時(shí)間：2023-04-24 17:36:42
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇變頻器論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
2變頻器過(guò)熱
這幾臺(tái)使用不到一年的變頻器，復(fù)位開車后還是可以正常的運(yùn)行，只不過(guò)幾個(gè)小時(shí)候又發(fā)生同樣的故障，檢查電動(dòng)機(jī)沒有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但注意到變頻器的通風(fēng)口風(fēng)量很小，于是把變頻器拆開檢查，發(fā)現(xiàn)這幾臺(tái)變頻器有的因?yàn)樯犸L(fēng)扇燒壞，有的因?yàn)轱L(fēng)扇保險(xiǎn)燒壞，更換風(fēng)機(jī)后，此類情況就沒有在出現(xiàn)。4）過(guò)壓和欠壓。一臺(tái)施耐德的變頻器出現(xiàn)過(guò)壓，總是在停機(jī)時(shí)跳“OU”，這個(gè)時(shí)候我們可以重點(diǎn)檢查制動(dòng)回路，測(cè)量放電電阻沒有問(wèn)題，測(cè)量制動(dòng)管被擊穿，把制動(dòng)管換掉之后，便沒有出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。出現(xiàn)欠壓情況的DANFOSS變頻器，在加負(fù)載后出現(xiàn)“DCLINKUNDERVOLT”，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查問(wèn)題不是特別的復(fù)雜，應(yīng)該重點(diǎn)檢查整流橋，經(jīng)過(guò)檢查整流橋發(fā)現(xiàn)有一路橋壁開路，更換后問(wèn)題解決。
3故障出現(xiàn)的原因和應(yīng)對(duì)方法
3.1不能調(diào)高頻率的變頻器
分析原因后得出結(jié)論，是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)安裝在外面，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)不當(dāng)，下雨時(shí)不能對(duì)電動(dòng)機(jī)及時(shí)防雨，造成了電動(dòng)機(jī)受潮，雨后也未能對(duì)電動(dòng)機(jī)烘干，造成了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部局部發(fā)生短路現(xiàn)象。這樣的情況比較容易解決，只要做好對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)工作，增加電動(dòng)機(jī)防雨系統(tǒng)，及時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)，如有受潮的情況及時(shí)烘干。
3.2變頻器頻率上不去
變頻器調(diào)頻，發(fā)現(xiàn)頻率調(diào)不上去時(shí)，首先看各項(xiàng)參數(shù)是否正常，如果參數(shù)問(wèn)題排除，可以檢查給定方式，如果都排除了，那么就知道是模擬量輸出電路出現(xiàn)了問(wèn)題，仔細(xì)檢查模擬量輸出電路，找出問(wèn)題所在，排除問(wèn)題。
3.3變頻器過(guò)熱
這個(gè)問(wèn)題最終很顯然是因?yàn)樽冾l器的通風(fēng)排熱系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，散熱風(fēng)扇的質(zhì)量過(guò)于粗制劣造，造成不必要的麻煩。應(yīng)該選用正規(guī)廠家合格的有質(zhì)量保證的變頻器，及時(shí)的跟變頻器廠家溝通散熱排風(fēng)扇的質(zhì)量問(wèn)題。
3.4過(guò)壓和欠壓
變頻器過(guò)壓和欠壓是兩個(gè)不同的故障，所以有不同的原因和應(yīng)對(duì)方法。變頻器過(guò)壓報(bào)警，主要原因是因?yàn)闇p速的時(shí)間太短，或者制動(dòng)單元出現(xiàn)了問(wèn)題。變頻器在減速的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度加快，轉(zhuǎn)子的電流增大，電機(jī)從而處于發(fā)電的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候，我們就要認(rèn)真檢查制動(dòng)回路，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后換掉出現(xiàn)問(wèn)題的部分。欠壓報(bào)警主要原因在于整流橋某一個(gè)部位的損壞，剛才也已經(jīng)舉了一個(gè)例子，是整流橋有一路橋臂開路。出現(xiàn)變頻器欠壓的問(wèn)題，就要仔細(xì)檢查整流橋，查看問(wèn)題的部位并撤換掉。
3.5變頻器的運(yùn)行環(huán)境
在一些工廠內(nèi)，空氣中的粉塵和蒸汽含量很高，所以變頻器一半在現(xiàn)場(chǎng)的控制柜中保護(hù)，為了更好的散熱，就在控制柜上安裝了冷卻風(fēng)扇[3]。變頻器的各個(gè)部分的電纜都從控制柜的底部連接變頻器，導(dǎo)致控制柜封閉不嚴(yán)，粉塵和蒸汽可以通過(guò)控制柜的底部進(jìn)去到控制柜影響變頻器。
4針對(duì)變頻器出現(xiàn)故障的原因提出對(duì)策和建議
1）變頻器的控制柜。建議把變頻器的控制柜移到室內(nèi)，把變頻器的防護(hù)等級(jí)提高到IP54，防止粉塵和蒸汽進(jìn)入到變頻器內(nèi)。2）變頻器的選擇。根據(jù)不同的負(fù)載選擇恰當(dāng)?shù)淖冾l器，保證變頻器的正常運(yùn)行。3）變頻器電源柜的改變?？梢园压╇娊o變頻器的電源柜改為饋電柜，從而可以避免操作人員對(duì)變頻器進(jìn)行多次強(qiáng)制復(fù)位，保護(hù)變頻器不受人為破壞。4）關(guān)于長(zhǎng)期不用的變頻器和變頻器電容器。長(zhǎng)期用不到的變頻器，要定期進(jìn)行帶電運(yùn)行，這樣可以對(duì)變頻器內(nèi)件進(jìn)行充電式的保護(hù)。如果有時(shí)間和條件，對(duì)使用多年的變頻器的電容器進(jìn)行測(cè)試。
從原理上講，矩陣變頻器使用了一組電力半導(dǎo)體開關(guān)，按照預(yù)定的數(shù)學(xué)算法控制開關(guān)順序，并直接連接到三相電機(jī)上。在安川矩陣變頻器中有9個(gè)開關(guān)，每一個(gè)都有2個(gè)IGBT組成雙向開關(guān)，能允許正向電壓和負(fù)向電壓通到電機(jī)上。IGBT數(shù)量的增加是導(dǎo)致矩陣變頻器造價(jià)昂貴的其中一個(gè)因素。
矩陣變頻器使用了三相電壓輸入來(lái)控制輸出電壓，這就不僅能吸收任何電流雜波，也能提供一個(gè)清潔的輸出電壓，也就是說(shuō)“可以有效地進(jìn)行輸入電源電流控制與輸出電壓控制”。這也是矩陣變頻器吸引人們的一個(gè)重要點(diǎn)：能大大降低輸入電流諧波的產(chǎn)生，只有大約傳統(tǒng)交-直-交變頻器的20%以下。而且矩陣變頻器的電流幾乎是正弦波，即使在帶載情況下，也是如此。當(dāng)有再生發(fā)電時(shí)，電流能以180°轉(zhuǎn)換并反饋到電網(wǎng)中，而且也是以正弦波方式。在再生制動(dòng)方式的工作中，矩陣變頻器不需要制動(dòng)電阻或特殊的變換器。反饋回的電亦無(wú)需額外的設(shè)備(如變壓器等)進(jìn)行處理?？傊?，傳動(dòng)能在四象限高效率地運(yùn)行。
另外，一個(gè)吸引點(diǎn)就是矩陣變頻器去掉了直流電容，作為有一定壽命地鋁電解電容，交—直—交變頻器就必須在一定年限更換電容，如5~8年，矩陣變頻器就能長(zhǎng)時(shí)間可靠工作。
在安川的計(jì)劃中，矩陣變頻器將逐步覆蓋400V的5.5~22kW，直至75kW，當(dāng)然也有200V級(jí)的5.5~45kW變頻器。至于價(jià)格策略目前尚未公布，但基本上為目前通功率段傳統(tǒng)變頻器的2倍左右。
二、以網(wǎng)絡(luò)配置為主的系統(tǒng)化
變頻器的網(wǎng)絡(luò)化配置主要基于三個(gè)層面：設(shè)備層、控制層和信息層。其中變頻器做為執(zhí)行器，可以配接最基本的RS232/RS485串行通訊協(xié)議、Profibus等的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議以及Internet局域網(wǎng)協(xié)議。針對(duì)不同的控制系統(tǒng)和不同的用戶要求，配置和選用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
網(wǎng)絡(luò)化配置的變頻器具有以下顯著的特點(diǎn)：
(1)高精度的頻率設(shè)定；
(2)遠(yuǎn)程控制與工廠信息化的基本要素；
(3)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)定頻率是一種高精度的頻率設(shè)定，其具有通訊速率高，穩(wěn)定可靠，接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且在模擬量控制時(shí)，輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線，進(jìn)入輸入端(變頻器)又經(jīng)過(guò)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器才能參與控制。兩個(gè)轉(zhuǎn)換器位數(shù)不同和導(dǎo)線損耗都可能造成一定誤差，而通訊傳遞直接是數(shù)字量，不需要轉(zhuǎn)換，沒有誤差，在傳輸過(guò)程中不會(huì)造成損耗，而且響應(yīng)速度率也會(huì)很高。
變頻器經(jīng)常被用于系統(tǒng)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣、高負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的工況中，如無(wú)人值守泵站、油田磕頭機(jī)等。變頻器故障率在這種環(huán)境中自然，比較高，一般都采取事后維修的方式進(jìn)行，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的維修方式將變?yōu)楣收项A(yù)報(bào)和整機(jī)在線維修。有必要對(duì)其實(shí)現(xiàn)在線工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及常規(guī)故障機(jī)理的綜合分析研究，以便對(duì)其故障的事先診斷分析。目前大功率變頻器的故障診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及智能控制方面取得了較大進(jìn)展，并已經(jīng)投入實(shí)際運(yùn)行。請(qǐng)登陸：輸配電設(shè)備網(wǎng)瀏覽更多信息
在網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，與普通的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬線連接方式而言，通過(guò)高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可以最大程度上降低系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、減少運(yùn)行成本。目前安裝的現(xiàn)場(chǎng)總線模塊有ProfibusDP、Interbus、DeviceNet、CANOpen和ModbusPlus等。用戶可以有更大的自由根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)選擇PLC型號(hào)和品牌，并非常簡(jiǎn)單地集成到現(xiàn)有地網(wǎng)絡(luò)中去。而且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線模塊，可以不考慮變頻器的型號(hào)，而以同一種語(yǔ)言來(lái)與不同功率段、不同型號(hào)地變頻器進(jìn)行組構(gòu)，如功率、速度、轉(zhuǎn)矩、電流、設(shè)定值等。
