1、采用变频的目的;恒压控制或恒流控制等。
2、变频器的负载类型;如叶片泵或容积泵等,特别注意负载的性能曲线,性能曲线决定了应用时的方式方法。
3、变频器与负载的匹配问题;
I.电压匹配;变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
II.电流匹配;普通的离心泵,变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数,以最大电流确定变频器电流和过载能力。
III.转矩匹配;这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4、在使用变频器驱动高速电机时,由于高速电机的电抗小,高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型,其容量要稍大于普通电机的选型。
5、变频器如果要长电缆运行时,此时要采取措施抑制长电缆对地耦合的影响,避免变频器出力不足,所以在这样情况下,变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
6、对于一些特殊的应用场合,如高温,高海拔,此时会引起变频器的降容,变频器容量要放大一挡。
变频调速已被公认为是较为理想、比较有发展前途的调速方式之一,采用通用构成变频调速传动系统的主要目的,一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求;二是为了节约能源、降低生产成本。
1、变频调速的节能
由于采用变频调速后,风机、泵类负载的节能效果最明显,节电率可达到20%~60%,这是因为风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例,当用户需要的平均流量较小时,风机、水泵的转速较低,其节能效果也是十分可观的。而传统的挡板和阀门进行流量调节时,耗用功率变化不大。由于这类负载很多,约占交流总容量的20%~30%,它们的节能就具有非常重要的意义。
2、软启动
工频状况下马达采用的是星三角降压延时启动,此时电流是电机额定电流的4—7倍,若多台大功率的电机同时启动,将对电网造成很大冲击。采用变频器后,马达只需在额定电流下就可启动,电流平滑无冲击,减少了启动电流对马达和电网的冲击,延长了电机的使用寿命。
3、减少无功功率
无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是因无功功率因素的降低导致电网有功功率的降低。而使用变频器调节后由于变频器内滤波的使用,使得功率因素接近为1,增大了电网的有功功率。从而节省了无功功率消耗的能量。
4、方便控制,使控制系统简单化
1、适应性强,不易受电压波动影响,可适应电压±20%的变化;
2、调速效率高,可达95%以上;
3、实现平稳的无级调速,调速方便、调速精度高(可达0.01HZ);
4、有过压、欠压、过流、过载、欠相等多种保护功能,保护准确、可靠,从而降低事故发生率并及时提供
5、提高电机运行功率因数,减少了设备的磨损,延长了电机的检修周期和使用寿命;
6、具有开环和闭环两种控制方式,提高系统自动化程度,控制更方便,控制精度更高;
7、灵活换相,起停加减速时间可调;
8、调试、安装方便,操作简单,容易掌握。
9、操作简便,不需要更多人员,节约人工费。
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。它是一种控制交流电机运转的控制器,它把固定频率的交流电源变成频率电压可调的交流电源,从而控制电机的转速。
变频调整系统的原理框图
由处理器,按V/F恒定原则,产生PWM控制信号,令IGBT8了逆变模块逬行功率放大后输出,电路中还有电流检测等单元,组成保护。在开环变频调速系统中,速度指令可通过电位器,模拟电压等形式输入给DSP;将速度指令转换为频率,幅值,可变的电机定子电压与电流,以控制电机的转速。
1.频率给定
在使用一台变频器的时候,目的是通过改变变频器的输出频率。如何调节变频器的输出频率呢?关键是向变频器提供改变频率的命令信号,这个信号,就称为"频率给定信号"。所谓频率给定方式,就是调节变频器输出频率的具体方法,变频器常见的频率给定方式主要有操作器键盘给定,接点信号给定,模拟信号给定,脉冲信号给定和通信方式给定等。这些频率给定方式各有特点,必须按照实际的需要进行选择设置,同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。
2.V/F控制
在逬行电动机调速时,通常要考虑的一个重要因素是保持电动机中每极磁通量为额定值如果磁通量太小,则电动机的出力不够;如果过分增大磁通量,又会使铁心饱和,过大的励磁电流会使绕组过热,从而损坏电动机。V/F控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使V/F为常数,这样可使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩,功率,功率因数不下降。
3.PWM调制
变频器的调制方式为PWM。
PWM调制是保持整流得到的直流,电压幅值不变的条件下,以一定的规律,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。PWM是一种调制方式来控制逆变模块的通断。
4.功率放大
目前功率放大的开关器件主要采用大功率晶体管IGBT,功率器件从整体上可以分为不可控器件,半可控器件和全可控器件。不可控器件导通和关断无法通过控制信号进行控制,完全由其在电路中所承受的电流,电压情况决定,属于自然导通和自然关断,包括功率二极管;半可控器件指能用控制信号控制导通J旦不能控制关断,关断只能由其在主电路中承受的电压,电流情况决定,属于自然关断,包括晶闸管和由其派生出来的可控双向晶闸管。全可控器件指能使用控制信号控制其导通和关断的器件,包括功率三极管,功率场效应管,可关断晶闸管,绝缘栅双极三极管,静电感应晶体管。静电感应晶闸管等等。
全可控器件从控制形式上还可以分为电流控制型和电压控制型两大类。属于电流控制型的有GTR(功率三极管),SCR(可控晶闸管),TRIAC(可控双向晶闸管),GTO(可关断晶体管)等;属于电压控制型的有功率MOSFET,IGBT,MCT和SIT。
5.电流检测
变频器电流信号可以用于电机的转矩和电流控制,以及过流保护。其检测方法主要有直接串联取样电阻法霍尔传感器法。直接串联取样电阻法,简单可靠不失真速度快,但是有损耗,不隔离,只适用于小电流且不需要隔离的情况,多用于小容量变频器中。霍尔传感器法具有精度高,线性好,频带款,相应快,过载能力强和不损失测量电路能量等优点。