變頻調速系統設計中的問(wèn)題探討

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)負荷變化，生產(chǎn)季節變化等，機泵負荷也不是恒定不變的，有時(shí)變化范圍還是很大的，有些發(fā)電廠(chǎng)由于調峰需要，晝夜負荷變化也較大，而且機泵負荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對流量變化較大的機泵負荷采用變頻調速效果是顯而易見(jiàn)的，而且負荷變化范圍越大，節能效果越好。

　　5.2 高次諧波

　　變頻器產(chǎn)生的高次諧波，會(huì )引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，而且是電網(wǎng)有效容量越小，變頻器容量越大，這種影響越嚴重。這種對電網(wǎng)的污染，會(huì )使電力電容、電抗器、變壓器容易發(fā)熱，并產(chǎn)生電磁諧振，電動(dòng)機、發(fā)電機產(chǎn)生附加損耗，繼電器產(chǎn)生誤動(dòng)作等。各國對電壓畸變和諧波控制都有相應的規定，我國GB12668-90中規定，電壓畸變率小于10%，任何奇次諧波均不超過(guò)5%，任何偶次諧波均不超過(guò)2%。使用變頻器后，在電網(wǎng)局部會(huì )超過(guò)國標，所以一定要采取相應的措施。

　　5.3 電動(dòng)機選擇

　　由于變頻的載波頻率較高，電動(dòng)機繞組要承受較高的沖擊電壓。另外電動(dòng)機效率下降，轉速下降后產(chǎn)生的冷卻效果降低，這些都是應該注意的。所以變頻調速后，包括變頻器和電動(dòng)機損壞情況較多。如條件允許，可采用YTSP和YSG系列變頻調速專(zhuān)用電動(dòng)機。

　　由通用變頻器構成的交流調速傳動(dòng)系統普遍采用標準異步電動(dòng)機，采用PWM變頻器對異步電動(dòng)機供電時(shí)，定子電流中不可避免的含有高次諧波，電動(dòng)機空載運行時(shí)的功率因數和效率將會(huì )更低，負載運行時(shí)的鐵損也會(huì )有所增加。額定負載下電動(dòng)機的電流增加約8%，溫升增高20%左右，這對于長(cháng)時(shí)間工作在滿(mǎn)載或接近滿(mǎn)載狀態(tài)下的電動(dòng)機而言是不可忽視的問(wèn)題，故應適當加大電動(dòng)機容量，以防溫升過(guò)高，影響電動(dòng)機的使用壽命。

　　通用的標準鼠籠異步電動(dòng)機的散熱能力是按額定轉速下且進(jìn)行自扇風(fēng)冷考慮的，當恒轉矩負載下電動(dòng)機調速運行時(shí)，其發(fā)熱不變但低速下的散熱能力變差了，可采用另加恒速冷卻風(fēng)扇的辦法或采用較高絕緣等級的電動(dòng)機。

　　5.4 變頻器的外部配置及應注意的問(wèn)題

　?。?） 選擇合適的外部熔斷器，以便保護因內部短路對整流元件的損壞。變頻器的型號確定后，若變頻器內部整流回路前沒(méi)有保護硅元件的快速熔斷器，變頻器與電源之間應配置符合要求的熔斷器和隔離開(kāi)關(guān)，不能用空氣斷路器代替熔斷器和隔離開(kāi)關(guān)。

　?。?） 選擇變頻器的引入和引出電纜。根據變頻器的功率選擇導線(xiàn)截面合適的三芯或四芯屏蔽動(dòng)力電纜。尤其是從變頻器到電機之間的動(dòng)力電纜一定要選用屏蔽結構的電纜，且要盡可能短, 這樣可降低電磁輻射和容性漏電流。當電纜長(cháng)度超過(guò)變頻器所允許的輸出電纜長(cháng)度時(shí), 電纜的雜散電容將影響變頻器的正常工作，為此要配置輸出電抗器。對于控制電纜，尤其是I/0信號電纜也要用屏蔽結構的。對于變頻器的可選件與變頻器之間的連接電纜其長(cháng)度不得超過(guò)10m。

　?。?） 在輸入側裝交流電抗器或EMC濾波器。根據變頻器安裝場(chǎng)所的其它設備對電網(wǎng)品質(zhì)的要求, 若變頻器工作時(shí)已影響這些設備正常運行, 可在變頻器輸入側裝交流電抗器或EMC濾波器, 來(lái)抑制由功率元件通斷引起的諧波畸變和傳導輻射。若與變頻器連接的電網(wǎng)的變壓器中性點(diǎn)不接地，則不能選用EMC濾波器。當變頻器用500V以上電壓驅動(dòng)電機時(shí), 需在輸出側配置dv/dt濾波器, 以抑制逆變輸出電壓尖峰和電壓的變化, 有利于保護電機, 同時(shí)也降低了容性漏電流和電機電纜的高頻輻射, 以及電機的高頻損耗和軸承電流。使用dv/dt濾波器時(shí)要注意濾波器上的電壓降將引起電機轉矩的稍微降低;變頻器與濾波器之間電纜長(cháng)度不得超過(guò)3m。

　　6 結束語(yǔ)

　　變頻調速系統的設計應結合系統的靜動(dòng)態(tài)指標, 以負載的機械特性為設計主要參數，在注重變頻器控制方式的選擇及變頻器的選擇的基礎上, 解決變頻調速系統設計中的實(shí)際問(wèn)題, 以使所設計的變頻調速系統具有高的靜動(dòng)態(tài)指標和高的性能價(jià)格比。