由于采用了通訊方式，可以通過(guò)PC機(jī)來(lái)方便地進(jìn)行組態(tài)和系統(tǒng)維護(hù)，包括上傳、下載、復(fù)制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等。
以SEWMOVIDRIVE變頻器為例，它可以如圖2組成WAGO-I/O系統(tǒng)，利用后者地現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行通訊互聯(lián)。這種連接方式能通過(guò)WAGO的可編程總線控制器PFC實(shí)現(xiàn)變頻器到網(wǎng)絡(luò)控制主機(jī)之間的輸入數(shù)據(jù)過(guò)程、輸出數(shù)據(jù)過(guò)程的交換。而且，總線互聯(lián)方式可以通過(guò)WAGO公司專用的軟件功能塊(SEW.LIB)方便地進(jìn)行變頻器參數(shù)的讀齲該方式能在最大程度上降低變頻器系統(tǒng)的構(gòu)建成本。
三、同步電機(jī)的配合應(yīng)用
交流同步電動(dòng)機(jī)已成為交流可調(diào)速傳動(dòng)中的一顆新星，特別是永磁同步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)是無(wú)刷結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)高、效率也高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴(yán)格與電源頻率保持同步。同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有他控變頻和自控變頻兩大類，自控變頻同步電機(jī)在原理上和直流電機(jī)極為相似，用電力電子變流器取代了直流電機(jī)的機(jī)械換向器，如采用交-直-交變壓變頻器時(shí)叫做“直流無(wú)換向器電機(jī)”或稱“無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器，現(xiàn)正開發(fā)無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)，且已經(jīng)取得重大進(jìn)步和在市場(chǎng)的成功應(yīng)用。同步電機(jī)的他控變頻方式也可采用矢量控制，其按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制比異步電機(jī)簡(jiǎn)單。
采用同步電機(jī)的最有效特點(diǎn)：
(1)大大降低電機(jī)尺寸；
(2)高效率的轉(zhuǎn)矩輸出；
(3)無(wú)編碼器運(yùn)行。
目前大多數(shù)的紙機(jī)需要安裝速度編碼器來(lái)反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，而且編碼器也被證明是可靠的。但是安裝的編碼器由于是采用軸承需要常規(guī)定期性的維護(hù)保養(yǎng)和，在一個(gè)大型的紙機(jī)(如50個(gè)傳動(dòng))上每隔一定的周期還必須更換所有的編碼器以防止意外的由編碼器故障引起的紙機(jī)停機(jī)。從這個(gè)層面上來(lái)說(shuō)，無(wú)編碼器的運(yùn)行自然是同步電機(jī)直接傳動(dòng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和著眼點(diǎn)。
電機(jī)的實(shí)際速度是需要同時(shí)反饋和監(jiān)測(cè)的，一個(gè)計(jì)算電機(jī)速度的新方法已經(jīng)在ACSDTC得到發(fā)展和應(yīng)用。為ABB造紙部門對(duì)直接傳動(dòng)的37kW永磁電機(jī)進(jìn)行測(cè)試得出的波形曲線。上面的2條曲線是表示經(jīng)速度編碼器測(cè)量的數(shù)據(jù)和通過(guò)變頻器計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)。從圖中可以看出兩條曲線幾乎是一致的，即使在動(dòng)態(tài)擾動(dòng)中也是少有偏差。第3條曲線是表示電機(jī)由于突加負(fù)載產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，該負(fù)載的變化大概是正常負(fù)載的1/3，以表示在電機(jī)在正常運(yùn)行下突然有一個(gè)大的變化。將ABB傳統(tǒng)的交流傳動(dòng)紙機(jī)改造成一個(gè)直接傳動(dòng)的紙機(jī)系統(tǒng)是非常簡(jiǎn)單的，紙廠需要購(gòu)買新的直接傳動(dòng)部分的電機(jī)，同時(shí)將ABB的常規(guī)變頻器ACS600通過(guò)下載PM-DTC軟件來(lái)升級(jí)，而且新的直接傳動(dòng)的系統(tǒng)可以與現(xiàn)
有的交流或直流傳動(dòng)同時(shí)正常運(yùn)行?？偠灾?，用戶將從直接傳動(dòng)中獲益。
參考文獻(xiàn)：
[1]王廷才.變頻器原理及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
[2]張選正，張金遠(yuǎn).變頻器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[M].國(guó)電力出版社，2006.
2變頻器低頻機(jī)械特性
2.1低頻啟動(dòng)特性
異步電動(dòng)機(jī)改變定子頻率F1,即可平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,但是隨著F1的變化,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也將發(fā)生改變,尤其是在低頻區(qū)域,根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)距公式:
Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1+/(R2/W1)2+(LL1+LL2)2}式中np—電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù);
R1—定子每相電阻;
R2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻;
LL1—定子每相漏感;
LL2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每漏感;
U1—電動(dòng)機(jī)定子每相電壓;
W1—電源角頻率
可見Temax是隨著W1的降低而減小，在低頻時(shí)，R1已不可忽略。Temax將隨著W1的減小而減小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)距也將減小，甚至不能帶動(dòng)負(fù)載。
2.2低頻穩(wěn)態(tài)特性
電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)距公式如下:
TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1+R2)2+S2W2(LL1+LL2)2}
在角頻率W1為額定時(shí),R1可以忽略。而在低頻時(shí),R1已不能忽略,故在低頻區(qū)時(shí)由于R1上的壓降所占的比重增加,將無(wú)法維持M的恒定,特別是在電網(wǎng)電壓變化和負(fù)載變化時(shí),系統(tǒng)將出現(xiàn)抖動(dòng)和爬行。
3變頻器調(diào)速系統(tǒng)低頻特性
3.1諧波分析
由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng),由于變頻器的非線性,電動(dòng)機(jī)定子中除了基波電流外,還有各次諧波電流,由于高次諧波的存在,使電動(dòng)機(jī)損耗和感抗增大,減少了cosφ,從而影響輸出轉(zhuǎn)距,并將產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。
以電流波形中的5次、7次諧波來(lái)分析，在三相電動(dòng)機(jī)定子電流中的5次諧波頻率為F5=5F1(F1為基波電流頻率)，它在電動(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生空間負(fù)序的磁勢(shì)和磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n51為基波電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n11的5倍，并且沿著與基波磁場(chǎng)反的方向旋轉(zhuǎn)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定，并假設(shè)接近n11，這樣由5次諧波磁勢(shì)在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)出6倍于基波頻率的轉(zhuǎn)子電流，此電流與氣隙基波磁勢(shì)的合成作用產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。
7次諧波所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與基波同相序，但它所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速7倍于基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，故相應(yīng)轉(zhuǎn)子電流諧波與氣隙主磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速也是6倍于基波頻率，也產(chǎn)生一個(gè)6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。
以上兩個(gè)6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距一齊使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距發(fā)生脈動(dòng)，雖然其平均值為零，但脈動(dòng)轉(zhuǎn)距使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，在低頻運(yùn)行時(shí)影響最大。
3.2準(zhǔn)方波方式下脈動(dòng)轉(zhuǎn)距的產(chǎn)生
分別設(shè)ψ1、ψ2為定子磁鏈及轉(zhuǎn)子磁鏈的空間矢量，在穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)方波(QSW)運(yùn)行方式時(shí)(橋中晶閘管用1800電角脈沖觸發(fā))ψ1在輸出周期內(nèi)沿著正六邊形的周邊運(yùn)動(dòng)。ψ2沿著與六邊形同心的圓周運(yùn)動(dòng)，在準(zhǔn)方波運(yùn)行方式下ψ1和ψ2運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，但它們且有重大的區(qū)別，當(dāng)矢量ψ2以恒定定子電壓角速度W1旋轉(zhuǎn)時(shí)，矢量ψ1以恒定的線速度沿正六邊形周邊運(yùn)行，矢量ψ1線速度恒定導(dǎo)致其角速度的變化，進(jìn)而引起ψ1和ψ2的夾角δ變化，除此，當(dāng)ψ1沿著六角形軌跡移動(dòng)時(shí)其幅值在一定程度上也有變化。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，由于處于穩(wěn)態(tài)ψ1與ψ2的夾角與轉(zhuǎn)距T在W1t=0、π/6、π/3時(shí)為零，而當(dāng)W1T≠0、π/6、π/3時(shí)，δ不為零，它與上面提到的ψ1幅值變化一起引起低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)，其頻率為定子電壓基波的6倍，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)于一個(gè)恒定的δ均值，低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)將疊加于恒定轉(zhuǎn)距均值之上。
