danfoss變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)
danfoss變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)
丹佛斯danfoss變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。
Danfoss丹佛斯變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。
Danfoss丹佛斯變頻器采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流為額定電流6~7倍,因此,將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長)。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩;對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負(fù)載起動(dòng)。
丹佛斯變頻器,變頻器頻率下降時(shí)*成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此,在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動(dòng)??梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn),有自動(dòng)進(jìn)行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。
Danfoss丹佛斯變頻器的作用
變頻節(jié)能
變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí),都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí),如果流量要求減小,通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。
電動(dòng)機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速,并降低啟動(dòng)電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率,該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個(gè)過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速用,又叫變頻調(diào)速器。對(duì)于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對(duì)波形進(jìn)行整理,可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價(jià)格的15--20倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”,故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”,即:變頻器。
變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。一臺(tái)1.5匹的空調(diào)自身耗電算下來也有20-30W,相當(dāng)于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運(yùn)行,具有節(jié)電功能,是事實(shí)。但是他的前提條件是:
*,大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載;
第二,裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持);
第三,長期連續(xù)運(yùn)行。
這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。除此之外,無所謂節(jié)不節(jié)電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運(yùn)行節(jié)能,就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委,你會(huì)巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應(yīng)用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。
功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能
無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱,更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中,設(shè)備使用效率低下,浪費(fèi)嚴(yán)重,使用變頻調(diào)速裝置后,由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用,從而減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。
軟啟動(dòng)節(jié)能
電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊,而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高,啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大,對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后,利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始,zui大值也不超過額定電流,減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求,延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。
從理論上講,變頻器可以用在所有帶有電動(dòng)機(jī)的機(jī)械設(shè)備中,電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí),電流會(huì)比額定高5-6倍的,不但會(huì)影響電機(jī)的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)在電機(jī)選型上會(huì)留有一定的余量,電機(jī)的速度是固定不變,但在實(shí)際使用過程中,有時(shí)要以較低或者較高的速度運(yùn)行,因此進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)、補(bǔ)償功率因素、通過改變?cè)O(shè)備輸入電壓頻率達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的,而且能給設(shè)備提供過流、過壓、過載等保護(hù)功能。
變頻器組成
變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。
整流單元:將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
高容量電容:存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的電能。
逆變器:由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān),將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。
控制器:按設(shè)定的程序工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。
Danfoss丹佛斯變頻器控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380~650V,輸出功率為0.75~400kW,工作頻率為0~400Hz,它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。
1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式
其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時(shí),由于輸出電壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出zui大轉(zhuǎn)矩減小。另外,其機(jī)械特性終究沒有直流電動(dòng)機(jī)硬,動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高,低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。
電壓空間矢量(SVPWM)控制方式
