變頻器從本質來說,可以算是一個可以控制的交流電源。從控制角度來看,搭建變頻器系統也比較簡單,主要是開始選型要正確了,然后考慮工藝和設備的具體狀況,設計好線路和安裝,最后就是把參數設置調整就可以了。只要調速系統設計的合理,變頻器也不容易損壞出現故障,這樣也不用經常維修變頻器了。 

一、選型

 

(一)負載類型考慮

變頻器的正確選擇對于控制系統的正常運行是非常關鍵的。選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅動的負載特性。人們在實踐中常將生產機械分為三種類型: 恒轉矩負載、恒功率負載和風機、水泵負載。

 

1、恒轉矩負載

負載轉矩TL與轉速n無關,任何轉速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機,擠壓機等摩擦類負載以及吊車、提升機等位能負載都屬于恒轉矩負載。變頻器拖動恒轉矩性質的負載時,低速下的轉矩要足夠大,并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩速運行,應該考慮標準異步電動機的散熱能力,避免電動機的溫升過高。

2、功率負載

機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的卷取機、開卷機等要求的轉矩,大體與轉速成反比,這就是所謂的恒功率負載。負載的恒功率性質應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時,受機械強度的限制,TL 不可能無限增大,在低速下轉變為恒轉矩性質。負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調速時,最大允許輸出轉矩不變,屬于恒轉矩調速;而在弱磁調速時,最大允許輸出轉矩與速度成反比,屬于恒功率調速。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時,即所謂“匹配”的情況下,電動機的容量和變頻器的容量均最小。

3、平方轉距負載

在各種風機、水泵、油泵中,隨葉輪的轉動,空氣或液體在一定的速度范圍內所產生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉速的減小,轉矩按轉速的2 次方減小。這種負載所需的功率與速度的3 次方成正比。當所需風量、流量減小時,利用變頻器通過調速的方式來調節風量、流量,可以大幅度地節約電能。由于高速時所需功率隨轉速增長過快,與速度的三次方成正比,所以通常不應使風機、泵類負載超工頻運行。 

(二)選型原則

1、變頻器功率,按所帶的負載功率選取,一般多大功率電機就選多大的功率的變頻器,大一規格也可以。不同用途選不同的變頻器, 例如,有通用的變頻器,有風機水泵專用的變頻器, 有機床主軸專用的變頻器。恒功率負載要選用矢量型等等。

 

1)變頻器額定功率pv≥電動機功率pd。在一對一的情況下,即一臺變頻器拖一臺電動機。

2)一臺變頻器拖幾臺電動機時,則pv≥pd1+pd2+pd3+…,而且pd1=pd2=pd3=…,而且幾臺電動機只能同時起動和工作。在基本相同工作環境和工況條件才可以,這樣比買多臺小功率變頻器時能節省投資。 

3)一臺變頻器拖幾臺電動機時,當pd1≠pd2≠pd3…,而且功率差別大又不能同時起動,工況也不相同時,不宜采用一臺拖幾臺的方式,這樣對變頻器不利,同時pv》pd1+pvz+pd3+…,因最后起動的變頻器要承受5~7倍的起動電流,所以選用變頻器的功率將會很大,這是不經濟又不合理的,不應該選用。

4)當電動機處于滿負載、正反轉、起動轉矩大時,在cd2也大的情況下,原則上選擇放大一級pn功率值。5)通常變頻器額定電流in=1.05id,在一般運行條件下或條件較差時,可選擇:in=1.10id。

6)變頻器額定電壓un=電動機額定電壓u,。

7)變頻器的頻率,對通用的變頻器可選用0~240hz或0~400hz,對水泵風機專用變頻器可選用0~12ohz。

8)變頻器控制方式的選擇一主要按使用設備性能、工藝要求選擇,做到量材使用,既不“大材小用”又不“小材大用”,前者是多花錢而浪費,后者是達不到使用要求。變頻器常用的控制方式有v/f控制、空間電壓矢量控制(svpwm)、矢量控制(vc)、直接轉矩控制(dtc),以及無速度反饋矢量控制(n-ssvc)、有速度反饋矢量控制(h-ssvc)、調制方式控制(pwn)、u形特性曲線控制、模糊控制、自設定控制(離線或在線)等,這些控制方式各有特點及使用對象,要正確、合理、經濟、實用綜合考慮。

2、選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據,電機的額定功率只能作為參考。另外,應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波,會使電動機的功率因數和效率變壞。因此,用變頻器給電動機供電與用工頻電網供電相比較,電動機的電流會增加10%而溫升會增加20%左右。所以在選擇電動機和變頻器時,應考慮到這種情況,適當留有余量,以防止溫升過高,影響電動機的使用壽命。

3、變頻器若要長電纜運行時,此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響,避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

4、當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時,一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過規定值,要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下,變頻器的控制方式只能為V/F 控制方式,并且變頻器無法實現電動機的過流、過載保護,此時需在每臺電動機側加熔斷器來實現保護。