4系統(tǒng)低頻特性改善措施
4.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)距的提升
由于系統(tǒng)在低頻時(shí)R1上的壓降影響,使系統(tǒng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)距隨W1下降而減小,為此變頻器設(shè)有轉(zhuǎn)距提升功能,該功能可以調(diào)整低頻區(qū)域電動(dòng)機(jī)的力矩,使之與負(fù)荷配合,增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)距?？蛇x擇自動(dòng)轉(zhuǎn)距提升和手動(dòng)轉(zhuǎn)距提升模式，其原理是提升定子電壓也就相應(yīng)提高了啟動(dòng)轉(zhuǎn)距，但提升電壓設(shè)置過(guò)高，將導(dǎo)致電流過(guò)大引起電動(dòng)機(jī)飽和、過(guò)熱或過(guò)電流跳閘。如1336PLUS系列變頻器的轉(zhuǎn)距提升功能，可自動(dòng)調(diào)整提升電壓，以產(chǎn)生所需的電壓，可根據(jù)預(yù)定轉(zhuǎn)距所需的電流來(lái)選擇提升電壓，轉(zhuǎn)距提升在控制電流的同時(shí)使電動(dòng)機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在選擇手動(dòng)轉(zhuǎn)距提升時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)距提升值。
4.2改善低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)
變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)直接影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,不論是變頻器的生產(chǎn)廠和系統(tǒng)集成的工程技術(shù)人員,都在盡力于改善低頻區(qū)脈動(dòng)這一技術(shù)問(wèn)題.如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式，它不是按照調(diào)制正弦波和載波的交點(diǎn)來(lái)控制GTR的導(dǎo)通和關(guān)斷，而是始終使異步電動(dòng)機(jī)的磁通接近正弦波，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡是圓形來(lái)決定GTR的導(dǎo)通規(guī)律。在很低的頻率下，保證異步電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)旋轉(zhuǎn)均勻，從而擴(kuò)大了變頻調(diào)速范圍，抑制異步電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。其圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)檢測(cè)磁通使控制環(huán)節(jié)隨時(shí)判斷實(shí)際磁通超過(guò)誤差范圍與否，來(lái)改變GTR的工作模式，從而保證旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡呈圓形，以減少轉(zhuǎn)距脈動(dòng)。
4.3圓周PWM方法降低轉(zhuǎn)距脈動(dòng)
“圓周”的含義是指定子磁鏈ψ1空間矢量在高斯平面中沿著一個(gè)非常接近于圓周的多邊形，其以降低電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)轉(zhuǎn)距為目的來(lái)確定電壓脈沖的寬度和位置。三相逆變器為全波橋式結(jié)構(gòu)，如其運(yùn)行在這樣一種方式下，當(dāng)交流輸出端(a、b、c)之一在任何時(shí)候接通直流母線(應(yīng)同時(shí)接到另一個(gè)直流母線上),這一原理從圖1(a)中可以明顯表示清楚。顯然交流輸出端接到直流母線方式有六種，這就導(dǎo)致定子電壓U1的空間矢量有六個(gè)位置，這六個(gè)位置如圖1(b)所示，圖1(b)中六種開/關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)著U1的六種位置，圖中粗線位置表示開關(guān)1、3、6處于開的位置，投影所產(chǎn)生的瞬時(shí)相電壓如下：
Va=Vb=1/3VdcVc=-2/3Vdc
其余類推，符號(hào)Va、Vb、Vc代表三相輸出電壓的瞬時(shí)相電壓值，假如Ia+Ib+Ic=0由空間矢量在A、B、C軸上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六種開/關(guān)狀態(tài)外，還有使開關(guān)1、3、5或2、4、6同時(shí)關(guān)斷兩種狀態(tài)，在這種情況下，交流輸出端a、b、c接到同一電位上，U1及Ua、Ub、Uc順次變?yōu)榱?，將這種運(yùn)行方式應(yīng)用到一個(gè)三電平PWM逆變器上可獲得與兩電平PWM相比而言較低的諧波成分。
PWM形式是一種斬波準(zhǔn)方波調(diào)制，負(fù)載上的相電壓由矩形段和零電壓段(U1=0時(shí))組成，在每個(gè)電壓脈沖時(shí)刻，矢量ψ1以恒定線速度移動(dòng)，而在零電壓段保持靜止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1轉(zhuǎn)動(dòng)，ψ1和ψ2間的夾角δ就出現(xiàn)了，因此電壓斬波是引起高頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)的主要原因，頻率與輸出電壓矩脈沖頻率相同。這是由于PWM自身固有的，實(shí)際上高頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是很難消除的，并疊加于低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)之上。為消除系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可從以下兩種方式開展工作。
(1)在電壓脈沖中間點(diǎn)的時(shí)刻,矢量ψ1、ψ2間的夾角δ在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)對(duì)于所有脈沖應(yīng)保持恒定，消除由δ變化而產(chǎn)生的對(duì)低頻轉(zhuǎn)矩(頻率為6F1)的影響，在空載情況下δ=0盡管ψ1的幅值變化，低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)仍然將被完全消除。
(2)在恒定的負(fù)載時(shí)(δ-cost≠0)僅僅ψ1幅值的變化引起低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),而負(fù)載引起ψ2幅值的變化可以忽略,因此必須獲得一個(gè)比較接近于圓周的ψ1矢量軌跡。
變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是驅(qū)
動(dòng)的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機(jī)控制方式以及自動(dòng)化控制水平三個(gè)方面決定的。當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)在于高壓變頻器的研究開發(fā)生產(chǎn)方面。
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響；二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢(shì)：主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。
在變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器，對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對(duì)電網(wǎng)的公害。
脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。
交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。
近幾年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。
變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是驅(qū)
動(dòng)的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。
變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機(jī)控制方式以及自動(dòng)化控制水平三個(gè)方面決定的。當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)在于高壓變頻器的研究開發(fā)生產(chǎn)方面。
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響；二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢(shì)：主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。
在變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器，對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對(duì)電網(wǎng)的公害。
脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。
交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。
近幾年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。
二、產(chǎn)生變頻器過(guò)電壓的原因
1.過(guò)電壓的原因
一般能引起中間直流回路過(guò)電壓的原因主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：
（1）來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓
通常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%-+10%，經(jīng)三相橋式全波整流后中間直流的峰值為591V，個(gè)別情況下電源線電壓達(dá)到450V，其峰值電壓也只有636V，并不算很高，一般電源電壓不會(huì)使變頻器因過(guò)電壓跳閘。電源輸入側(cè)的過(guò)電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過(guò)電壓，如雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開時(shí)形成的過(guò)電壓等，主要特點(diǎn)是電壓變化率dv/dt和幅值都很大。
（2）來(lái)自負(fù)載側(cè)的過(guò)電壓
主要是指由于某種原因使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，即電機(jī)處于實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)，負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)逆變器的6個(gè)續(xù)流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)，如果變頻器中沒采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達(dá)到限值即行跳閘。
