電氣傳動中變頻器應用技術研究

李勃良

【摘? 要】近年來，經(jīng)濟的發(fā)展，促進我國科技水平的提升。我國電子科技技術在歷經(jīng)不斷的前進和突破后，不論是在理論知識還是實際運用中都日趨完備。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。

【關鍵詞】電氣傳動;變頻器;應用技術

引言

隨著市場需求的增長，交流電機和直流電機的交替性時代到來了。直流電機的局限性逐步被社會淘汰。矢量控制技術的延伸給變頻器的性能帶來了更大的提升。達到了技術應用的要求。調(diào)速傳動電力電子技術經(jīng)過不斷的改進和完善，形成了很好的節(jié)能效果和工藝控制功能，廣泛應用到自動化設備中。

1變頻器的組成

變頻器有兩種操作結構，分別為AC-AC和AC-DC-AC，兩種變頻器配置方式將產(chǎn)生不同的功率轉(zhuǎn)換頻率，其中，AC-AC代表直接變頻器;AC-DC-AC代表間接變頻器。變頻器一般由中間電路、變頻器、控制電路和整流器四部分組成，它們將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并發(fā)送控制信號和直流儲備。整流器由單相和三相交流電源連接，產(chǎn)生兩種基本直流電壓，既可控又不可控。該變頻器具有三種主要功能，包括變頻、電流和整流功能。整流后的直流電變更為交流電，從而達到電機的電壓與頻率要求。電機信號電路包括控制電路這一部分，用于監(jiān)控電流和電壓、保障電壓計算和變頻器;線路反饋可用于保護變頻器和整流器，確保正常電壓和頻率，以維持電機運轉(zhuǎn)。濾波電路利用整流器處理的直流電產(chǎn)生至少6倍于電源頻率的脈沖電壓，該脈沖電壓對直流電壓影響最大，可抑制電壓波動，吸收過程紋波電壓。雖然電感器和電容器用于電容目的，但如果器件允許，可以使用電感器，并且可以使用濾波電路來確保電路平穩(wěn)運行。變頻器總結構主要由四部分組成，包括整流器，中間電路，變頻器和控制電路。其中，整流器可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電;中間電路對應備用直流設備;變頻器可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電;控制電路主要是用于在鏈路傳輸信號。由變頻器操作控制的轉(zhuǎn)換過程是AC/AC，首先通過整流器將AC轉(zhuǎn)換為DC;然后通過變頻器，將從中間電路獲得的DC電力轉(zhuǎn)換為AC，并輸出適當電壓。

2電氣傳動中變頻器應用

以某工廠水處理泵房工程位案例，該工程施工全程進行設計、制造、出廠前的試驗、包裝、運輸（含保險）、安裝和現(xiàn)場試驗、試運行和驗收。其中的主要電氣傳動設備包括：測溫測速制動柜、自動化元件和備品備件;立軸混流式水輪機轉(zhuǎn)輪;水輪機自動化元件、專用工器具、備品備件。結合工程地形以及設計要求，該工程需要按照常規(guī)方法選泵，配備不同型號的水泵，使用變頻設備加以控制。并采用變頻設備，通過變速調(diào)節(jié)改變水泵的電流頻率。處理水泵轉(zhuǎn)速、揚程、流量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的變頻，將轉(zhuǎn)速、揚程等進行調(diào)節(jié)。

2.1采用變頻設備進行變速調(diào)節(jié)時，考慮水泵轉(zhuǎn)速下降幅度

原則上不能超過額定轉(zhuǎn)速的百分之三十。提高速率不能超過百分之五。嚴禁超載運行動力機，否則會引起機組振動，造成設備的損壞。例如當水泵單泵額定轉(zhuǎn)速運行時，為了將水泵轉(zhuǎn)速予以降低，變頻設備根據(jù)流量將額定轉(zhuǎn)速由2.453立方米每小時降低到了1.3453立方米每小時。頻率下降了百分之四，輸出電流頻率為34.6赫茲。當水泵轉(zhuǎn)速需要提高時，變頻設備可以相應提高效率，流量可由1.456立方米每小時提高到2.566立方米每小時，流量增加了百分之十一，輸出電流頻率變?yōu)?7.43赫茲。

2.2變頻器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)對于工況的運行具有很好的調(diào)整作用

