1、变频器控制方式的合理选用
变频器控制方式是决定变频器性能好坏的关键。目前市场上低压通用变频器品牌很多,包括欧、美、日及国产的共有50 多种。选用变频器时不是价位越高越好,而是按负载特性能满足需求的依据来选择,这样才能量材使用、经济实惠。表1 列出了多种变频器控制方式的参数,以供选用时参考。
2、 转矩控制型变频器的选型及问题
基于调速方便、节能、运行可靠的优点,变频调速器已逐渐替代传统的变极调速、电磁调速和调压调速方式。在推出PWM磁通矢量控制的变频器数年后,1998 年末又推出采用DTC 控制技术的变频器(直接转矩控制变频器)。ABB 公司的ACS600 系列是第一代采用DTC 技术的变频器,它能够采用开环方式准确控制转速和转矩,而且动态和静态指标已优于PWM闭环控制。
直接转矩控制是以测量电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入。该模型每隔25 μs 产生一组精确的转矩和磁通实际值,转矩比较器和磁通比较器设转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的给定值的最佳开关位置。由此可以看出,直接转矩控制变频器是通过对转矩和磁通的测量,调整逆变电路的开关状态,进而调整电机的转矩和磁通,以达到精确控制的目的。
2.1 选型原则
在变频器选型前,先根据机械对转速(最高、最低)和转矩(起动、连续及过载)的要求,确定最大输入功率(即电机的额定功率最小值)。
P=n×T/ 9950 (kW)
式中:P 为机械要求的输入功率(kW),n 为机械转速(转/分),T 为机械最大转矩(N.m)。然后选择电机的极数和额定功率。电机的极数决定同步转速,要求电机的同步转速尽可能覆盖整个调速范围,使连续负载容量高一些。为了充分利用设备潜能,可允许电机短时超出同步速度,但必须小于电机允许的最大速度。转矩取设备在起动、连续运行、过载或最高速等状态下的最大转矩。最后,根据变频器输出功率和额定电流稍大于电机的功率和额定电流来确定变频器的参数和型号。
需要注意的是,变频器的额定容量及参数是针对一定的海拔高度和环境温度而标出的,一般是指在海拔1000m 以下,环境温度低于40℃或25℃。若应用环境超出该规定,在根据变频器参数确定型号之前需要考虑由此因素造成的降容。
2.2 变频器的外部配置及应注意的事项
(1) 选择合适的外部熔断器,以便保护因内部短路对整流元件的损坏。变频器型号确定后,若变频器内部整流回路前没有保护硅元件的快速熔断器,变频器与电源间应配置符合要求的熔断器和隔离开关,而不能采用空气断路器代替熔断器和隔离开关。
(2) 选择变频器的引入和引出电缆。根据变频器的功率选择导线截面合适的三芯或四芯屏蔽动力电缆。尤其是从变频器到电机之间的动力电缆一定要选用屏蔽结构的电缆,且要尽可能短,这样可降低电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超过变频器所允许的输出电缆长度时,电缆的杂散电容将影响变频器的正常工作,为此要配置输出电抗器,控制电缆应采用屏蔽结构电缆。对于变频器的可选件与变频器之间的连接电缆其长度不能超过10 m。
(3) 在输入侧装交流电抗器或EMC 滤波器。根据变频器安装场所的其他设备对电网品质的要求,若变频器工作时影响这些设备正常运行,可在变频器输入侧装交流电抗器或EMC 滤波器,抑制由功率元件通断引起的谐波畸变和传导辐射。若与变频器连接的电网的变压器中性点不接地,则不能选用EMC 滤波器。当变频器采用500 V 以上电压驱动电机时,需在输出侧配置du/dt 滤波器,以抑制逆变输出电压尖峰和电压的变化,保护电机,同时也降低了容性漏电流和电机电缆的高频辐射,以及电机的高频损耗和轴承电流。使用du/dt 滤波器时要注意滤波器上的电压降将引起电机转矩的稍微降低;变频器与滤波器之间电缆长度不能超过3 m。