2.從變頻器負(fù)載側(cè)可能引起過(guò)電壓的情況及主要原因
從變頻器負(fù)載側(cè)可能引起過(guò)電壓的情況及主要原因如下：
（1）變頻器減速時(shí)間參數(shù)設(shè)定相對(duì)較小及未使用變頻器減速過(guò)電壓自處理功能。當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)定的比較小，在減速過(guò)程中，變頻器輸出頻率下降的速度比較快，而負(fù)載慣性比較大，靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量處理單元或其作用有限，因而導(dǎo)致變頻器中間直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘故障。
大多數(shù)變頻器為了避免跳閘，專門設(shè)置了減速過(guò)電壓的自處理功能，如果在減速過(guò)程中，直流電壓超過(guò)了設(shè)定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設(shè)定值以下后再繼續(xù)減速。如果減速時(shí)間設(shè)定不合適，又沒有利用減速過(guò)電壓的自處理功能，就可能出現(xiàn)此類故障。
（2）工藝要求在限定時(shí)間內(nèi)減速至規(guī)定頻率或停止運(yùn)行。工藝流程限定了負(fù)載的減速時(shí)間，合理設(shè)定相關(guān)參數(shù)也不能減緩這一故障，系統(tǒng)也沒有采取處理多余能量的措施，必然會(huì)引發(fā)過(guò)壓跳閘故障。
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。位能負(fù)載下降過(guò)快，過(guò)多回饋能量超過(guò)中間直流回路及其能量處理單元的承受能力，過(guò)電壓故障也會(huì)發(fā)生。
（4）變頻器負(fù)載突降。變頻器負(fù)載突降會(huì)使負(fù)載的轉(zhuǎn)速明顯上升，使負(fù)載電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，從負(fù)載側(cè)向變頻器中間直流回路回饋能量，短時(shí)間內(nèi)能量的集中回饋，可能會(huì)中間直流回路及其能量處理單元的承受能力引發(fā)過(guò)電壓故障。
（5）多個(gè)電機(jī)拖動(dòng)同一個(gè)負(fù)載時(shí)，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一個(gè)負(fù)載為例，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，則轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起了過(guò)電壓故障。處理時(shí)需加負(fù)荷分配控制?？梢园炎冾l器輸出特性曲線調(diào)節(jié)的軟一些。
（6）變頻器中間直流回路電容容量下降
變頻器在運(yùn)行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對(duì)直流電壓的調(diào)節(jié)程度減弱，在工藝狀況和設(shè)定參數(shù)未曾改變的情況下，發(fā)生變頻器過(guò)電壓跳閘幾率會(huì)增大，這時(shí)需要對(duì)中間直流回路電容器容量下降情況進(jìn)行檢查。三、過(guò)電壓故障處理對(duì)策
對(duì)于過(guò)電壓故障的處理，關(guān)鍵一是中間直流回路多余能量如何及時(shí)處理；二是如何避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過(guò)電壓的程度限定在允許的限值之內(nèi)。下面是主要的對(duì)策。
1.在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少過(guò)電壓因素
對(duì)于電源輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓、雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開時(shí)形成的過(guò)電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。
2.從變頻器已設(shè)定的參數(shù)中尋找解決辦法
在變頻器可設(shè)定的參數(shù)中主要有兩點(diǎn)：是減速時(shí)間參數(shù)和變頻器減速過(guò)電壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負(fù)載減速時(shí)間時(shí)，變頻器減速時(shí)間參數(shù)的設(shè)定不要太短，而使得負(fù)載動(dòng)能釋放的太快，該參數(shù)的設(shè)定要以不引起中間回路過(guò)電壓為限，特別要注意負(fù)載慣性較大時(shí)該參數(shù)的設(shè)定。如果工藝流程對(duì)負(fù)載減速時(shí)間有限制，而在限定時(shí)間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘現(xiàn)象，就要設(shè)定變頻器失速自整定功能或先設(shè)定變頻器不過(guò)壓情況下可減至的頻率值，暫緩后減速至零，減緩頻率減少的速度。
3.通過(guò)控制系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)解決變頻器過(guò)電壓?jiǎn)栴}
在很多工藝流程中，變頻器的減速和負(fù)載的突降是受控制系統(tǒng)支配的，可以利用控制系統(tǒng)的一些功能，在變頻器的減速和負(fù)載的突降前進(jìn)行控制，減少過(guò)多的能量饋入變頻器中間直流回路。如對(duì)于規(guī)律性減速過(guò)電壓故障，可將變頻器輸入側(cè)的不可控整流橋換成半可控或全控整流橋，在減速前將中間直流電壓控制在允許的較低值，相對(duì)加大中間直流回路承受饋入能量的能力，避免產(chǎn)生過(guò)電壓故障。而對(duì)于規(guī)律性負(fù)載突降過(guò)電壓故障，可利用控制系統(tǒng)如SIEMENS的PLC系統(tǒng)的控制功能，在負(fù)載突降前，將變頻器的頻率作適當(dāng)提升，減少負(fù)載側(cè)過(guò)多的能量饋入中間直流回路，以減少其引起的過(guò)電壓故障。
4.采用增加泄放電阻的方法
一般小于7.5kW的變頻器在出廠時(shí)內(nèi)部中間直流回路均裝有控制單元和泄放電阻，大于7.5kW的變頻器需根據(jù)實(shí)際情況外加控制單元和泄放電阻，為中間直流回路多余能量釋放提供通道，是一種常用的泄放能量的方法。其不足之處是能耗高，可能出現(xiàn)頻繁投切或長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)，致使電阻溫度升高、設(shè)備損壞。
5.在輸入側(cè)增加逆變電路的方法
處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側(cè)增加逆變電路，可以將多余的能量回饋給電網(wǎng)。但逆變橋價(jià)格昂貴，技術(shù)要求復(fù)雜，不是較經(jīng)濟(jì)的方法。這樣在實(shí)際中就限制了它的應(yīng)用，只有在較高級(jí)的場(chǎng)合才使用。
6.采用在中間直流回路上增加適當(dāng)電容的方法中間直流回路電容對(duì)其電壓穩(wěn)定、提高回路承受過(guò)電壓的能力起著非常重要的作用。適當(dāng)增大回路的電容量或及時(shí)更換運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且容量下降的電容器是解決變頻器過(guò)電壓的有效方法。這里還包括在設(shè)計(jì)階段選用較大容量的變頻器的方法，是以增大變頻器容量的方法來(lái)?yè)Q取過(guò)電壓能力的提高。
7.在條件允許的情況下適當(dāng)降低工頻電源電壓
目前變頻器電源側(cè)一般采用不可控整流橋，電源電壓高，中間直流回路電壓也高，電源電壓為380V、400V、450V時(shí)，直流回路電壓分別為537V、565V、636V。有的變頻器距離變壓器很近，變頻器輸入電壓高達(dá)400V以上，對(duì)變頻器中間直流回路承受過(guò)電壓能力影響很大，在這種情況下，如果條件允許可以將變壓器的分接開關(guān)放置在低壓檔，通過(guò)適當(dāng)降低電源電壓的方式，達(dá)到相對(duì)提高變頻器過(guò)電壓能力的目的。
8.多臺(tái)變頻器共用直流母線的方法
至少兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行的變頻器共用直流母線可以很好的解決變頻器中間直流回路過(guò)電壓?jiǎn)栴}，因?yàn)槿魏我慌_(tái)變頻器從直流母線上取用的電流一般均大于同時(shí)間從外部饋入的多余電流，這樣就可以基本上保持共用直流母線的電壓。使用共用直流母線存在的最大的問(wèn)題應(yīng)是共用直流母線保護(hù)上的問(wèn)題，在利用共用直流母線解決過(guò)電壓的問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。
2項(xiàng)目教學(xué)法的具體實(shí)施過(guò)程
2.1項(xiàng)目任務(wù)的確定
任課教師在項(xiàng)目任務(wù)的確定上，要對(duì)于項(xiàng)目操作過(guò)程中所涉及到的跨學(xué)科知識(shí)進(jìn)行分析，編寫《項(xiàng)目任務(wù)書》。
2.2制定項(xiàng)目計(jì)劃
將《項(xiàng)目任務(wù)書》分發(fā)到每一名學(xué)生手中，對(duì)項(xiàng)目要求、學(xué)習(xí)任務(wù)等等進(jìn)行講解。之后，將學(xué)生分為若干個(gè)小組。項(xiàng)目計(jì)劃的制定主要由學(xué)生來(lái)完成。學(xué)生通過(guò)討論，將計(jì)劃制定出來(lái)，其中的內(nèi)容要涉及到項(xiàng)目操作的步驟和程序。教師對(duì)于項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行審核合格后，可以進(jìn)入到具體的項(xiàng)目實(shí)施中。每一個(gè)小組的成員都要將項(xiàng)目進(jìn)展以及階段性成果記錄下來(lái)。
2.3項(xiàng)目計(jì)劃的實(shí)施
根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃的具體內(nèi)容，小組成員都要將所分配的任務(wù)按時(shí)完成。首先，學(xué)生要根據(jù)自己的任務(wù)進(jìn)展情況具有針對(duì)性地收集和整理資料，做好項(xiàng)目設(shè)計(jì)，在進(jìn)行實(shí)際操作和調(diào)試過(guò)程中，對(duì)于所遇到的問(wèn)題，要獨(dú)立解決，或者小組合作解決。最終完成項(xiàng)目任務(wù)。
2.4項(xiàng)目的檢查評(píng)估
項(xiàng)目完成，學(xué)生自我回報(bào)項(xiàng)目成果，自我評(píng)估，小組間互相評(píng)估，最后是教師點(diǎn)評(píng)。項(xiàng)目成果的評(píng)價(jià)階段，是學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力提高的階段。當(dāng)學(xué)生感受到成就感的時(shí)候，就會(huì)激發(fā)自我學(xué)習(xí)的積極性。
3項(xiàng)目教學(xué)法在變頻器教學(xué)中的合理應(yīng)用
3.1根據(jù)課堂教學(xué)目標(biāo)確定項(xiàng)目任務(wù)
