變頻器概述

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

變頻器功能作用

1、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)配用動力驅(qū)動時(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)到動力驅(qū)動要求外，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。

2、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。

3、軟啟動節(jié)能

1）電機(jī)硬啟動對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動時(shí)對擋板和閥門的損害極大，對設(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功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，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。

2）從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機(jī)的機(jī)械設(shè)備中，電動機(jī)在啟動時(shí)，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機(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、補(bǔ)償功率因素。

變頻器基本組成

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)動交流電動機(jī)。

變頻器參數(shù)設(shè)置

變頻器的設(shè)定參數(shù)較多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象，因此，必須對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)定。

1、控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

2、最低運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會增大，也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

3、最高運(yùn)行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400Hz，高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對普通電機(jī)來說，其軸承不能長時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

4、載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。

5、電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

6、跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí);在控制壓縮機(jī)時(shí)，要避免壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)。

變頻器控制電路接線

變頻器的控制電路大體可分為模擬和數(shù)字兩種.

1、控制電路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主回路，強(qiáng)電回路（含200V繼電器程序回路）分開布線。

2、由于控制電路的頻率輸入信號是微小電流，所以在接點(diǎn)輸入的場合，為了防止接觸不良，微小信號接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)并聯(lián)的節(jié)點(diǎn)或使用雙生接點(diǎn)。

3、控制回路的接線一般選用0.3～0.75平方米的電纜。

變頻器應(yīng)用領(lǐng)域

1、變頻器在化工工作的運(yùn)用

變頻器運(yùn)用到自動獲取液化氣體系設(shè)備改造上，處理了對電網(wǎng)沖擊大，人工操作的繁瑣，而最主要的是節(jié)能節(jié)約用電以及結(jié)束自動化獲取液化氣體系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)月可節(jié)約用電40%左右，照此計(jì)算半年就可以回收本錢，作用十分明顯。

2、變頻器在塑膠機(jī)械上的運(yùn)用

在塑料商品的出產(chǎn)進(jìn)程中，由于塑料的特性，商品的規(guī)范繁復(fù)和出產(chǎn)技術(shù)的請求不一樣，所以，很多的本地都需要對出產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行調(diào)速，跟著電力電子技術(shù)的靈敏展開，變頻調(diào)速的技術(shù)現(xiàn)已老到，變頻器已廣泛運(yùn)用在國民經(jīng)濟(jì)各工作當(dāng)中，它的滑潤的無級調(diào)速，高可靠性，高精度，而且節(jié)約電能，可以前進(jìn)自動化水對等利益，在一定的程度上前進(jìn)了塑膠機(jī)械的自動化水平，推動了塑膠行業(yè)的發(fā)展。

3、變頻器造紙機(jī)械上的運(yùn)用

造紙公司是高能耗公司每噸紙所耗電能在500度以上，電能消耗十分嚴(yán)重，從設(shè)備和類型看50%以上為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，而這些設(shè)備如今基本上是選用閥門或擋板來調(diào)度風(fēng)量或液體流量的，很多的能量消耗在閥門或擋板上，選用變頻器進(jìn)行調(diào)度，可以很多減少損耗，節(jié)約電能經(jīng)濟(jì)利益十分明顯，值得公司大力推廣。

4、變頻器在注塑機(jī)節(jié)能中運(yùn)用

注塑機(jī)是對各種塑料進(jìn)行加熱、融熔、攪拌、增壓后，將塑料流體寫入模具控內(nèi)，結(jié)束工件一次注塑成型的設(shè)備，它的工序進(jìn)程基本是一樣的，大致可分為7個(gè)工序進(jìn)程：鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂針每一個(gè)工序都需要不一樣的壓力和流量，也就是說被加工的工件不都是在最大壓力或流量下工作的，其壓力和流量是靠壓力比例閥和流量比例閥來調(diào)度的，通過調(diào)整壓力或流量比例閥的打開度來控制壓力和流量大小。

可是，油泵電機(jī)在恒速工作、各工序中油泵的輸入功率并沒有多大改動，若用變頻器來調(diào)度電機(jī)（油泵）的轉(zhuǎn)速，來結(jié)束對壓力和流量的調(diào)度，這么既經(jīng)濟(jì)又有用。

5、變頻器在鍋爐變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用

（1）變頻器在鍋爐變頻調(diào)速的鼓（引）風(fēng)控制體系

為了提高鍋爐風(fēng)量的控制水平，又能抵達(dá)節(jié)能的作用，選用變頻調(diào)速方法對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)度，是首選的方案。由于，運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)可根據(jù)用汽量的改動，隨時(shí)調(diào)整鼓（引）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少了噪音對環(huán)境的污染（電機(jī)均工作于額定轉(zhuǎn)速以下，風(fēng)的噪音隨之降低），對前進(jìn)工業(yè)清洗水平起到一定的作用。由于鼓（引）風(fēng)機(jī)長時(shí)間低于額定轉(zhuǎn)速的狀況之下工作，電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸承不易損壞，延長了運(yùn)用壽數(shù)，電機(jī)的發(fā)熱量也減少了，修補(bǔ)量降低，停機(jī)時(shí)間減少，節(jié)約了很多的維修費(fèi)用。

（2）變頻調(diào)速器在油田采油井油機(jī)中的運(yùn)用

其一、變頻器具有軟起動功用，起動時(shí)電流較小，對電網(wǎng)沖擊小，起動時(shí)能耗大為降低。

其二、引進(jìn)變頻器控制，可結(jié)束設(shè)備上、下行程自動辨認(rèn)然后控制抽油機(jī)上、下行程的電機(jī)工作頻率分別可調(diào)，以改動抽油機(jī)上、下行程的工作速度。亦可對變頻器能耗制動進(jìn)行精確控制，以使變頻器更適應(yīng)當(dāng)工作工況。加上抽油機(jī)沖次的恣意調(diào)節(jié)，可運(yùn)用抽油機(jī)的抽汲參數(shù)對不一樣油進(jìn)而言更趨合理，當(dāng)調(diào)節(jié)適當(dāng)時(shí)，可前進(jìn)泵的充溢系數(shù)，減少泵的漏失，然后前進(jìn)泵效抵達(dá)增產(chǎn)目的。

（3）變頻器在中央空調(diào)冷卻泵上的運(yùn)用

中央空調(diào)基本工作原理為選用壓縮機(jī)強(qiáng)逼制冷循環(huán)，將建筑物中的熱量通過冷媒（通常為水）轉(zhuǎn)移到制冷劑中，通過冷卻塔再將熱量轉(zhuǎn)移到大氣中，其間循環(huán)水的冷卻泵和冷凍泵所消耗的能量約占總耗能的60%。空調(diào)設(shè)備均按規(guī)劃工況的最大制冷量來考慮的，絕大大都的時(shí)間在低負(fù)荷情況下工作，因此，運(yùn)用變頻器進(jìn)行驅(qū)動將節(jié)約很多的能量。