它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,一次生成三相調(diào)制波形,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn),即引入頻率補(bǔ)償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時(shí)定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環(huán),以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到*。
矢量控制(VC)方式
矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流;It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法,求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī),分別對(duì)速度,磁場兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個(gè)分量,經(jīng)坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測,系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。
直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式
1985年,德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前,該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算;它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
矩陣式交—交控制方式
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流電路需要大的儲(chǔ)能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行,系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實(shí)質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實(shí)現(xiàn)的。具體方法是:
——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實(shí)現(xiàn)無速度傳感器方式;
——自動(dòng)識(shí)別(ID)依靠的電機(jī)數(shù)學(xué)模型,對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別;
——算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制;
——實(shí)現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào),對(duì)逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。
矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms),很高的速度精度(±2%,無PG反饋),高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%);同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,尤其在低速時(shí)(包括0速度時(shí)),可輸出150%~200%轉(zhuǎn)矩。
變頻器歷史
變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無級(jí)調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。
20世紀(jì)60年代以后,電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級(jí)產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要。
20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速的研究得到突破,20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實(shí)現(xiàn)。
20世紀(jì)80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的 VVVF變頻器技術(shù)實(shí)用化,商品投入市場,得到了廣泛應(yīng)用。 zui早的變頻器可能是日本人買了英國研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢,產(chǎn)品迅速搶占市場。
步入21世紀(jì)后,國產(chǎn)變頻器逐步崛起,現(xiàn)已逐漸搶占市場。
Danfoss丹佛斯變頻器分類
單元串聯(lián)型變頻器
這是近幾年才發(fā)展起來的一種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設(shè)計(jì),由于采用功率單元相互串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名,可直接驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī),無需輸出變壓器,更不需要任何形式的濾波器。
整套變頻器共有18個(gè)功率單元,每相由6臺(tái)功率單元相串聯(lián),并組成Y形連接,直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。每臺(tái)功率單元電路、結(jié)構(gòu)*相同,可以互換,也可以互為備用。
變頻器的輸入部分是一臺(tái)移相變壓器,原邊Y形連接,副邊采用沿邊三角形連接,共18副三相繞組,分別為每臺(tái)功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分,每部分具有6副三相小繞組,之間均勻相位偏移10度。
Danfoss丹佛斯變頻器的特點(diǎn)如下:
① 采用多重化PWM方式控制,輸出電壓波形接近正弦波。
② 整流電路的多重化,脈沖數(shù)多達(dá)36,功率因數(shù)高,輸入諧波小。
③ 模塊化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊,維護(hù)方便,增強(qiáng)了產(chǎn)品的互換性。
④ 直接高壓輸出,無需輸出變壓器。
⑤ 極低的dv/dt輸出,無需任何形式的濾波器。
⑥ 采用光纖通訊技術(shù),提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性。
⑦ 功率單元自動(dòng)旁通電路,能夠?qū)崿F(xiàn)故障不停機(jī)功能。
隨 著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,促進(jìn)了電氣傳動(dòng)的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速,計(jì)算機(jī)數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機(jī) 變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能,改善生產(chǎn)工藝流程,提高產(chǎn)品質(zhì)量,以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其率,高功率因數(shù),以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動(dòng)性 能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外*為zui有發(fā)展前途的調(diào)速方式。
以前的高壓變頻器,由可控硅整流,可控硅逆變等器件構(gòu)成,缺點(diǎn)很多,諧波大, 對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)都有影響。近年來,發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器,性能優(yōu)異,可以實(shí) 現(xiàn)PWM逆變,甚至是PWM整流。不僅具有諧波小,功率因數(shù)也有很大程度的提高。
按變換的環(huán)節(jié)分類
(1)交-直-交變頻器,則是先把工頻交流通過整流器變成直流,然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流,又稱間接式變頻器,是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。
(2)可分為交-交變頻器,即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流,又稱直接式變頻器
