變頻器應(yīng)用選擇及市場發(fā)展趨勢的思考

[摘要] 變頻器的正確選擇對于控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅(qū)動的負(fù)載特性和使用場合，以便正確選擇和使用。

[關(guān)鍵詞] 變頻器 電力電子 選擇

變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機(jī)控制方式以及自動化控制水平三個方面決定的。變頻器是運(yùn)動控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢是：驅(qū)動的交流化，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，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源顯得尤為重要，而得到迅猛的發(fā)展。

一、變頻器的選擇方法及注意事項(xiàng)

由于國產(chǎn)廠家制造變頻器歷史比較短，技術(shù)積累相對較少，所以變頻器的正確選擇對于控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行顯得是非常關(guān)鍵的，選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅(qū)動的負(fù)載特性和適用場合。

1.變頻器的選擇方法。通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面。其總的原則是首先保證可靠地實(shí)現(xiàn)工藝要求，再盡可能節(jié)省資金。變頻器類型的選擇要根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行。對于風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。對于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)械采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器則是比較理想的。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。為了實(shí)現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大變頻器容量的辦法。對于要求精度高、動態(tài)性能好、響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械（如造紙機(jī)械、軋鋼機(jī)等），應(yīng)采用矢量控制高功能型通用變頻器。

大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動機(jī)參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的額定電流要大于普通籠形異步電動機(jī)額定電流，冶金工業(yè)常用的電動機(jī)不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且傳動大多是多電動機(jī)傳動。應(yīng)保證在無故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。

2.注意事項(xiàng)。由于變頻器的類型很多，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場合選擇不同類型的變頻器。在選擇變頻器時因注意以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

(1)單相電動機(jī)不適用變頻器驅(qū)動。

(2)選擇變頻器時應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會造成電動機(jī)的功率因數(shù)和效率都會變壞。因此，用變頻器給電動機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機(jī)的電流增加10％而溫升增加約20％。所以在選擇電動機(jī)和變頻器時，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過高，影響電動機(jī)的使用壽命。

(3)當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電機(jī)時，一定要考慮變頻器到電動機(jī)的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)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，并且變頻器無法保護(hù)電動機(jī)的過流、過載保護(hù)，此時需在每臺電動機(jī)上加熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

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

(5)選擇變頻器時，一定要注意其防護(hù)等級是否與現(xiàn)場的情況相匹配。否則現(xiàn)場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運(yùn)行。驅(qū)動防爆電動機(jī)時，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險場所之外。

二、發(fā)展趨勢

由于變頻器在空調(diào)、電梯、冶金、機(jī)械等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，變頻器的發(fā)展迅速。從空氣動力研究用的變頻控制器到潛艇船舶用的變頻螺旋槳控制器。從風(fēng)機(jī)水泵用的變頻器到家用中央空調(diào)變頻控制器。據(jù)機(jī)械信息研究院的統(tǒng)計，2000年，中國變頻器市場容量接近30億元。其中日本，歐美品牌占據(jù)主導(dǎo)地位，但國內(nèi)生產(chǎn)商經(jīng)過近幾年的高速發(fā)展，業(yè)已占領(lǐng)了很大一部分低端市場。目前變頻器的國內(nèi)電機(jī)配比率仍低于1%，潛在市場巨大，國內(nèi)變頻器市場在未來的5年～10年內(nèi)仍將保持高速發(fā)展。電力電子技術(shù)的發(fā)展，廣闊的市場需求，在城市無功補(bǔ)償、城市電網(wǎng)穩(wěn)壓、有源濾波、直流輸電系統(tǒng)、柔性輸電系統(tǒng)、地鐵與輕軌、電動汽車、風(fēng)力發(fā)電、大功率儲能……通過這場電力電子領(lǐng)域的革命來帶動各行業(yè)的發(fā)展，更方便地服務(wù)于社會，使人類對電能的變換與控制進(jìn)入一個隨心所欲的新時代。

市場的需求，變頻器產(chǎn)業(yè)可能會像汽車產(chǎn)業(yè)一樣成為主要產(chǎn)業(yè)，成為國家工業(yè)支柱及命脈。然而這個市場并不是現(xiàn)成的，需要人們?nèi)ラ_發(fā)。目前，大部分人甚至還沒有認(rèn)識到通過變頻器技術(shù)到底可以實(shí)現(xiàn)些什么。因此我們需要不斷開拓市場，找出最需要這種技術(shù)的地方，并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行應(yīng)用。預(yù)計未來將會出現(xiàn)很多由風(fēng)險資金和企業(yè)家投資的企業(yè)來加入變頻器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，百家爭鳴群雄爭霸的局面將會繼續(xù)，但歷史規(guī)律將會注定只有不斷創(chuàng)新?lián)碛泻诵募夹g(shù)的企業(yè)才能立于不敗之地。

參考文獻(xiàn)：

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