基于變頻器教學(xué)要充分考慮到該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用性，在開展項(xiàng)目教學(xué)的時(shí)候，要從變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域中選定項(xiàng)目任務(wù)作為課堂教學(xué)目標(biāo)。在提出變頻器項(xiàng)目任務(wù)之前，要對(duì)于學(xué)生有關(guān)原理知識(shí)以及相關(guān)知識(shí)的掌握程度進(jìn)行分析，了解學(xué)生需要掌握的操作技能，結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域中變頻器的使用，具有針對(duì)性地設(shè)定項(xiàng)目任務(wù)。此外，項(xiàng)目選擇要符合學(xué)生的接受能力，且與學(xué)生的未來(lái)職業(yè)存在著必然的聯(lián)系。比如，在《物料識(shí)別與分揀系統(tǒng)的控制》課堂教學(xué)內(nèi)容中，要將項(xiàng)目定位在企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的末端，系統(tǒng)運(yùn)用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速。從系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)看，采用變頻器控制，可以推動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電磁閥，使得整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。項(xiàng)目教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以直觀地展示順序控制，使學(xué)生對(duì)于項(xiàng)目程序充分了解，并在每一個(gè)環(huán)節(jié)中，都能夠自主解決疑難問(wèn)題。
3.2制定項(xiàng)目計(jì)劃
項(xiàng)目計(jì)劃的制定，是對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容細(xì)化的過(guò)程。任課教師要對(duì)項(xiàng)目展開過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)所涉及到的知識(shí)進(jìn)行研究，融合學(xué)生已經(jīng)掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，以學(xué)生自主討論的方式對(duì)課堂上所涉及到的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行研究。學(xué)生討論的目的是確保整個(gè)項(xiàng)目順利完成，因此，教師要與學(xué)生共同制定項(xiàng)目計(jì)劃，并做好分工。學(xué)生討論主要采用分組的方式，5人一組，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)容量強(qiáng)弱搭配。要求學(xué)生有能力根據(jù)控制要求進(jìn)行I／O分配。將電氣安裝圖繪制出來(lái)后，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行外部接線。對(duì)于控制系統(tǒng)的功能，還要以小組為單位獨(dú)立調(diào)試。
3.3項(xiàng)目的檢查與評(píng)估
在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，要進(jìn)行階段性總結(jié)，并回顧項(xiàng)目?jī)?nèi)容，以針對(duì)項(xiàng)目中所遇到的問(wèn)題以討論交流的方式得以解決。比如，項(xiàng)目操作中，學(xué)生通常會(huì)遇到操作性問(wèn)題，此時(shí)，教師不宜給予直接的指導(dǎo)，而是提醒相關(guān)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)解決操作問(wèn)題。當(dāng)每一個(gè)小組的項(xiàng)目完成后，要鼓勵(lì)學(xué)生將代表作展示出來(lái)，進(jìn)行小組間交流。此時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生針?biāo)瓿傻捻?xiàng)目進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況，要將任務(wù)評(píng)價(jià)表設(shè)計(jì)出來(lái)。學(xué)生根據(jù)評(píng)價(jià)表中指定的評(píng)價(jià)內(nèi)容自我評(píng)價(jià)，然后是小組綜合評(píng)價(jià)，最后由教師檢查評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果記錄在表中。評(píng)價(jià)要做到階段性評(píng)價(jià)與整個(gè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)相結(jié)合，一改學(xué)生僅僅對(duì)于項(xiàng)目結(jié)果的重視，而更注重項(xiàng)目過(guò)程中所涉及到的知識(shí)。
Abstract:Inthispaperanalysevariablespeedsysteminlowfrequecyregional
characteristics,someproblemsinsystemlowfrequencyreionalisdescribed,corresponding
improvingmeasureswereoffered.
Keywords:lowfrequencycharacteristicssystemanalyscimprovemeasures
1概述
由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題是，系統(tǒng)運(yùn)行在低頻區(qū)域時(shí),其性能不夠理想,主要表現(xiàn)在低頻啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小,造成系統(tǒng)啟動(dòng)困難甚至無(wú)法啟動(dòng)。由于變頻器的非線性產(chǎn)生的高次諧波，引起電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距脈動(dòng)及電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，并且電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲也加大。低頻穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，受電網(wǎng)電壓波動(dòng)或系統(tǒng)負(fù)載的變化及變頻器輸出電壓波形的奇變，將造成電動(dòng)機(jī)的抖動(dòng)。當(dāng)變頻器距電動(dòng)機(jī)距離較大時(shí)及高次諧波對(duì)控制電路的干擾，極易引起電動(dòng)機(jī)的爬行。由于上述各種現(xiàn)象，嚴(yán)重降低由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)，本文對(duì)系統(tǒng)的低頻機(jī)械特性和變頻器的低頻特性進(jìn)行分析，提出采取相應(yīng)的措施，以使系統(tǒng)的低頻運(yùn)行特性能得以改善。
2變頻器低頻機(jī)械特性
2.1低頻啟動(dòng)特性
異步電動(dòng)機(jī)改變定子頻率F1,即可平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,但是隨著F1的變化,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也將發(fā)生改變,尤其是在低頻區(qū)域,根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)距公式:
Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1+/(R2/W1)2+(LL1+LL2)2}式中np—電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù);
R1—定子每相電阻;
R2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻;
LL1—定子每相漏感;
LL2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每漏感;
U1—電動(dòng)機(jī)定子每相電壓;
W1—電源角頻率
可見Temax是隨著W1的降低而減小，在低頻時(shí)，R1已不可忽略。Temax將隨著W1的減小而減小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)距也將減小，甚至不能帶動(dòng)負(fù)載。
2.2低頻穩(wěn)態(tài)特性
電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)距公式如下:
TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1+R2)2+S2W2(LL1+LL2)2}
在角頻率W1為額定時(shí),R1可以忽略。而在低頻時(shí),R1已不能忽略,故在低頻區(qū)時(shí)由于R1上的壓降所占的比重增加,將無(wú)法維持M的恒定,特別是在電網(wǎng)電壓變化和負(fù)載變化時(shí),系統(tǒng)將出現(xiàn)抖動(dòng)和爬行。
3變頻器調(diào)速系統(tǒng)低頻特性
3.1諧波分析
由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng),由于變頻器的非線性,電動(dòng)機(jī)定子中除了基波電流外,還有各次諧波電流,由于高次諧波的存在,使電動(dòng)機(jī)損耗和感抗增大,減少了cosφ,從而影響輸出轉(zhuǎn)距,并將產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。
以電流波形中的5次、7次諧波來(lái)分析，在三相電動(dòng)機(jī)定子電流中的5次諧波頻率為F5=5F1(F1為基波電流頻率)，它在電動(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生空間負(fù)序的磁勢(shì)和磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n51為基波電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n11的5倍，并且沿著與基波磁場(chǎng)反的方向旋轉(zhuǎn)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定，并假設(shè)接近n11，這樣由5次諧波磁勢(shì)在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)出6倍于基波頻率的轉(zhuǎn)子電流，此電流與氣隙基波磁勢(shì)的合成作用產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。
7次諧波所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與基波同相序，但它所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速7倍于基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，故相應(yīng)轉(zhuǎn)子電流諧波與氣隙主磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速也是6倍于基波頻率，也產(chǎn)生一個(gè)6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。
以上兩個(gè)6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距一齊使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距發(fā)生脈動(dòng)，雖然其平均值為零，但脈動(dòng)轉(zhuǎn)距使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，在低頻運(yùn)行時(shí)影響最大。