按直流電源性質(zhì)分類
(1)電壓型變頻器
電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容,負(fù)載的無功功率將由它來緩沖,直流電壓比較平穩(wěn),直流電源內(nèi)阻較小,相當(dāng)于電壓源,故稱電壓型變頻器,常選用于負(fù)載電壓變化較大的場合。
(2)電流型變頻器
電流型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié),緩沖無功功率,即扼制電流的變化,使電壓接近正弦波,由于該直流內(nèi)阻較大,故稱電流源型變頻器(電流型)。電流型變頻器的特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場合。
按主電路工作方法
電壓型變頻器、電流型變頻器
按照工作原理分類
可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等
按照開關(guān)方式分類
可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器
按照用途分類
可以分為通用變頻器、高性能變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。此外,變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類,按控制方式分類,按主開關(guān)元器件分類,按輸入電壓高低分類。
按變頻器調(diào)壓方法
PAM變頻器是一種通過改變電壓源Ud 或電流源Id的幅值進(jìn)行輸出控制的。
PWM變頻器方式是在變頻器輸出波形的一個(gè)周期產(chǎn)生個(gè) 脈沖波個(gè)脈沖,其等值電壓為正弦波,波形較平滑。
按工作原理分
U/f控制變頻器(VVVF控制)、SF控制變頻器(轉(zhuǎn)差頻率控制)、VC控制變頻器(Vectory Control 矢量控制)
按電壓等級(jí)分類
高壓變頻器、中壓變頻器、低壓變頻器
按電壓性質(zhì)分類
交流變頻器、直流變頻器、
日常維護(hù)
操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn),具有電工操作常識(shí)。在對(duì)變頻器日常維護(hù)之前,必須保證設(shè)備總電源全部切斷;并且在變頻器顯示*消失的3-30分鐘(根據(jù)變頻器的功率)后再進(jìn)行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓,改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境,定期清除變頻器內(nèi)部灰塵,通過加強(qiáng)設(shè)備管理zui大限度地降低變頻器的故障率。
(1)冷卻風(fēng)扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱zui嚴(yán)重的器件,其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)排出,一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh~40kh。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為3~5年就要更換一次風(fēng)扇,避免因散熱不良引發(fā)故障。
(2)濾波電容
中間電路濾波電容:又稱電解電容,該電容的作用:濾除整流后的電壓紋波,還在整流與逆變器之間起去耦作用,以消除相互干擾,還為電動(dòng)機(jī)提供必要的無功功率,要承受極大的脈沖電流,所以使用壽命短,因其要在工作中儲(chǔ)能,所以必須長期通電,它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會(huì)加速其電解液的干涸,直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次,一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。
(3)防腐劑的使用
因一些公司的生產(chǎn)特性,各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大,致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞(包括變頻器)。#p#分頁標(biāo)題#e#
為了解決以上問題可安裝一套空調(diào)系統(tǒng),用正壓新鮮風(fēng)來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對(duì)電路板上元器件的腐蝕,還可要求變頻器生產(chǎn)廠家對(duì)線路板進(jìn)行防腐加工,維修后也要噴涂防腐劑,有效地降低了變頻器的故障率,提高了使用效率。
在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器,定期送電,帶電機(jī)工作在2hz 的低頻約10分鐘,以確保變頻器工作正常。
使用與保養(yǎng)變頻器的注意事項(xiàng)
物理環(huán)境
1)工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件,極易受到工作溫度的影響,產(chǎn)品一般要求為0~55℃,但為了保證工作安全、可靠,使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地,控制在40℃以下。在控制箱中,變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部,并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求,不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
2)環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí),變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,其絕緣性能就會(huì)大大降低,甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí),必須在箱中增加干燥劑和加熱器。
3)腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大,不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等,而且還會(huì)加速塑料器件的老化,降低絕緣性能,在這種情況下,應(yīng)把控制箱制成封閉式結(jié)構(gòu),并進(jìn)行換氣。
4)振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí),會(huì)引起電氣接觸不良。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外,還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。
電氣環(huán)境
1)防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻,周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波,這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此,柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng),應(yīng)該選用金屬外殼,屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地,除此之外,各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜,且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾,往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無法工作,導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息
2)防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護(hù),但是,如果輸入端高電壓作用時(shí)間長,會(huì)使變頻器輸入端損壞。因此,在實(shí)際運(yùn)用中,要核實(shí)變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時(shí)要有穩(wěn)壓設(shè)備,否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。
接地