該項目通過提高和降低泵速確保施工中的用水需求，在所有級別泵站由變頻裝置控制后，可以容易地控制每個步驟泵流量，從而消除排水和中斷電流事故。變頻器使用在節(jié)能，減排和降低成本方面取得了不錯的成績。變頻器的運行還避免了由水錘危害等緊急停泵引起的各種問題，提高了工程運行安全性和穩(wěn)定性。

3變頻器接地過程中需要注意的幾點

3.1對于變頻器的溫度進行計算，需要對工作運行的溫度環(huán)境進行監(jiān)控

變頻器的運行頻率的調(diào)整過程中，可能會產(chǎn)生大量的熱能，這是一個需要注意的問題。溫度超過承受范圍，需要采取相應的措施加以應對。通過對變頻器柜的溫度的計算，針對變化采用相應的變頻柜進行安裝和運行。例如自然冷卻的變頻柜和風冷變頻柜，根據(jù)相應的溫度計算方法，均能計算出變頻柜內(nèi)部的總體消耗功率和變頻柜內(nèi)的空氣流量等參數(shù)，從而對控制溫度提供科學的依據(jù)。

32.針對接地保護

保護性接地能夠防止人、設備等由于電擊所導致的傷害以及損壞接地任何的帶電設備都要進行接保護接地變頻器一定要接至保護地，為了對高泄露電流的相關規(guī)定進行遵守，至少要使用一根不小于十毫米每平方的保護性導線，和電源部分交流電源掉線橫截面相同的保護性導線如果幾臺變頻器在一定程度上需要連接至保護地，需要把每臺的變頻器進行單獨的接至保護地。

3.3針對工作接地

針對電頻器的工作接地是指為滿足電頻器裝置和系統(tǒng)的需要以保證調(diào)頻的精確性而進行的接地。對于變頻器，除了主電路，還需要保證控制回路也能滿足系統(tǒng)工作的需要，以保障電頻器的正常工作運行。

3.4進行變頻器接地的過程中，為了保護人和設備的安全，要做好外界干擾的抑制工作

對于高泄露予以規(guī)定，使用保護性導線，進行電源部分交流電源的保護，在一定程度上幾臺變頻器都需要進行接地保護。針對工作接地，為了滿足變頻器的系統(tǒng)的運行需要，需要控制回路，保證跳頻的精確性。采用的抗干擾對策包括屏蔽干擾源，使用外部信號控制的方法，要求信號線不能超過20米，信號線采用雙芯屏蔽的方法，與主電路線進行分離，不能放在同一個配管內(nèi)，周圍的電子敏感線路也要進行屏蔽。屏蔽罩要可靠接地。使用電抗器進行抗干擾，在變頻器的輸入電流達到較低的諧波分量的時候，可以幫助設備抵抗大量的無功功率。另外，還要定期檢查與變頻器安裝在一個柜內(nèi)的裝置的質(zhì)量屬性，減少噪音的產(chǎn)生。采用電抗器裝置，串聯(lián)接入電路是有效方法。

4關于控制回路的抗干擾對策

4.1關于變頻器的控制回路

變頻器控制回路的工作運行，一般是依靠數(shù)字信號回路和模擬信號回路兩種途徑來溝通外界進行信息傳遞。其中，數(shù)字信號回路控制開關信號，做出對變頻器的開停指令，對變頻器的反正轉(zhuǎn)指令以及其他相關控制內(nèi)容;模擬信號回路主要控制電壓在1一SV范圍之內(nèi)，控制電流在4一20mA范圍之內(nèi)。

4.2關于采取的杭干擾措施

第一是要和變頻器安裝的同一個的變頻柜當中，在安裝的過程中不可以使用一些質(zhì)量差的產(chǎn)品，并且要選擇使用開關來有效的降低噪音第二是要屏蔽干擾源，是抑制干擾的一種非常有效的辦法第三是通過對電抗器的使用，在輸入的電路內(nèi)串聯(lián)接入電抗器的方法能夠有效的抑制比較低的電流。

結語

根據(jù)變頻器工作環(huán)境和接線，電氣傳動過程需要檢查每臺變頻器的功能運行情況，并根據(jù)不同運行要求進行設定，以達到最大效率，最終保證內(nèi)部變頻器可靠、安全運行。

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（作者單位：寶雞市水利水電規(guī)劃勘測設計院）