变频器和软启动器的区别

变频器和软启动器的区别变频器

定义：把电压、频率固定不变的交流电变换成电压、频率可变的交流电的变换器称为变频器。

变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。作用：降低电机启动时造成的冲击载荷，控制电机速度，把启动时间拉长，把电流变平缓，达到软启动的目的，同时还能提高电网及电动机的效率。实际上，变频器主要用在节能方面，通过调节，改变输出电压、电流、频率。一般调速算的电机使用变频器.软启动器定义及作用：它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。串接于电源与电动机定子之间，利用晶闸管的移相控制原理控制其内部的晶闸管触发导通角实现交流调压，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。直至达到满足启动转矩的要求而结束启动过程，此时旁路接触器接通（避免电机在运行中对电网形成谐波污染，延长晶闸管寿命），电机进入稳态运行状态，停车时先切断旁路接触器，然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。起动时无冲击电流，通过逐渐增大晶闸管导通角，使起动电流从零线性上升至设定值。软启动器在启动电机之后退出系统，失去保护功能软起动器具有哪些保护功能？

（1）过载保护功能：软起动器引进了电流控制环，因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号。

（2）缺相保护功能：工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。

（3）过热保护功能：通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。

（4）其它功能：通过电子电路的组合，还可在系统中实现其它种种联锁保护。区别：（1）软启动器用于需降压启动和软停车的场合，电机的额定转速不变。变频器用于需要调速，恒压的地方，频率决定额定转速。软启动和变频器最大的区别就是变频器可以任意设定运行频率，而启动器只起到软起软停作用。（2）变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，同时使电机启动转矩达到其最大转矩，即变频器可以启动重载负荷。

软启动只改变输出电压，不改变频率，也就是不改变电机运行曲线上的n0，而是加大该曲线的陡度，使电机特性变软。当n0不变时，电机的各个转矩（额定转矩、最大转矩、堵转转矩）均正比于其端电压的平方，因此用软启动大大降低电机的启动转矩，所以软启动并不适用于重载启动的电机。（3）变频器可以实现恒转距启动,就是说在低速下可以有和高速相同的转距,而软启动是无法实现的。（4）软启动的作用仅仅是区别于硬启动的一种启动方式，相当于降压启动器。变频可以实现软启动，但是不限于启动，可以工作在非工频状态。（5）变频器里面的功率器件是IGBT，以适合电动机的频率长时间运行；而软启目前多数用的是可控硅元件，通过设置界面设置启动时间和初始电压等参数，一旦启运完成（到工频）后立即跳开软启动回路，旁路接触器吸合，接入工频运行。软启动器节能原理：

电动机属感性负载，电流滞后电压，大多数用电器都属此类。为了提高功率因数须用容性负载来补偿，并电容或用同步电动机补偿。降低电动机的激磁电流也可提高功率因数（HPS2节能功能，在轻载时降低电压，使激磁电流降低，使COS∮提高）。

节能运行模式：轻载时降低电压减少了激磁电流，电机电流分为有功分量和无功分量（激磁分量）提高COS∮。

节能运行模式：当电动机负载轻时，软启动器在选择节能功能的状态下，PF开关热拨至Y位，在电流反馈的作用下，软启动器自动降低电动机电压。减少了电动机电流的励磁分量。从而提高了电动机的功率因数（COS∮）。（国产软启动器多无此功能）在接触器旁路状态下无法实现此功能。TPF开关提供了节能功能的两种反应时间；正常、慢速。节能运行模式：自动节能运行。（正常、慢速两种反应速度）空载节能40%，负载节能5%。变频器的直接作用：通过改变电动机的电压和频率，使电机的速度可以无极调节。软启动节能：由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。功率因数补偿节能：无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。变频器分类按电路结构分（1）交—交变频器把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。其主要优点是没有中间环节，故变换效率高。但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的l／2以下，故它主要用于容量较大的低速拖动系统中。（２）交—直—交变频器先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。在这类装置中，用不可控整流，则输入功率因数不变；用PWM逆变，则输出谐波可以减小。（体积小，重量轻，在采用矢量控制时系统性能好。缺点：不能回馈制动）变频器按其供电电压可分为低压变频器（220V和380V），中压变频器（660V和1140V）和场合，电机高速或者低速运转时输出转矩一样大，所需功率与转速成正比。为什么采用矢量控制时，变频器不可一拖多？因为矢量控制把变频器和对应的电机视为一体，把电机电流分解为励磁部分和转矩部分，进行精确控制。从矢量控制本身来说，要求变频器和电机是一对一的，在一个变频器带多个电机时，其建立的电机模型是一个多个电机的等效模型，和所带的每个电机的实际模型都不一样，这样控制必定会产生的效果和预想有着很大的差距，带多个负载就像多头蛇一样不好协调，故此时最好用V/F控制。控制变频器的方法：（针对siemens）变频器的制动单元和制动电阻(BD和DBR)BD—制动单元，当变频器降低频率使电机急剧减速、或重力负载使电机处于发电运行时，电机制动的反馈能量使变频器直流母线电压升高到一定程度就会开启该制动单元，使能量消耗在制动电阻上；