3.2準(zhǔn)方波方式下脈動(dòng)轉(zhuǎn)距的產(chǎn)生
分別設(shè)ψ1、ψ2為定子磁鏈及轉(zhuǎn)子磁鏈的空間矢量，在穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)方波(QSW)運(yùn)行方式時(shí)(橋中晶閘管用1800電角脈沖觸發(fā))ψ1在輸出周期內(nèi)沿著正六邊形的周邊運(yùn)動(dòng)。ψ2沿著與六邊形同心的圓周運(yùn)動(dòng)，在準(zhǔn)方波運(yùn)行方式下ψ1和ψ2運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，但它們且有重大的區(qū)別，當(dāng)矢量ψ2以恒定定子電壓角速度W1旋轉(zhuǎn)時(shí)，矢量ψ1以恒定的線速度沿正六邊形周邊運(yùn)行，矢量ψ1線速度恒定導(dǎo)致其角速度的變化，進(jìn)而引起ψ1和ψ2的夾角δ變化，除此，當(dāng)ψ1沿著六角形軌跡移動(dòng)時(shí)其幅值在一定程度上也有變化。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，由于處于穩(wěn)態(tài)ψ1與ψ2的夾角與轉(zhuǎn)距T在W1t=0、π/6、π/3時(shí)為零，而當(dāng)W1T≠0、π/6、π/3時(shí)，δ不為零，它與上面提到的ψ1幅值變化一起引起低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)，其頻率為定子電壓基波的6倍，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)于一個(gè)恒定的δ均值，低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)將疊加于恒定轉(zhuǎn)距均值之上。
4系統(tǒng)低頻特性改善措施
4.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)距的提升
由于系統(tǒng)在低頻時(shí)R1上的壓降影響,使系統(tǒng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)距隨W1下降而減小,為此變頻器設(shè)有轉(zhuǎn)距提升功能,該功能可以調(diào)整低頻區(qū)域電動(dòng)機(jī)的力矩,使之與負(fù)荷配合,增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)距?？蛇x擇自動(dòng)轉(zhuǎn)距提升和手動(dòng)轉(zhuǎn)距提升模式，其原理是提升定子電壓也就相應(yīng)提高了啟動(dòng)轉(zhuǎn)距，但提升電壓設(shè)置過(guò)高，將導(dǎo)致電流過(guò)大引起電動(dòng)機(jī)飽和、過(guò)熱或過(guò)電流跳閘。如1336PLUS系列變頻器的轉(zhuǎn)距提升功能，可自動(dòng)調(diào)整提升電壓，以產(chǎn)生所需的電壓，可根據(jù)預(yù)定轉(zhuǎn)距所需的電流來(lái)選擇提升電壓，轉(zhuǎn)距提升在控制電流的同時(shí)使電動(dòng)機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在選擇手動(dòng)轉(zhuǎn)距提升時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)距提升值。
4.2改善低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)
變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)直接影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,不論是變頻器的生產(chǎn)廠和系統(tǒng)集成的工程技術(shù)人員,都在盡力于改善低頻區(qū)脈動(dòng)這一技術(shù)問(wèn)題.如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式，它不是按照調(diào)制正弦波和載波的交點(diǎn)來(lái)控制GTR的導(dǎo)通和關(guān)斷，而是始終使異步電動(dòng)機(jī)的磁通接近正弦波，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡是圓形來(lái)決定GTR的導(dǎo)通規(guī)律。在很低的頻率下，保證異步電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)旋轉(zhuǎn)均勻，從而擴(kuò)大了變頻調(diào)速范圍，抑制異步電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。其圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)檢測(cè)磁通使控制環(huán)節(jié)隨時(shí)判斷實(shí)際磁通超過(guò)誤差范圍與否，來(lái)改變GTR的工作模式，從而保證旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡呈圓形，以減少轉(zhuǎn)距脈動(dòng)。
4.3圓周PWM方法降低轉(zhuǎn)距脈動(dòng)
“圓周”的含義是指定子磁鏈ψ1空間矢量在高斯平面中沿著一個(gè)非常接近于圓周的多邊形，其以降低電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)轉(zhuǎn)距為目的來(lái)確定電壓脈沖的寬度和位置。三相逆變器為全波橋式結(jié)構(gòu)，如其運(yùn)行在這樣一種方式下，當(dāng)交流輸出端(a、b、c)之一在任何時(shí)候接通直流母線(應(yīng)同時(shí)接到另一個(gè)直流母線上),這一原理從圖1(a)中可以明顯表示清楚。顯然交流輸出端接到直流母線方式有六種，這就導(dǎo)致定子電壓U1的空間矢量有六個(gè)位置，這六個(gè)位置如圖1(b)所示，圖1(b)中六種開/關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)著U1的六種位置，圖中粗線位置表示開關(guān)1、3、6處于開的位置，投影所產(chǎn)生的瞬時(shí)相電壓如下：
Va=Vb=1/3VdcVc=-2/3Vdc
其余類推，符號(hào)Va、Vb、Vc代表三相輸出電壓的瞬時(shí)相電壓值，假如Ia+Ib+Ic=0由空間矢量在A、B、C軸上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六種開/關(guān)狀態(tài)外，還有使開關(guān)1、3、5或2、4、6同時(shí)關(guān)斷兩種狀態(tài)，在這種情況下，交流輸出端a、b、c接到同一電位上，U1及Ua、Ub、Uc順次變?yōu)榱悖瑢⑦@種運(yùn)行方式應(yīng)用到一個(gè)三電平PWM逆變器上可獲得與兩電平PWM相比而言較低的諧波成分。
PWM形式是一種斬波準(zhǔn)方波調(diào)制，負(fù)載上的相電壓由矩形段和零電壓段(U1=0時(shí))組成，在每個(gè)電壓脈沖時(shí)刻，矢量ψ1以恒定線速度移動(dòng)，而在零電壓段保持靜止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1轉(zhuǎn)動(dòng)，ψ1和ψ2間的夾角δ就出現(xiàn)了，因此電壓斬波是引起高頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)的主要原因，頻率與輸出電壓矩脈沖頻率相同。這是由于PWM自身固有的，實(shí)際上高頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是很難消除的，并疊加于低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)之上。為消除系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可從以下兩種方式開展工作。
貨梯以其承重能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可在最短時(shí)間、最效率的空間，提供承載貨物的最大值，求得最大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，貨梯已成為工廠、倉(cāng)儲(chǔ)、百貨商場(chǎng)、物業(yè)中心等單位運(yùn)輸貨物的最佳拍檔。
目前，貨梯占整個(gè)電梯市場(chǎng)份額大約20%左右，而且這個(gè)比例在近年來(lái)一直在增長(zhǎng)。隨著貨梯不斷的被投入市場(chǎng)，客戶對(duì)于貨梯的控求也越來(lái)越高。原有被使用于客梯生產(chǎn)的變壓變頻技術(shù)也被廣泛地用于貨梯生產(chǎn)，使貨梯在低速狀態(tài)下，能夠運(yùn)行平穩(wěn)。牽引式電梯為最常見的貨梯驅(qū)動(dòng)方式,如圖1所示。這種驅(qū)動(dòng)方式，是利用主電機(jī)拖動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)力，經(jīng)偏位輪帶動(dòng)車廂，可順暢無(wú)阻地升降。其它方面，只須考慮建筑物對(duì)于電梯的支撐力量是否足夠即可。變頻器在這種驅(qū)動(dòng)方式的電梯中扮演非常重要的角色。
圖1牽引式電梯結(jié)構(gòu)示意圖
2貨梯運(yùn)行時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工藝要求
2.1電梯主電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)
電梯主電動(dòng)機(jī)的4象限運(yùn)行如圖2所示。
(1)第1象限(正轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài))
轎廂滿載(轎廂重量>對(duì)重重量)上升。
(2)第4象限(反轉(zhuǎn)發(fā)電狀態(tài)):轎廂下降。
圖2電梯主電動(dòng)機(jī)的4象限運(yùn)行
(3)第2象限(正轉(zhuǎn)發(fā)電狀態(tài)):轎廂輕載(轎廂重量<對(duì)重重量)上升。由于對(duì)重的重力將拉著轎廂上升，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。
(4)第3象限(反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)):轎廂輕載下降。
2.2對(duì)電梯的控制要求
短暫掀動(dòng)安裝在轎廂內(nèi)或井道外的觸點(diǎn)按鈕，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)碾姶泡o助裝置來(lái)激發(fā)電機(jī)起動(dòng)裝置，進(jìn)而起動(dòng)轎廂，而電梯則通過(guò)轎廂機(jī)械裝置自動(dòng)停梯，響應(yīng)外部召喚。作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的變頻器是否能夠提供足夠的起動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、是否能使四象限運(yùn)行的平穩(wěn);又是否能快速及時(shí)的響應(yīng)順序信號(hào)，都是評(píng)判貨梯中驅(qū)動(dòng)設(shè)備性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。
3臺(tái)安的V2是貨梯的首選驅(qū)動(dòng)設(shè)備
3.1臺(tái)安V2系列變頻器的特點(diǎn)
(1)采用先進(jìn)的電流向量控制技術(shù)。
臺(tái)安的V2系列變頻器，這款采用先進(jìn)的電流向量控制技術(shù)，具備動(dòng)態(tài)Auto-tuning功能，開路形式即不附PG卡1Hz能達(dá)到200%扭矩輸出;當(dāng)采用閉回路形式即
圖3V2的T-N曲線
附PG反饋卡時(shí)，0Hz時(shí)就能有180%的扭矩輸出，圖3所示為V2的T-N曲線。
圖4V2在100%負(fù)載,輸出1Hz時(shí)的正弦波電流波形