5、對于一些特殊的應用場合,如高環境溫度、高開關頻率、高海拔高度等,此時會引起變頻器的降容,變頻器需放大一檔選擇。

6、使用變頻器控制高速電機時,由于高速電動機的電抗小,會產生較多的高次諧波。而這些高次諧波會使變頻器的輸出電流值增加。因此,選擇用于高速電動機的變頻器時,應比普通電動機的變頻器稍大一些。

7、變頻器用于變極電動機時,應充分注意選擇變頻器的容量,使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外,在運行中進行極數轉換時,應先停止電動機工作,否則會造成電動機空轉,惡劣時會造成變頻器損壞。

8、驅動防爆電動機時,變頻器沒有防爆構造,應將變頻器設置在危險場所之外。

9、使用變頻器驅動齒輪減速電動機時,使用范圍受到齒輪轉動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時,在低速范圍內沒有限制;在超過額定轉速以上的高速范圍內,有可能發生潤滑油用光的危險。因此,不要超過最高轉速容許值。 

10、變頻器驅動繞線轉子異步電動機時,由于繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比,繞線電動機繞組的阻抗小,因此,容易發生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現象,所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。

11、變頻器驅動同步電動機時,與工頻電源相比,會降低輸出容量10%~20%,變頻器的連續輸出電流要大于同步電動機額定電流與同步牽入電流的標值的乘積。

12、對于壓縮機、振動機等轉矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下,如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話,有可能發生因峰值電流使過電流保護動作現象。因此,應了解工頻運行情況,選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器。13、變頻器驅動潛水泵電動機時,因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大, 所以選擇變頻器時,其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流。

14、當變頻器控制羅茨風機或特種風機時,由于其起動電流很大,所以選擇變頻器時一定要注意變頻器的容量是否足夠大。 

15、選擇變頻器時,一定要注意其防護等級是否與現場的情況相匹配。否則現場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行。

16、單相電動機不適用變頻器驅動。

 

二、設計和安裝

 

1、變頻器有主回路和控制回路,主回路進線連接電網三相電源,主回路出線接異步電機三條相線。一般主回路配多一個斷路器即可,不宜使用漏電器的,因為高頻干擾容易產生跳閘。

 

 

2、控制回路是為主回路服務的,一般有一些傳感器的聯鎖保護,變頻器本身啟動和停止等功能,如果需要外接旋鈕控制的,還有電位器或者模擬量等信號電路?,F在還有一些是通過總線或者其他通訊方式控制的變頻器,這些也歸納到控制回路里邊。

 

3、至于確保變頻器工作正常,變頻器正常工作需要保證:進線電源電壓在正常范圍且無過大的驟升驟降,室內溫度在正常范圍,變頻器冷卻通風正常,接地良好,電機無長期過負荷情況,室內無冷凝水,無腐蝕性氣體,粉塵少等等;

4、如果工藝和設備要求多個變頻器要聯動,這時候需要考慮聯動信號的分配和反饋問題,保證設計精度了。

5、有些場合可能需要外加制動功能的,可以選擇制動電阻和制動單元來滿足要求。

6、有些場合線路比較遠的,可以考慮外加輸出端電抗器。

7、有些場合電網電壓波動大的,可以考慮加進線電抗器。

 

 

8、一般場合使用面板操作啟停就可以了,但是也有些場合需要外部端子控制或者遠程操作,這時候需要單獨把控制線引到對應的操作箱,然后外加顯示儀表和啟停按鈕以及調速電位器。

9、有些地方環境惡劣,比如高溫潮濕的,需要單獨給變頻器電控柜配備冷卻裝置,比如安裝空調。

10、和其他器件搭配控制考慮,比如同步控制需要同步控制器,邏輯控制需要PLC和繼電器電路,張力控制需要張力控制器等等。

 

三、調試

 

大多數場合變頻器,就是一個啟動停止和調速需求。

 

(一)頻率設定:

1、啟動頻率:此參數用來設定啟動時電機從多少頻率開始運轉。

2、運行頻率:根據生產情況調節好電機運轉后的旋轉頻率。

3、頻率上下限:這個參數避免用戶誤操作使頻率過高,燒壞電機

 

(二)頻率給定方式:

1、面板調速:可以通過面板的按鍵調節頻率。

2、傳感器控制:可以通過傳感器的電壓或電流變化作為信號輸入來控制頻率。

3、通訊輸入:與PLC等上位機控制其頻率。

 

 

(三)加減速時間:

1、加速時間:加速時間是從其啟動頻率到運行頻率的時間。

2、減速時間:可以設定電機從運行頻率到停止所需時間。

 

(四)電機參數設定:

可根據使用電機銘牌的額定電壓與額定電流在變頻器中設定參數,與其對應。

 

 

(五)控制方式和保護

1、運轉方向:主要用來設定是否禁止反轉。

2、停機方式:用來設定是否剎車停止還是自由停止。

3、電壓上下限:根據設備電機電壓設定極限,避免燒壞電機。

 

(六)其他

比如恒壓供水可能需要設定PID,有些場合需要設定從機跟蹤,有些需要設定主機同步輸出等,可以利用模擬量和數字量端口功能根據說明書來調整。


  • 2020-06-22
  • admin