變頻調速器的基礎知識

2021-04-07 03:00:20 字數 2966 閱讀 5732

變頻器在除錯與使用過程中經常遇到的問題

1.)其中過電壓現象最為常見。 過電壓產生後,變頻器為了防止內部電路損壞,其過電壓保護功能將動作,使變頻器停止執行,導致裝置無法正常工作。

因此必須採取措施消除過電壓,防止故障的發生。由於變頻器與電機的應用場合不同,產生過電壓的原因也不相同,所以應根據具體情況採取相應的對策。

2、)過電壓的產生與再生制動所謂變頻器的過電壓,是指由於種種原因造成的變頻器電壓超過額定電壓,集中表現在變頻器直流母線的直流電壓上。正常工作時,變頻器直流部電壓為三相全波整流後的平均值。

若以380v線電壓計算,則平均直流電壓ud=1.35u線=513v。在過電壓發生時,直流母線上的儲能電容將被充電,當電壓上公升至700v左右時,(因機型而異)變頻器過電壓保護動作。

造成過電壓的原因主要有兩種:電源過電壓和再生過電壓。

電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現在大部分變頻器的輸入電壓最高可達460v,因此,電源引起的過電壓極為少見。本文主要討論的問題是再生過電壓。

產生再生過電壓主要有以下原因:當大gd2(飛輪力矩)負載減速時變頻器減速時間設定過短;電機受外力影響(風機、牽伸機)或位能負載(電梯、起重機)下放。由於這些原因,使電機實際轉速高於變頻器的指令轉速,也就是說,電機轉子轉速超過了同步轉速,這時電機的轉差率為負,轉子繞組切割旋轉磁場的方向與電動機狀態時相反,其產生的電磁轉矩為阻礙旋轉方向的制動轉矩。

所以電動機實際上處於發電狀態,負載的動能被「再生」成為電能。再生能量經逆變部續流二極體對變頻器直流儲能電容器充電,使直流母線電壓上公升,這就是再生過電壓。因再生過電壓的過程中產生的轉矩與原轉矩相反,為制動轉矩,因此再生過電壓的過程也就是再生制動的過程。

換句話說,消除了再生能量,也就提高了制動轉矩。如果再生能量不大,因變頻器與電機本身具有20%的再生制動能力,這部分電能將被變頻器及電機消耗掉。若這部分能量超過了變頻器與電機的消耗能力,直流迴路的電容將被過充電,變頻器的過電壓保護功能動作,使執行停止。

為避免這種情況的發生,必須將這部分能量及時的處理掉,同時也提高了制動轉矩,這就是再生制動的目的。

3、)過電壓的防止措施: 由於過電壓產生的原因不同,因而採取的對策也不相同。對於在停車過程中產生的過電壓現象,如果對停車時間或位置無特殊要求,那麼可以採用延長變頻器減速時間或自由停車的方法來解決。

所謂自由停車即變頻器將主開關器件斷開,讓電機自由滑行停止。如果對停車時間或停車位置有一定的要求,那麼可以採用直流制動(dc制動)功能。直流制動功能是將電機減速到一定頻率後,在電機定子繞組中通入直流電,形成乙個靜止的磁場。

電機轉子繞組切割這個磁場而產生乙個制動轉矩,使負載的動能變成電能以熱量的形式消耗於電機轉子迴路中,因此這種制動又稱作能耗制動。在直流制動的過程中實際上包含了再生制動與能耗制動兩個過程。這種制動方法效率僅為再生制動的30-60%,制動轉矩較小。

由於將能量消耗於電機中會使電機過熱,所以制動時間不宜過長。而且直流制動開始頻率,制動時間及制動電壓的大小均為人工設定,不能根據再生電壓的高低自動調節,因而直流制動不能用於正常執行中產生的過電壓,只能用於停車時的制動。對於減速(從高速轉為低速,但不停車)時因負載的gd2(飛輪轉矩)過大而產生的過電壓,可以採取適當延長減速時間的方法來解決。

其實這種方法也是利用再生制動原理,延長減速時間只是控制負載的再生電壓對變頻器的充電速度,使變頻器本身的20%的再生制動能力得到合理利用而已。至於那些由於外力的作用(包括位能下放)而使電機處於再生狀態的負載,因其正常執行於制動狀態,再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉,因此不可能採用直流制動或延長減速時間的方法。再生制動與直流制動相比,具有較高的制動轉矩,而且制動轉矩的大小可以跟據負載所需的制動力矩(即再生能量的高低)由變頻器的制動單元自動控制。

因此再生制動最適用於在正常工作過程中為負載提供制動轉矩。

4、)再生制動的方法:

1. 能量消耗型:這種方法是在變頻器直流迴路中併聯乙個制動電阻,通過檢測直流母線電壓來控制乙個功率管的通斷。在直流母線電壓上公升至700v左右時,功率管導通,將再生能量通入電阻,以熱能的形式消耗掉,從而防止直流電壓的上公升。

由於再生能量沒能得到利用,因此屬於能量消耗型。同為能量消耗型,它與直流制動的不同點是將能量消耗於電機之外的制動電阻上,電機不會過熱,因而可以較頻繁的工作。

2. 併聯直流母線吸收型:適用於多電機傳動系統(如牽伸機),在這個系統中,每台電機均需一台變頻器,多台變頻器共用乙個網側變流器,所有的逆變部並接在一條共用直流母線上。這種系統中往往有一台或數台電機正常工作於制動狀態,處於制動狀態的電機被其它電動機拖動,產生再生能量,這些能量再通過併聯直流母線被處於電動狀態的電機所吸收。

在不能完全吸收的情況下,則通過共用的制動電阻消耗掉。這裡的再生能量部分被吸收利用,但沒有回饋到電網中。

3. 能量回饋型:能量回饋型的變頻器網側變流器是可逆的,當有再生能量產生時,可逆變流器將再生能量回饋給電網,使再生能量得到完全利用。但這種方法對電源的穩定性要求較高,一旦突然停電,將發生逆變顛覆。

五.應用中需要注意的幾個問題

隨著通用變頻器市場的日益繁榮,變頻器及其附屬裝置的安裝、除錯、日常維護及維修工作量劇增,針對造成以上問題的原因,從應用環境、電磁干擾與抗干擾、電網質量、電機絕緣等方面進行分析。

1.工作環境問題在變頻器實際應用中,由於國內客戶除少數有專用機房外,大多為了降低成本,將變頻器直接安裝於工業現場。工作現場一般是灰塵大、溫度高,在南方還有濕度大的問題。

對於線纜行業還有金屬粉塵,在陶瓷、印染等行業還有腐蝕性氣體和粉塵,在煤礦等場合,還有防爆的要求等等。因此必須根據現場情況做出相應的對策。

2 變頻器的安裝設計基本要求

(1) 變頻器應該安裝在控制櫃內部。(2) 變頻器最好安裝在控制櫃內的中部;變頻器要垂直安裝,正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風、進風的大元件。(3) 變頻器上、下部邊緣距離控制櫃頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距,應該大於300mm。

櫃內安裝變頻器的基本要求(4) 如果特殊使用者在使用中需要取掉鍵盤,則變頻器面板的鍵盤孔,一定要用膠帶嚴格密封或者採用假面板替換,防止粉塵大量進入變頻器內部。(5) 對變頻器要進行定期維護,及時清理內部的粉塵等。(6) 其它的基本安裝、使用要求必須遵守使用者手冊上的有關說明;如有疑問請及時聯絡相應廠家技術支援人員。

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