摘要 本文針對變頻器運行過程中存在的諧波問題，負(fù)載匹配問題和發(fā)熱問題進(jìn)行了分析，并提出了應(yīng)對的解決方案。 關(guān)鍵詞 變頻器 諧波負(fù)載 匹配 1.前言 目前， 通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。隨著通用變頻器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，暴露出來的問題也越來越多，主要有以下幾方面: （1） 諧波問題 （2） 變頻器負(fù)載匹配問題 （3） 發(fā)熱問題 這些問題己經(jīng)引起了有關(guān)管理部門和廠礦的注意，并制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2.諧波問題及其對策 通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變器部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形。對于雙極性調(diào)制的變頻器，其輸出電壓波形展開式為: n- 諧波的次數(shù)n=1,3,5......; al- 開 關(guān) 角，i=1,2,3......N/ 2; Ed -變 頻 器直流側(cè)電壓; N- 載 波 比。 可以看出，通用變頻器的輸出電壓中確實含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機(jī)出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制。 可采用以下對策: （1） 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗。通常情況下，電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用。這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。當(dāng)電源容量相對變頻器容量越小時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越小;電源容量相對變頻器容量越大時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越大。對于三菱FR F540系列變頻器，當(dāng)電源內(nèi)阻為4%時，可以起到很好的諧波抑制作用。所以選擇變頻器供電電源變壓器時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。 （2） 安裝電抗器。安裝電抗器實際上從外部增加變頻器供電電源的內(nèi)阻抗。在變頻器的交流側(cè)安裝交流電抗器或在變頻器的直流側(cè)安裝直流電抗器，或同時安裝，抑制諧波電流。 （3） 變壓器多相運行。通用變頻器的整流部分是六脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。如果應(yīng)用變壓器的多相運行，使相位角互差300加Y,L,△一△組合的兩個變壓器構(gòu)成相當(dāng)于12脈波的效果，則可減小低次諧波電流28%，起到了很好的諧波抑制作用。 （4） 調(diào) 節(jié)變 頻器的載波比。從（1）,（2）,（3）式可以看出，只要載波比足夠大，較低次諧波就可以被有效地抑制，特別是參考波幅值與載波幅值小于1時，13次以下的奇數(shù)諧 波不再出現(xiàn)。 （5） 專用濾波器。該專用濾波器用于檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，并產(chǎn)生一個與諧波電流幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，可以非常有效地吸收諧波電流。 3.負(fù)載匹配問題及其對策 生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性是復(fù)雜的，大體分為三種類型:恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。針對不同的負(fù)載類型，應(yīng)選擇不同類型的變頻器。 3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)矩均保持恒定。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。 摩擦類負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，所以變頻器應(yīng)選擇那些具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，并且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。位能 式 負(fù) 載一般要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四項限運行能力的變頻器。 3.2風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載 風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是目前工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最多的設(shè)備，雖然泵和風(fēng)機(jī)的特性多種多樣，但是主要以離心泵和離心風(fēng)機(jī)應(yīng)用為主，通用變頻器在這類負(fù)載上的應(yīng)用最多。變頻器具體設(shè)計時，按上式計算結(jié)果，進(jìn)行適當(dāng)修正，在變頻器起動時不發(fā)生過流跳閘和變頻器減速時不發(fā)生過電壓跳閘的情況下，選擇最短時間。 3.3恒功率負(fù)載 恒功率負(fù)載是指轉(zhuǎn)矩大體與轉(zhuǎn)速成反比的負(fù)載，如卷取機(jī)、開卷機(jī)等。利用變頻器驅(qū)動恒功率負(fù)載時，應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的，通?？紤]在某個轉(zhuǎn)速點以下采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而在高于該轉(zhuǎn)速點時才采用恒功率調(diào)速方式。我們通常將該轉(zhuǎn)速點稱為基頻，該點對應(yīng)的電壓為變頻器輸出額定壓。 4.發(fā)熱問題及其對策 變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%0為了保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進(jìn)行散熱，通常采用以下方法: （1） 采用風(fēng)扇散熱:變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器的箱體內(nèi)部散熱帶走，風(fēng)扇不能正常工作，應(yīng)立即使變頻器停止運行。 （2） 降低安裝環(huán)境溫度:變頻器內(nèi)含電子元、電解電容等，溫度對其壽命影響比較大。通用變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求在10"C "-50℃之間為采取措施盡可能降低變頻器運行溫度，變頻器的使用壽命會延長，性能也比較穩(wěn)定。