(2)頻率響應(yīng)快
V2核心芯片采用32位RISCCPU控制，頻率響應(yīng)速度為28Hz(3.5ms)，提供更快、更及時(shí)的響應(yīng)指標(biāo)，使各項(xiàng)保護(hù)更穩(wěn)定。在貨梯這種應(yīng)用場(chǎng)合中使用，可駕輕就熟、游刃有余。圖4所示為V2在100%負(fù)載,輸出1Hz時(shí)的正弦波電流波形
V2系列變頻器驅(qū)動(dòng)接線圖5所示。
圖5V2系列變頻器的接線
3.2使用時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)采用向量不帶PG的控制形式，驅(qū)動(dòng)部分時(shí)序圖如圖6所示。
圖6驅(qū)動(dòng)部分時(shí)序圖
(2)低速時(shí)可提供高轉(zhuǎn)矩輸出
貨梯一般動(dòng)作形式需要使用兩段速運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)與停止時(shí)為低速，可確保停止時(shí)定位精度;也可使啟動(dòng)狀態(tài)也不會(huì)造成轎廂晃動(dòng)。低速運(yùn)行時(shí)有必要增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，停止時(shí)要使用直流制動(dòng)功能。
(3)互鎖功能提供更高的安全系數(shù)
V2拖動(dòng)貨梯的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)使轎廂電梯作垂直運(yùn)行時(shí)，電機(jī)一定要與外部機(jī)械抱閘裝置配合使用，以確保變頻器停止輸出時(shí)，箱體不會(huì)出現(xiàn)下墜。因此V2的多功能輸出端子R1B/R1C必須與R2A/R2B串聯(lián)，接至外部機(jī)械制動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)開/關(guān)安全互鎖功能。而且在安裝時(shí)要特別注意變頻器與機(jī)械制動(dòng)的銜接一定要準(zhǔn)確無(wú)誤。
為實(shí)現(xiàn)以上操作需要設(shè)定的參數(shù)見附表:
(4)減速時(shí)失速防止
減速狀態(tài)下，制動(dòng)電阻可將電機(jī)在發(fā)電狀況下反饋給變頻器的能量予以吸收，所以必須將變頻器“減速中失速防止功能設(shè)為無(wú)效”。注意:如果設(shè)定“減速時(shí)失速防止”有效，可能會(huì)引起變頻器無(wú)法在設(shè)定的減速時(shí)間內(nèi)停下。
(5)Autotuning(自學(xué)習(xí))電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)
執(zhí)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)之前，要確定電機(jī)與負(fù)載分離。否則，變頻器在空載試驗(yàn)中觀測(cè)到的電機(jī)參數(shù)與電機(jī)的實(shí)際情況有出入，會(huì)影響電機(jī)的輸出效應(yīng)。
(6)制動(dòng)電阻過(guò)熱保護(hù)
當(dāng)制動(dòng)電阻被頻繁使用時(shí)，可外加電子熱繼電器來(lái)防止制動(dòng)電阻出現(xiàn)過(guò)熱情況，這項(xiàng)功能需設(shè)定相應(yīng)的順序操作電路。
(7)瞬停再起動(dòng)功能
貨梯這類負(fù)載在瞬間停電的狀態(tài)時(shí)，不可使用瞬間停電再起動(dòng)功
能及自動(dòng)復(fù)歸功能。設(shè)定變頻器參數(shù)時(shí)，要將這兩項(xiàng)參數(shù)設(shè)為無(wú)效。
(8)轉(zhuǎn)矩限制功能
可將轉(zhuǎn)矩限制設(shè)定值設(shè)為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出的參考值。
(9)通訊功能
V2除內(nèi)建世界通用的ModbusRTU模式RS485通信端口;另可通過(guò)擴(kuò)展的通信適配卡，與各種通信接口聯(lián)機(jī)，可被接入應(yīng)用總線技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)，電機(jī)的運(yùn)行信息就可以和智能化大廈所有自動(dòng)化信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，方便智能大廈的群控管理。
(10)寬電壓范圍運(yùn)行
V2使用電壓范圍相當(dāng)廣，適用于世界各地使用(特別針對(duì)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)波動(dòng)較大的情形)
3相200V級(jí):200~240VAC+10%/-10%
3相400V級(jí):380~480VAC+10%/-10%
4結(jié)束語(yǔ)
V2低頻時(shí)良好的輸出特性，保證了貨梯轎廂在低速時(shí)起/停平穩(wěn);V2的控頻精度高，使轎廂在各個(gè)軌道位置定位也非常準(zhǔn)確。又更因?yàn)槠鋬?yōu)良的性價(jià)比，使V2頗受貨梯廠歡迎。另外，V2內(nèi)建的通訊功能，可方便的提供給用戶其想要掌控的電梯運(yùn)行信息?？傊浱菅b置在引入V2系列變頻器以后，能以較低的使用成本獲得理想的運(yùn)行效果。
1引言
采用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在異步電動(dòng)機(jī)確定后，通常應(yīng)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電流值(最大值)來(lái)選擇變頻器。當(dāng)運(yùn)行方式不同時(shí)，變頻器容量的計(jì)算方式和選擇方法不同，變頻器應(yīng)滿足的條件也不一樣。選擇變頻器容量時(shí)，變頻器的額定電流是一個(gè)關(guān)鍵量，變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來(lái)選擇。變頻器的運(yùn)行一般有以下幾種方式。
2連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量的計(jì)算
由于變頻器傳給電動(dòng)機(jī)的是脈沖電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大，因此須將變頻器的容量留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊４藭r(shí)，變頻器應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分別為電動(dòng)機(jī)輸出功率、效率(取0.85)、功率因數(shù)(取0.75)、電壓(V)、電流(A)。
K：電流波形的修正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.1)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
ICN：變頻器的額定電流(A)
式中IM如按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流來(lái)選擇變頻器時(shí)，變頻器的容量可以適當(dāng)縮小。
3加減速時(shí)變頻器容量的選擇
變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下，對(duì)于短時(shí)的加減速而言，變頻器允許達(dá)到額定輸出電流的130％～150％(視變頻器容量)，因此，在短時(shí)加減速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以增大；反之，如只需要較小的加減速轉(zhuǎn)矩時(shí)，也可降低選擇變頻器的容量。由于電流的脈動(dòng)原因，此時(shí)應(yīng)將變頻器的最大輸出電流降低10％后再進(jìn)行選定。
4頻繁加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變頻器容量的選定
根據(jù)加速、恒速、減速等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值，按下式確定：
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：變頻器額定輸出電流(A)
I1、I2、…I5：各運(yùn)行狀態(tài)平均電流(A)
t1、t2、…t5：各運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)間
K0：安全系數(shù)(運(yùn)行頻繁時(shí)取1.2，其它條件下為1.1)
5一臺(tái)變頻器傳動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，且多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，即成組傳動(dòng)
用一臺(tái)變頻器使多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于一小部分電機(jī)開始起動(dòng)后，再追加投入其他電機(jī)起動(dòng)的場(chǎng)合，此時(shí)變頻器的電壓、頻率已經(jīng)上升，追加投入的電機(jī)將產(chǎn)生大的起動(dòng)電流，因此，變頻器容量與同時(shí)起動(dòng)時(shí)相比需要大些。
以變頻器短時(shí)過(guò)載能力為150％，1min為例計(jì)算變頻器的容量，此時(shí)若電機(jī)加速時(shí)間在1min內(nèi)，則應(yīng)滿足以下兩式
若電機(jī)加速在1mn以上時(shí)
式中：nT：并聯(lián)電機(jī)的臺(tái)數(shù)
ns：同時(shí)起動(dòng)的臺(tái)數(shù)
PCN1：連續(xù)容量(KVA)PCN1=KPMnT/ηcos
PM：電動(dòng)機(jī)輸出功率
η：電動(dòng)機(jī)的效率(約取0.85)
cosφ：電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)(常取0.75)
Ks：電機(jī)起動(dòng)電流/電機(jī)額定電流
IM：電機(jī)額定電流
K：電流波形正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：變頻器容量(KVA)
ICN：變頻器額定電流(A)
變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，但其中可能有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)隨時(shí)掛接到變頻器或隨時(shí)退出運(yùn)行。此時(shí)變頻器的額定輸出電流可按下式計(jì)算：
式中：IICN：變頻器額定輸出電流(A)
IMN：電動(dòng)機(jī)額定輸入電流(A)
IMQ：最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流(A)
K：安全系數(shù)，一般取1.05～1.10
J：余下的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)
6電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)所需變頻器容量的計(jì)算
通常，三相異步電動(dòng)機(jī)直接用工頻起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為其額定電流的5～7倍，對(duì)于電動(dòng)機(jī)功率小于10kW的電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，可按下式選取變頻器。
I1CN≥IK/Kg
式中：IK：在額定電壓、額定頻率下電機(jī)起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流(A)；
Kg：變頻器的允許過(guò)載倍數(shù)Kg＝1.3～1.5
