變頻器如何選型

  工業(yè)控制中經(jīng)常使用工業(yè)變頻器，如何為這些運(yùn)動(dòng)電機(jī)選擇合適的變頻器是一個(gè)被大家較為關(guān)注的問題。這個(gè)問題，應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，被控制的對(duì)象，速度要求的范圍，穩(wěn)態(tài)速度精度，轉(zhuǎn)矩要求，以及現(xiàn)場(chǎng)布線情況來進(jìn)行要求。在生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性之間進(jìn)行一個(gè)平衡。

  變頻器的選型依據(jù)是按照變頻器的工作電流特性曲線包括負(fù)載電流曲線這一原則作為依據(jù)的。定性的來說，從電壓匹配，電流匹配，轉(zhuǎn)矩匹配上進(jìn)行選型。這就要求我們隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電情況有一個(gè)徹底的了解，對(duì)用電電壓的等級(jí)，電壓的波形質(zhì)量進(jìn)行的了解，以保證變頻器能夠正常的工作，其次，要對(duì)負(fù)載有一定的認(rèn)知，負(fù)載的性能曲線決定了變頻器的應(yīng)用方法，普通的離心泵變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符，深水泵則需要更大的電流。

  工程上的經(jīng)驗(yàn)是，使用的電機(jī)功率多大，就是使用多大功率的變頻器，一般為了留出余量，會(huì)使用稍微大規(guī)格的變頻器。若現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)需要頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)，則必須要安裝制動(dòng)電阻，制動(dòng)電阻的大小應(yīng)該依據(jù)功率的大小選定。若工廠的環(huán)境比較惡劣，粉塵較大，散熱比較困難，可以選擇水冷式的變頻器，這樣可以有效的防止模塊的炸裂，此外有效的降低了噪聲。若是需要做老化測(cè)試的設(shè)備，可以考慮使用四象限的產(chǎn)品，有效的降低功率損耗。若現(xiàn)場(chǎng)有單獨(dú)的直流電，可以只使用純逆變的模組節(jié)約投入。此外，在大功率的變頻器進(jìn)線端，必須加入電抗器，這樣既可以改善輸入設(shè)備的電能質(zhì)量，也可以提高設(shè)備的功率因數(shù)。

  此外，根據(jù)變頻器的功能可以選擇不同精度的控制電機(jī)，一般的工業(yè)電機(jī)為交流感應(yīng)電機(jī)，可以使用恒壓控制或者恒流控制，根據(jù)電機(jī)類型的不同，使用的設(shè)備也不完全一樣。根據(jù)電機(jī)的控制目的不同可以選擇的變頻器功能也不盡相同。

  在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 對(duì)一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。

  在一些精度要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行一系列測(cè)試后然后選型，甚至對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器也提出了一定的要求。總而言之，因事因地制宜，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)狀況選擇不同的電機(jī)和變頻器是一條不變的準(zhǔn)則。

這兩種變換電路在本質(zhì)功能上屬于不同的電路結(jié)構(gòu)，兩者各有不同特點(diǎn)。對(duì)于交交變頻器，省去了直流的中間環(huán)節(jié)，但是開關(guān)管的數(shù)量并沒有降低，往往一個(gè)橋臂需要的開關(guān)管的數(shù)量會(huì)增加一倍，這種電路結(jié)構(gòu)常見于超大功率的低速調(diào)節(jié)電路。其的缺點(diǎn)是輸出的電源頻率必須小于電網(wǎng)頻率的1/3或者1/2，否者輸出的電壓波形畸變很大，故適合電機(jī)低速的場(chǎng)合。的研究中，矩陣式的電流結(jié)構(gòu)得到了越來越多的關(guān)注，但是，這種電路結(jié)構(gòu)的問題在于控制的復(fù)雜性，往往需要復(fù)雜的調(diào)制策略。

  另外一種通用性較強(qiáng)的電路結(jié)構(gòu)是交直交的主電路結(jié)構(gòu)，從工作方式上又可以分為電壓型和電流型結(jié)構(gòu)，前者的使用范圍較為廣泛。

  其特點(diǎn)是：中間為電解電容儲(chǔ)存提供母線電壓，前級(jí)采用二極管不控整流，簡(jiǎn)單可靠，逆變采用三相PWM調(diào)制(目前調(diào)制算法是空間電壓矢量)。由于采用了一定容量的電解電容，所以直流母線電壓穩(wěn)定，此時(shí)只要控制好逆變IGBT的開關(guān)順序(輸出相序、頻率)和占空比(輸出電壓大小)，就可以獲得非常優(yōu)越的控制特性。

  采用電壓型交直交變頻器這種整流變頻裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、諧波含量少、定轉(zhuǎn)子功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)異特點(diǎn)，可以明顯地改善雙饋發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量，并且該結(jié)構(gòu)通過直流母線側(cè)電容完全實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的分離。電壓型交直交變頻器的雙饋發(fā)電機(jī)定子磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)機(jī)功率點(diǎn)跟蹤的發(fā)電機(jī)有功和無功的解耦控制，是目前變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)代表方向。

  為了適應(yīng)不同的電網(wǎng)工作狀況，對(duì)變頻器提出了更多的要求，為了適應(yīng)不同的電網(wǎng)電壓的要求，有些變頻器會(huì)在電路結(jié)構(gòu)中加入直流占波部分，將電壓按照電機(jī)的工況要求進(jìn)行升壓，比如加入boost電路。在電網(wǎng)噪聲比較大的情況下，為了保證電路的正常使用，會(huì)加入前段的濾波電路。