電氣傳動中變頻器應用技術研究

李旭穎

中色科技股份有限公司蘇州分公司

電氣傳動中變頻器應用技術研究

李旭穎

中色科技股份有限公司蘇州分公司

隨著工業(yè)電氣自動化的發(fā)展，變頻器在現(xiàn)代電氣設備中的應用也越來越廣泛，在確保電氣設備高效、穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著不可替代的作用。基于對變頻器工作原理的研究，在變頻器的運行過程中，應對其應用領域進行深入的了解，并制定具體的維護措施，具體從做好變頻器參數(shù)的設定、控制變頻器運行時間以及檢查變頻器電壓情況等方面入手，保證變頻器能夠在具體應用中取得積極效果?；诖吮疚姆治隽穗姎鈧鲃又凶冾l器應用技術。

電氣傳動；變頻器；應用技術

1、變頻器的工作原理分析

變頻器主要由三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元等組成的。

從上圖可以看出，變頻器的主要部件為三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元。在具體的控制過程中，采取了分層控制的方式，既提高了控制系統(tǒng)的控制效果，同時也簡化了控制流程，使整個控制流程能夠得到有效的優(yōu)化，在具體的控制效果上滿足了實際需要。所以，了解并掌握變頻器的工作原理，對做好變頻器的應用和提高變頻器的應用效果具有重要作用。

2、變頻器的功能作用

2.1 變頻節(jié)能

為了保證生產(chǎn)設備運行的可靠性，一般機械設備如水泵、風機等，在設計配用動力驅動時都留有一定的富余量，當電機不能達到滿負荷運行時，就會產(chǎn)生多余的力矩，并導致相應的有功功率和電能的消耗浪費，這時就需要對電機的轉速進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的轉速調(diào)節(jié)方式主要是通過調(diào)節(jié)閥門和出入口擋板開度來實現(xiàn)的，這種調(diào)節(jié)方式的輸入功率比較大，而且閥門和擋板在截流的過程中還會造成能源的大量消耗。而變頻器則可以根據(jù)流量變化通過產(chǎn)生可變的電壓和頻率，對風機或水泵的轉速進行及時的調(diào)節(jié)，從而滿足不同負荷使用下對轉速的最優(yōu)化控制，并降低啟動電流，從而實現(xiàn)變頻節(jié)能的效果。

2.2 降低線路無功功率損耗

無功功率不僅會使功率因數(shù)和有功功率降低，導致大量電能白白損耗在線路中，造成電能的浪費和設備使用效率的下降，而且無功功率還會導致設備和線路發(fā)熱，使線損增加，設備壽命下降，因此，要提高能源使用效率，必須要設法降低無功損耗。而變頻器可通過內(nèi)部濾波電容的作用，降低無功功率損耗，增加電網(wǎng)的有功功率，從而實現(xiàn)功率因數(shù)補償節(jié)能的作用。

2.3 變頻器的保護功能

變頻器對電機設備的保護主要包括修正保護和停止保護兩類。修正保護是指變頻器在檢知異常狀態(tài)后可自動地進行異常修正動作，如再生過電壓失速防止、電流失速防止；停止保護是指檢測到異常狀態(tài)后自動封鎖電力半導體器件控制信號，使電機停止運行，如再生過電壓切斷、過電流切斷、過熱停電保護等都屬于此類保護類型。變頻器的保護功能在很大程度上保障了電機設備和線路的安全，延長了其使用壽命。

3、電氣傳動中變頻器應用技術

本文主要分析了變頻器在轉速改進中的應用：

某廠新引進了一條瓶裝生產(chǎn)線，注水機部分是從德國進口的產(chǎn)品，瓶輸帶是由臺灣公司生產(chǎn)的。在兩部分的接口處，在生產(chǎn)過程中需要一段輸送帶，使輸送帶能緊跟前一輸送帶的運轉速度，保證注水機的供給。如果注水機減速運轉，會延長停機等待的時間。注水機的進瓶輸送帶為1.5kW的電機傳動，是由0.75kW的電機供給，由三菱變頻器對其進行控制。原來的設計是將注水機的進瓶輸送通過變頻器模擬量進行控制，進瓶速度由注水機的速度決定。但是在生產(chǎn)過程中，由于瓶輸帶與進瓶輸送帶并沒有同時跟進，在兩段輸送中有一段會出現(xiàn)瓶子孔雀，導致注水機降速和停機頻繁發(fā)生，影響了生產(chǎn)的效率。經(jīng)過實踐分析發(fā)現(xiàn)，由于注水機的進瓶輸送帶會比瓶輸送帶的動率要大，導致注水機的啟動速度較快。如果將瓶輸送帶的頻率信號電源調(diào)高，在注水機的進瓶輸送帶低速運行或者停止運行時，會增加輸送帶與瓶子底部的摩擦，與生產(chǎn)工藝的要求不符合。因此，基于這種情況，該廠做了如下改進方法，如圖1所示：

圖1 控制輸送帶運轉速度改進圖

經(jīng)過改造，在瓶子出現(xiàn)空缺時，進瓶輸送帶會以最高的速度去追趕注水機輸送帶的進瓶速度，這樣就能夠解決瓶子短缺問題。同時，由于注水機進瓶速度并非一定處于最高的運轉速度，其模擬的輸出量也不一定是最大的，因此，進瓶輸送帶可以不以最高的速度去追趕，只需要在最短時間內(nèi)在傳輸帶上放滿瓶子即可，這樣不僅能保證進瓶輸送帶與注水機輸送帶進瓶速度的統(tǒng)一性，還能減少輸送帶與瓶子底部的磨損。在改造中，該廠通過三段速度與電流控制的轉換，對控制輸送帶的轉速進行調(diào)整和優(yōu)化。通過實踐表明，變頻器的整體運轉比較穩(wěn)定，也減少了注水機停機、降速故障的發(fā)生頻率，提高了該廠的生產(chǎn)效率。同時，在改造中不需要更換設備元器件，也減少了設備更新的成本支出，提高了該廠的經(jīng)濟效益。

4、變頻器的維護

4.1 做好變頻器參數(shù)的設定

基于變頻器的自身特性和控制規(guī)律，變頻器在安裝完成之后，需要對參數(shù)進行有效的設定。不但要根據(jù)運行需要設定參數(shù)，同時還要保證參數(shù)設定符合變頻器的運行規(guī)律，提高變頻器的運行效果。因此，做好變頻器的參數(shù)設定，是變頻器維護的重要措施，對變頻器的維護和功能保護具有重要作用。

4.2 檢查變頻器電壓情況，避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)

變頻器在運行過程中，對電壓有較高的要求。電壓過載和欠電壓是兩種比較明顯的故障形式，對變頻器的穩(wěn)定運行非常不利。因此，在變頻器維護過程中，應加強運行電壓的控制，保證變頻器的運行電壓能夠達到平穩(wěn)要求，避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)。

總之，變頻技術在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用，其變頻調(diào)速的性能逐漸優(yōu)化，而且其高效節(jié)能的特點在節(jié)能減排的現(xiàn)在社會中更是為各行各業(yè)所青睞，因此需要進一步加強研究。

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