變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段,變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好,接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于2mm2,長度應(yīng)控制在20m以內(nèi)。變頻器的接地必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開,不能共地。信號(hào)輸入線的屏蔽層,應(yīng)接至E(G)上,其另一端絕不能接于地端,否則會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng),使系統(tǒng)振蕩不止。變頻器與控制柜之間應(yīng)電氣連通,如果實(shí)際安裝有困難,可利用銅芯導(dǎo)線跨接。
防雷
在變頻器中,一般都設(shè)有雷電吸收網(wǎng)絡(luò),主要防止瞬間的雷電侵入,使變頻器損壞 。但在實(shí)際工作中,特別是電源線架空引入的情況下,單靠變頻器的吸收網(wǎng)絡(luò)是不能滿足要求的。在雷電活躍地區(qū),這一問題尤為重要,如果電源是架空進(jìn)線,在進(jìn)線處裝設(shè)變頻避雷器(選件),或有按規(guī)范要求在離變頻器20m的遠(yuǎn)處預(yù)埋鋼管做接地保護(hù)。如果電源是電纜引入,則應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng),以防雷電竄入破壞設(shè)備。實(shí)踐表明,這一方法基本上能夠有效解決雷擊問題。
變頻器供電系統(tǒng)的諧波治理與無功功率補(bǔ)償
隨著變頻器的廣泛應(yīng)用,變頻器供電系統(tǒng)的諧波治理與無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。變頻器供電電源按傅立葉級(jí)數(shù)可以分解為基波有功電流,基波無功電流,諧波和間諧波電流。
基波無功電流占用電網(wǎng)容量;導(dǎo)致網(wǎng)壓波動(dòng);在供配電設(shè)施產(chǎn)生熱損耗;降低了供配電設(shè)施運(yùn)行可靠性。
諧波和間諧波的集膚效應(yīng)使輸電線等效截面積變小,線路損耗增加;鐵芯中附加高頻渦流損耗;諧波和間諧波電流導(dǎo)致網(wǎng)壓波形畸變和輻射干擾,引起同一電網(wǎng)下其它負(fù)載出力減小,損耗增加,甚至誤動(dòng)作。
變頻器用量較大的車間,用電容器直接進(jìn)行無功力率補(bǔ)償雖然可以大副度降低基波無功電流,但是必然出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。這時(shí),供電電流和電容器電流中諧波和間諧波電流大副度增加,電容器由于超溫和過壓而損壞,供電變壓器溫升加大。為避免諧波電流大副度增加,電容器由于超溫和過壓而損壞,供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大,諧波治理與無功功率補(bǔ)償必須同時(shí)進(jìn)行。
從基波無功電流,諧波和間諧波電流的危害上可看出:采用就地諧波治理與無功功率補(bǔ)償可以獲得zui大的效益,根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),采用就地諧波治理與無功功率補(bǔ)嘗,一年或一年半時(shí)間即可從節(jié)能中回收全部投資。
變頻器供電系統(tǒng)的諧波治于是與無功功率補(bǔ)償方法
根據(jù)變頻器分類,變頻器供電系統(tǒng)的就地諧波治理與無功功率補(bǔ)償裝置分為:
含各次濾波器的TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置;6%電抗的TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置固定投入各次濾波器的裝置,由于有源濾波器技術(shù)和價(jià)格的原因,目前還難在國內(nèi)推廣。
交-直-交電流型變頻器
電網(wǎng)通過可控硅三相全控橋給變頻器供電,功率因數(shù)角約等于控制角a。供電電流包含6±1次諧波(K=1、2、3…),并且在直流電流無脈動(dòng)的理想情況下,n次諧波電流含量是基波電流的1/n。實(shí)際上,直流電流脈動(dòng)導(dǎo)致五次諧波和七次諧波含量增加,大于七次諧波的高次諧波含量減少。就地實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功功率補(bǔ)嘗是安裝含各次濾波器的TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置。裝置中計(jì)算機(jī)根據(jù)基波無功功率投入一定數(shù)量的五次、七次、十一次和十三次濾波器。濾波器對(duì)基波呈容性,補(bǔ)償基波無功功率;濾波器對(duì)諧波呈現(xiàn)很小的電感,濾除各次諧波無功功率。
交-交變頻器
電網(wǎng)通過可控硅三相可逆整流橋給變頻器供電,功率因數(shù)很低。從電電流不僅包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),還在諧波附近出現(xiàn)間隔為變頻器輸出頻率的間諧波。用五次、七次、十一次和十三次濾波器可以濾除諧波,但是濾波器器對(duì)一些間諧波呈容性,必然產(chǎn)生間諧波放大現(xiàn)象。
來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
就地實(shí)現(xiàn)諧波、間諧波治理和無功功率補(bǔ)償是安裝6%電抗的TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置。特點(diǎn)是對(duì)五次和五次以上諧波和間諧波都呈感性,沒有諧波放大現(xiàn)象。對(duì)五次、七次諧波和五次、七次諧波附近的間諧也有一定的濾波效果。
交-直-交電壓型變頻器
電網(wǎng)通過三相二極管整流橋給變頻器供電,功率因數(shù)大于0.97。由于二極管整流橋僅在網(wǎng)壓峰頂開通,對(duì)電容器充電,電流波形是導(dǎo)通角較窄的尖鋒。供電電流包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),諧波含量隨進(jìn)線電抗和直流濾波電抗的電感量增加而減少。一般來說,加電抗器后五次諧波、七次諧波十一次諧波和十三次諧波仍然占40%、35%、25%和20%。
對(duì)供電變壓器還有其它感性負(fù)載的場合,可以安裝含各次濾波器的TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置;對(duì)幾乎全是交-直-交電壓型變頻器的車間由于不需要補(bǔ)償基波無功功率需要濾除諧波無功功率,應(yīng)安裝固定投入各次濾波器的裝置。為了防止輕載過補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)電壓的提升,該濾波器應(yīng)該具有提供的基波容性抗器應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮諧波發(fā)熱和過壓問題。
danfoss變頻器控制電路故障分析
給異步電動(dòng)機(jī)供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò),稱為控制回路,控制電路由頻率,電壓的運(yùn)算電路,主電路的電壓,電流檢測電路,電動(dòng)機(jī)的速度檢測電路,將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路,以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路等組成。無速度檢測電路為開環(huán)控;在控制電路增加了速度檢測電路,即增加速度指令,可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行更的閉環(huán)控制。
(1)運(yùn)算電路將外部的速度,轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流,電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
(2)電壓、電流檢測電路為與主回路電位隔離檢測電壓,電流等。
(3)驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路,它與控制電路隔離,控制主電路器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。
(4)I/O電路使變頻更好地人機(jī)交互,其具有多信號(hào)(比如運(yùn)行多段速度運(yùn)行等)的輸入,還有各種內(nèi)部參數(shù)(比如電流,頻率,保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等)的輸入。
(5)速度檢測電路將裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測器(TG、PLG等)的信號(hào)設(shè)為速度信號(hào),送入運(yùn)算回路,根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
(6)保護(hù)電路檢測主電路的電壓、電流等。當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí),為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓,電流值。
danfoss變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)