在運(yùn)行中，如電機(jī)電流不規(guī)則變化，此時(shí)不易獲得運(yùn)行特性曲線，這時(shí)可使電機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內(nèi)進(jìn)行選定。
7大慣性負(fù)載起動(dòng)時(shí)變頻器容量的計(jì)算
通過(guò)變頻器過(guò)載容量通常多為125％、60s或150％、60s。需要超過(guò)此值的過(guò)載容量時(shí)，必須增大變頻器的容量。這種情況下，一般按下式計(jì)算變頻器的容量：
式中：GD2：換算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值(N·m2)
TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N·m)
η，cosφ，nM分別為電機(jī)的效率(取0.85)，功率因數(shù)(取0.75)，額定轉(zhuǎn)速(r/min)。
tA：電機(jī)加速時(shí)間(s)由負(fù)載要求確定
K：電流波形的修正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.10)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
8輕載電動(dòng)機(jī)時(shí)變頻器的選擇
電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載比電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率小時(shí)，多認(rèn)為可選擇與實(shí)際負(fù)載相稱的變頻器容量，但是對(duì)于通用變頻器，即使實(shí)際負(fù)載小，使用比按電機(jī)額定功率選擇的變頻器容量小的變頻器并不理想，這主要是由于以下原因；
1)電機(jī)在空載時(shí)也流過(guò)額定電流的30％～50％的勵(lì)磁電流。
2)起動(dòng)時(shí)流過(guò)的起動(dòng)電流與電動(dòng)機(jī)施加的電壓、頻率相對(duì)應(yīng)，而與負(fù)載轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)，如果變頻器容量小，此電流超過(guò)過(guò)流容量，則往往不能起動(dòng)。
引言：
隨著電力電子學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的迅速發(fā)展，交流傳動(dòng)系統(tǒng)，在寬調(diào)速范圍高穩(wěn)速精度、快速響應(yīng)和四象限運(yùn)行等性能方面也達(dá)到了與直流調(diào)速媲美的效果。尤其是讓變頻器為核心的變頻調(diào)速因其優(yōu)異的調(diào)速性能而被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前，變頻器已邁進(jìn)了高性能、多功能、小型化和廉價(jià)化階段。為便于變頻器的合理使用，本文將對(duì)變頻器容量選擇過(guò)程作簡(jiǎn)略探討。
1、變頻器容量的選擇
變頻器容量的選擇是一個(gè)重要且復(fù)雜的問(wèn)題，要考慮變頻器容量與電動(dòng)機(jī)容量的匹配，容易偏小會(huì)影響電動(dòng)機(jī)有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會(huì)增大，也增加了設(shè)備投資。
1.1變頻器容量選擇的步驟：
變頻器容量選擇可分三步：
（1）了解負(fù)載性質(zhì)和變化規(guī)律，計(jì)算出負(fù)載電流的大小或作出負(fù)載電流圖I=f(t)。
（2）預(yù)選變頻器容量及其他
（3）校驗(yàn)預(yù)選變頻器。必要時(shí)進(jìn)行過(guò)載能力和起動(dòng)能力的校驗(yàn)。若都通過(guò)，則預(yù)選的變頻器容量便選定了；否則從（2）開始重新進(jìn)行，直到通過(guò)為止。
在滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟(jì)。
1.2基于不用電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流下變頻器容量的選擇
一般地說(shuō)，變頻器的容量有三種表示方法：①額定電流；②適配電動(dòng)機(jī)的額定功率。③額定視在功率。不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對(duì)變頻器額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)電動(dòng)機(jī)有可能向變頻器吸收的電流來(lái)決定。通常變頻器的過(guò)載能力有兩種：①1.2倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；②1.5倍的額定電流，可持續(xù)1分鐘；而且變頻器的允許電流與過(guò)程時(shí)間呈反時(shí)限的關(guān)系。如1.2(1.5)倍的額定電流可持續(xù)1min；而1.8(2.0)倍的額定電流，可持續(xù)0.5min。這就意味著：①不論任何時(shí)候向電動(dòng)機(jī)提供在1min（或0.5min）以上的電流都必須在某些范圍內(nèi)。②過(guò)載能力這個(gè)指標(biāo)，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，只有在起動(dòng)（加速）過(guò)程中才有意義，在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際上等同于不允許過(guò)載。
下面討論如何根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流的情況來(lái)選擇變頻器的容量。
1.2.1一臺(tái)變頻器只供一臺(tái)電動(dòng)使用，即一拖一。
在計(jì)算出負(fù)載電流后，還應(yīng)考慮三個(gè)方面的因素：①用變頻器供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流的脈動(dòng)相對(duì)工頻供電時(shí)要大些；②電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求。即是由低頻低壓起動(dòng)，還是額定電壓、額定頻率直接起動(dòng)。③變頻器使用說(shuō)明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)是用該公司的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)測(cè)試出來(lái)的。要注意按常規(guī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電機(jī)在性能上可能有一定差異，故計(jì)算變頻器的容量時(shí)要留適當(dāng)余量。
（1）恒定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算。
由低頻低壓起動(dòng)或由軟起動(dòng)器起動(dòng)，而變頻器只用來(lái)完成變頻調(diào)速時(shí)，要求變頻器的額定電流稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流即可：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—變頻器額定電流，IMN——電動(dòng)機(jī)額定電流。
額定電壓、額定頻率直接起動(dòng)時(shí)，對(duì)三相電動(dòng)機(jī)而言，由電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)可知，起動(dòng)電流是額定電流的5—7倍。因而得用下式來(lái)計(jì)算變頻器的頻定電流。
IFN≥Imst/KFg
式中Imst—電動(dòng)機(jī)在額定電壓，額定頻率時(shí)的起動(dòng)電流。
KFg—變頻器的過(guò)載倍數(shù)
（2）周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算。
很多情況下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載具有周期性變化的特點(diǎn)。顯然，在此情況下，按最小負(fù)載選擇變頻器的容量，將出現(xiàn)過(guò)載，而按最大負(fù)載選擇，將是不經(jīng)濟(jì)的。由此推知，變頻器的容量可在最大負(fù)載與最小負(fù)載之間適當(dāng)選擇，以便變頻器得到充分利用而又不到過(guò)載。
首先作出電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流圖n=Φt)及I=f(t),然后求出平均負(fù)載電流Iav再預(yù)選變頻器的容量，關(guān)于Iav的計(jì)算采用如下公式：
Iav=（I1t1+I2t2+…+Ijtj+…）÷（t1+t2+…+tj+…）
考慮到過(guò)渡過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)從變頻器吸收的電流要比穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)大，而上述Iav沒有反映過(guò)渡過(guò)程中的情況。因此，變頻器的容量按IFN≥（1.1—1.2）Iav修正后預(yù)選（式中，Ij為第j段運(yùn)行狀態(tài)下的平均電流，tj為第j段運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的時(shí)間，同時(shí)若過(guò)渡過(guò)程在整個(gè)工作過(guò)程中占較大比重，則系數(shù)(1.1—1.2)選偏大的值。
（3）非周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算。
這種情形一般難以作出負(fù)載電流圖，可按電動(dòng)機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流計(jì)算變頻器的額定電流，可用該式IFN≥IM(max)/KFg（式中IM(max)）為電動(dòng)機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流，確定。
1.2.2一臺(tái)變頻器同時(shí)供多臺(tái)電動(dòng)機(jī)使用，即一拖多
除了要考慮一拖一的幾種情形外，還可以根據(jù)以下三種情況區(qū)別對(duì)待。
（1）各臺(tái)電動(dòng)機(jī)均由低頻低壓起動(dòng)，在正常運(yùn)行后不要求其中某臺(tái)因故障停機(jī)的電動(dòng)機(jī)重新直接起動(dòng)，這時(shí)變頻器容量按IFN≥IM(max)+ΣIMN，（式中ΣIMN，為其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。IMst(max)為最大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流？
（2）一部分電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，另一部分電動(dòng)機(jī)由低頻低壓起動(dòng)。
除了使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的總電流不超過(guò)變頻器的額定輸出電流之外，還要考慮所有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，即IFN≥(ΣIMst’+ΣIMN’)/KFg，（式中，ΣMisty為所有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)在額定電壓，額定頻率下的起動(dòng)電流總和，ΣIMN為全部電動(dòng)機(jī)額定電流的總和）。
上述是變頻器容量選擇的一般原則和步驟。生產(chǎn)實(shí)際中，還需要針對(duì)具體生產(chǎn)機(jī)制的特殊要求，靈活處理，很多情況下，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或供應(yīng)商提供的建議，采用一些比較實(shí)用的方法。
2、變頻器起動(dòng)加速為能力的校驗(yàn)