DBR—制动电阻，消耗制动时电机能量的电阻。小功率制动单元一般在变频器内部，外部只接制动电阻。大功率的制动单元由外接的制动单元接到变频器母线上，当电机制动时，电机的电能反馈回母线，使母线电压升高，升高到一定值时，开通制动单元的开关管，用制动电阻消耗母线上一部分电能，维持母线电压不继续往上升高，使电机能量消耗在制动电阻上，从而获得制动力矩。制动单元的导线长度一般不大于5m，接到变频器的直流母线(P+、N端)要使用双绞线或密着平行线，其目的是减少电感，导线的截面应不小于电机输电线的1/2～1/4。制动电阻的阻值不是随便选用的，它有一定范围。太大了，制动不迅速，太小了制动用开关元件很容易烧毁。一般当负载惯量不太大时，认为电机制动时最大有70%能量消耗于制动电阻，30%的能量消耗于电机本身及负载的各种损耗上，此时其中:P—电机功率(kW);

UC—制动时母线上的电压(V);

R—制动电阻（Ω）。一般对三相380V时，UC≈700V;单相220V时，UC≈390V;这样三相380V时制动电阻阻值:单相220v时制动电阻阻值:低频度制动的制动电阻的耗散功率一般为电机功率的(1/4～1/5)，在频繁制动时，耗散功率要加大。有的小变频器内部装有制动电阻，但在高频度或重力负载制动时，内装制动电阻的散热量不足，容易烧毁，此时要改用大功率的外接制动电阻。各种制动电阻都应选用低电感结构的电阻器；连接线要短;并使用双绞线或密着平行线;采用如此低电感措施的原因是为了防止和减少电感能量加到制动管上，造成制动管损坏;制动电阻值不能过分小;如果回路的电感大、电阻又小，将对制动管不利，会造成损坏。为了确保制动单元内功率管不被损坏，制动电阻不得小于(8)式的计算值，但太大了制动效果不好，所以要适当。泵升电压制动时在电机的绕组中串接电阻，电动机相当于发电机，将拥有的能量转换成电能消耗在所串接电阻上。这种方法在各种电机制动中广泛应用，变频控制也用到了。从高速到低速（零速），这时电气的频率变化很快，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势EU（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来但由于通常变频器是交－直－交主电力AC/DC整流电路是不可逆的因此无法回馈到电网上去，结果造成主电路电容器二端电压升高，称泵升电压什么是泵升电压？

以下以电梯举例

电梯主要用能是由电网经整流器、滤波器、逆变器等传输到电动机的。电机在高速运转时突然制动，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势EU（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来但由于通常变频器是交－直－交主电力AC/DC整流电路是不可逆的因此无法回馈到电网上去，能量将在滤波电容上累积，产生泵升电压，此现象称泵升电压它对变频器有极大的破坏力。

以及怎样抑制泵升电压产生？

安装吸收电阻来吸收泵升电压。电梯在控制泵升电压方面采用最简单的方法是：泵升电压产生后，在直流母线之间接通一个能耗电阻，将能量释放。1ACL—电源侧交流电抗器，用于改善输入电流波形、提高整流器和电解滤波电容寿命、减少不良输入电流波形对外界电网的干扰、协调同一电源网上有晶闸管等变换器造成的波形影响、减少功率切换和三相不平衡的影响，因此也叫电源协调电抗器，在要求高的场合该电抗器便进一步改为较复杂的电力质量滤波单元；DCL—直流电抗器，用于改善电容滤波(当前电压型变频调速器主要滤波方式是电容滤波)造成的输入电流波形畸变和改善功率因数、减少和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热，当电源变压器和输电线(图中的符号DLC应改为DCL)综合内阻小时(变压器容量大于电机容量10倍以上时)、电网瞬变频繁时都需要使用直流电抗器。2ACL—输出侧交流电抗器，变频器输出是脉冲宽度调制的电压波(PWM波)它是前后沿很陡的一联串脉冲方波，存在丰富的谐波，这些谐波有害于电机和负载的寿命(典型的是电机绕阻匝间瞬变电压dv/dt过高，造成匝间击穿，损坏绝缘)，以及对周围电器干扰；当负载端电容分量大时，造成变频器的开关器件流过大的冲击电流，会损坏开关器件。使用输出侧交流电抗器可进行平滑滤波，减少瞬变电压dv/dt的影响，并求得以下的改善：

降低了电机的噪音；

降低了输出高次谐波造成的漏电流；

减少了干扰；

保护了变频器内部的功率开关器件。

延长了电机的绝缘寿命。负载类型：变频器选型：根据变频器额定输出电流进行选型，电机功率只作相应参考；1.注意国产电机因功率因数低，额定电流可能较大2．多极电机额定电流会超过变频器额定电流3.绕线电机、同步电机、磁滞电机等特殊电机电流较大，不