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高压变频器基本知识入门

高压变频器基本知识入门
 
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6~7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1.2~1.5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,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 
 
7、所谓开环是什么意思? 
 
给所使用的电机装设速度传感器,将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“闭环”,不用速度传感器运转的就叫作“开环”,通用变频器多为开环方式。 
 
8、高压变频器自身的保护功能 
 
输出过载、输出过流、电网过电压、电网欠电压、电网失电、直流母线过电压、直流母线欠电压、变压器过热、缺相、控制电源掉电、驱动故障、功率器件过热、散热风机故障、外部给定掉线、接地故障、光纤故障等等。(end)  
 
高压变频器基本参数的调试
 
 
变频器功能参数很多,有上百个参数供选择设置。实际应用中,没必要对每一组参数都进行设置和调试,多数只要采用出厂默认值即可。但有些参数由于和现场实际工况有很大关系,且有的相互间还存在关联关系,因此要根据实际情况进行设定和调试。 
 
1. 加减速时间 
 
加速时间就是输出频率从0上升到最高频率所需时间,减速时间是指从最高频率下降到0所需时间。在电机加速时须限制频率设定的上升斜率以防止过电流,减速时则需限制下降斜率以防止过电压。 
 
加速时间设定要求:将加速电流限制在变频器过电流容量以下,不使过流失速而引起变频器跳闸; 
 
减速时间设定要求:防止平滑电路(滤波电容)电压过大,不使再生过压失速而使变频器跳闸。尤其是对应风机类的大惯性负载,减速时更容易过压,需要注意。 
 
加减速时间可根据负载计算出来,但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间,通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警;然后将加减速设定时间逐渐缩短,以运转中不发生报警为原则,重复操作几次,便可确定出比较合适的加减速时间。 
 
2. 转矩提升 
 
又叫转矩补偿,是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低,而把低频率范围V/f增大的方法。设定为自动时,可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩,使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时,根据负载特性,尤其是负载的起动特性,通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载(风机、泵类负载),如转矩提升参数设置不当,会出现低速时的输出电压过高,电动机带负载起动时电流大,而转速上不去的现象。 
 
3. 频率限制 
 
即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障,而引起输出频率的过高或过低,以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。 
 
4. 加减速模式选择 
 
又叫加减速曲线选择。一般高压变频器有线性、非线性两种曲线(见下图1),通常大多选择线性曲线;非线性曲线适用于变转矩负载,如风机等。使用非线性曲线(又称分段加减速),可以在不同的速度段分别设置变频器的加减速时间,从而可以达到缩短总的加减速时间的目的,增加变频器动态响应的能力。
 
 
整个加、减速过程分为三段,f1、f2可以在0~fmax之间任意设定,t1 、t2、t3可以在0~3600之间任意设定。 
 
5. 跳转频率 
 
风机水泵设备,制造时均按照额定转速较核振动,当设备投入调速运行后,有可能某些转速下进入机械共振区,造成机械的损坏。在机械系统具有共振频率的情况下, 利用变频器的跳转频率功能, 可以避免因使用传动装置而出现机械共振及由此产生的问题。现场调试时,要逐点检查0至最大频率点的机械振动情况,将振动值超过允许范围的运行点输入变频器中,这样变频器就可以在振动点外运行。 
 
共振点跳转频率的合理设置,避免了风机、水泵负载长期在共振点运行,使风机工作平稳,风机轴承磨损减少,延长了电机、风机的使用寿命和维修周期。