淺談變頻器的教學(xué)

馮叢叢

摘 要：變頻器實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的無極調(diào)速，所以應(yīng)用變頻器最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能，而節(jié)能省材是當(dāng)今世界產(chǎn)品的主流，其廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)、恒壓供水、風(fēng)機(jī)水泵行業(yè)等。本文結(jié)合作者的實(shí)踐探索，提出要讓職業(yè)院校的學(xué)生學(xué)會(huì)、掌握變頻器這門專業(yè)課，授課教師可從以下幾個(gè)方面著手：學(xué)會(huì)電動(dòng)機(jī)與變壓器，了解常用電力半導(dǎo)體器件及其應(yīng)用，打牢變頻器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)；充分了解變頻器的結(jié)構(gòu)，深刻理解其工作原理，是學(xué)好變頻器的保障；扎實(shí)掌握通用變頻器的參數(shù)設(shè)定及功能選擇，通過應(yīng)用進(jìn)行鞏固；靈活運(yùn)用，進(jìn)行綜合訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：變頻器 電機(jī)調(diào)速 變壓變頻 頻率設(shè)定

隨著微機(jī)技術(shù)的日新月異、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代調(diào)速控制理論的長足進(jìn)步，通用變頻器不僅用于一般性能的節(jié)能調(diào)速控制，而且已經(jīng)用于高性能、高轉(zhuǎn)速、大容量調(diào)速控制方面。變頻器作為一種智能調(diào)速“元件”，以其多功能、高可靠性和明顯的節(jié)能效果迅速廣泛地應(yīng)用于各種大型自動(dòng)化生產(chǎn)線和各類電動(dòng)機(jī)控制上。如何讓職業(yè)院校的學(xué)生學(xué)會(huì)、掌握變頻器這門專業(yè)課，授課教師可從以下幾個(gè)方面著手。

一、學(xué)會(huì)電動(dòng)機(jī)與變壓器，了解常用電力半導(dǎo)體器件及其應(yīng)用，打牢變頻器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

電動(dòng)機(jī)與變壓器根據(jù)學(xué)生實(shí)際就業(yè)的需要，以模塊化教學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與技能訓(xùn)練相結(jié)合，內(nèi)容涵蓋了各種變壓器與各種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理、控制方法、常見故障等，其中變壓器變壓原理的學(xué)習(xí)、三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式與調(diào)速原理的學(xué)習(xí)，了解到變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，這些為變頻器學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

另外，在中小功率通用變頻器中使用最多的是半導(dǎo)體三極管V、雙極型晶體管BJT和絕緣柵雙極晶體管IGBT三種。在大中功率通用變頻器中使用最多的是集成門極換流晶閘管IGCT、GTO及IGBT三種。要想了解變頻器的工作原理，首先應(yīng)該了解變頻器的核心器件——電力半導(dǎo)體器件的一些基礎(chǔ)知識(shí)。

二、充分了解變頻器的結(jié)構(gòu)，深刻理解其工作原理，是學(xué)好變頻器的保障

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻調(diào)速器與外界的聯(lián)系基本上分三部分：主線路接線端，包括接工頻電網(wǎng)的輸入端（R、S、T），接電動(dòng)機(jī)的頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的輸出端（U、V、W）；控制端子以及控制面板。教師可以借助車間的設(shè)備，使學(xué)生身臨其境，充分了解變頻器結(jié)構(gòu)，為下一步的接線練習(xí)打好基礎(chǔ)。

變頻器是通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。它靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。在各種異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，目前效率最高、性能最好的系統(tǒng)是變壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。變頻裝置必須在改變輸出頻率的同時(shí)改變輸出電壓的幅值，才能滿足對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本要求。變壓變頻是通過SPWM控制技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于這一部分抽象知識(shí)的學(xué)習(xí)，教師要借助多媒體手段、動(dòng)畫演示等方法，變抽象為形象、具體，使學(xué)生較好地理解變頻器工作原理，并明確變壓器變壓原理及電動(dòng)機(jī)調(diào)速中變頻調(diào)速在變頻器中的應(yīng)用。

三、扎實(shí)掌握變頻器的參數(shù)設(shè)定及功能選擇，通過應(yīng)用進(jìn)行鞏固

在使用變頻器之前，需要根據(jù)變頻器用戶的要求，設(shè)置、選擇或修改變頻器的運(yùn)行參數(shù)及功能。最常用的是通過操作面板設(shè)定和選擇，包括運(yùn)行頻率的設(shè)定、運(yùn)行頻率范圍的設(shè)定，還可以用微機(jī)設(shè)置通用變頻器的參數(shù)和功能。要使變頻器正常工作，要解決的問題首先是如何啟動(dòng)和停止變頻器，其次是如何升速和降速及多段速控制。在這一章重點(diǎn)掌握變頻器的多段速控制，它可通過對(duì)多個(gè)端子組合選擇頻率指令實(shí)現(xiàn)。

在這一章節(jié)的學(xué)習(xí)中，我們采用多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)演示及實(shí)物教學(xué)，更注重學(xué)生的動(dòng)手操作。通過反復(fù)遞進(jìn)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)掌握通用變頻器的參數(shù)設(shè)定及功能選擇。

四、靈活運(yùn)用，進(jìn)行綜合訓(xùn)練，深刻理解由通用變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)

學(xué)生在掌握了變頻器的參數(shù)設(shè)定及功能選擇后，教師給出控制要求，由學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中使學(xué)生深刻理解電動(dòng)機(jī)的多段速控制是如何實(shí)現(xiàn)的，通過實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的操作技能。在教學(xué)中可以設(shè)置諸如“學(xué)習(xí)目標(biāo)”“例題說明”“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”“拓展視野”等欄目，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中鞏固知識(shí)，取得更好的學(xué)習(xí)效果。

五、小結(jié)

最后，我們建議學(xué)生學(xué)好變頻器應(yīng)該采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，注重學(xué)生的動(dòng)手操作實(shí)踐，只有把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目中去才能有所提高，以便更好地適應(yīng)社會(huì)和科技發(fā)展對(duì)人才的需要。

（作者單位：山東龍口礦業(yè)集團(tuán)高級(jí)技工學(xué)校）