达到节能效果.次应用中短暂的巅峰负载通常无需给与马达额外的能量.故变转矩变频器的过载能力可以适用于大部分用途.*定转矩变频器的过载(电流)能力须为额定值150%/1minute,而可变转矩变频器所需过载(电流)能力仅需额定值120%/1minute.因为离心式机械用途中很少会超出额定电流.另外,变转矩用途所需起动转矩也较定转矩用途小.8.变频器专用马达所谓Inverter-duty Motor,主要特征如下:1),分离式它力通风(它力风冷);2),10Hz-60Hz为定转矩输出;3),高起动转矩;4),低噪音;5),马达装有编码器.*但并非所有称之为变频器专用马达的马达都具有上列特征.9,关于调速：1）调速：根据工况需要调整设备运行速度，以达到节能降耗、减少磨损、按需生产等目的。2）直流调速（DC Controler/motor）：由直流控制器调节直流电机以达到调整速度的目的。3）交流变频调速（AC inverter/motor）：由变频器输出频率变化的三相交流电流从而控制交流电机的转速。4）矢量变频调速（AC vector inverter）：通过复杂的计算变换，使交流变频器按照直流电机的控制方式去控制交流电机，从而达到精确速度控制、转矩控制、提高输出扭矩等特性。5）伺服控制系统（Servo control system）：在运动系统中引入速度反馈或位置反馈元件，通过负反馈的作用达到极其精密的的速度控制、定位控制以及高动态响应。10.几个常见工业元件：1）测速发电机（Tacho-generator）：一种转速测量元件，有交流、直流之分。2）旋转变压器（Resolver）：一种经济、准确地转速和角位移测量元件。3）光电编码器（Encoder）：一种精密的角位移、转速测量元件，适合在位置控制系统中作为反馈元件。4）PLC：工业用计算、控制装置，实现逻辑、时序、计算等控制功能，一般作为整个自动化控制系统的上位主机。5）HMI（Human-Machine Interface）：人-机界面。6）现场总线（Field-Bus System）：应用于工业控制现场的串行通讯总线系统，大幅度降低接线成本，提高控制的抗干扰能力。7）分布式控制（Distributed control）：区别于传统的集中式控制，强调各个节点设备的智能化，一般由现场总线系统将各子设备连接起来。极大地提高系统应用的灵活性、可靠性，降低上位机的运算负担。11.关于电机的2个术语：1）防护等级（Protection Code）：（IP*）考察一个设备防止异物进入和防水的能力，使IEC标准之一。其两个数字分别代表防异物和防水的能力，数值越高表明可以防止更细小的物体进入以及经受更强烈的水流冲击。一般为IP54（防尘，防泼洒水滴）以上防护等级的设备可以直接应用于露天。2）绝缘等级（Insulation Grade）：考察一个电气设备（一般针对电机）在保证良好绝缘特性的前提下所能承受的极限温升能力，是IEC标准之一。一般有B级（85度）、F级（105度）、H级（125度）。使用变频器的注意事项物理环境 1) 工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为055，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。2)环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。3)腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。4)振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。变频器.电气环境1)防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。2)防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏 。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器(选件)，或有按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。高压变频器的产品和市场状况高压变频器（在国外称中压变频器）自上个世纪九十年代中期开始在国内推广，经过十年的发展，今天已经普遍为市场所接受，估计今年的市场容量在10亿到20亿元人民币之间。本文将从产品技术和市场两方面分析高压变频器的特点。一、高压变频器的产品和技术特点上世纪八十年代到九十年代初，高压电机要实现调速，主要采用三种方式：（1）液力耦合器方式。即在电机和负载之间串入一个液力耦合装置，通过液面的高低调节电机和负载之间耦合力的大小，实现负载的速度调节；（2）串级调速。串级调速必须采用绕线式异步电动机，将转子绕组的一部分能量通过整流、逆变再送回到电网，这样相当于调节了转子的内阻，从而改变了电动机的滑差；由于转子的电压和电网的电压一般不相等，所以向电网逆变需要一台变压器，为了节省这台变压器，现在国内市场应用中普遍采用内馈电机的形式，即在定子上再做一个三相的辅助绕组，专门接受转子的反馈能量，辅助绕组也参与做功，这样主绕组从电网吸收的能量就会减少，达到调速节能的目的。（3）高低方式。由于当时高压变频技术没有解决，就采用一台变压器，先把电网电压降低，然后采用一台低压的变频器实现变频；对于电机，则有两种办法，一种办法是采用低压电机；另一种办法，则是继续采用原来的高压电机，需要在变频器和电机之间增加一台升压变压器。上述三种方式，发展到目前都是比较成熟的技术。液力耦合器和串级调速的调速精度都比较差，调速范围较小，维护工作量大，液力耦合器的效率相比变频调速还有一定的差距，所以这两项技术竞争力已经不强了。至于高低方式，能够达到比较好的调速效果，但是相比真正的高压变频器，还有如下缺点：效率低，谐波大，对电机的要求比较严格，功率较大时（500KW以上），可靠性较低。高低方式的主要优势在于成本较低。目前，主流的高压变频器产品主要有三种类型：(1)电流源型。如图1。电流源型逆变部分采用SGCT直接串联解决耐压问题，直流部分用电抗器储存能量，目前的技术水平可以做到7.2KV输出电压，所以适应国内大部分电压为6KV这一现状。电流源型变频器输入侧的功率因数比较低，电抗器的发热量较大，效率比电压源型变频器低，由于采用电流控制，输出滤波器的设计比较麻烦，而两电平变频器的共模电压和