【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 直流電壓中，含有電源 6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。 （ 3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到 3相 交流輸出。以電壓型 PWM 逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形。 控制電路 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。 （ 1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 （ 2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 （ 3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 （ 4）速度檢測(cè)電路 :以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (tg、 plg 等 )的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 5）保護(hù)電路 :檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 變頻器的應(yīng)用 變頻器除了可以用來(lái)改變交流電源的頻率之外，還可以用來(lái)改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。在該應(yīng)用環(huán)境下，最典型的變 頻器結(jié)構(gòu)是三相二級(jí)電壓源變頻器。該變頻器通過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和 脈沖寬度調(diào)制 （ PWM）來(lái)控制各相電壓。 另外，變頻器還可以在航空航天業(yè)中。例如：飛機(jī)上的電力設(shè)備通常需要400Hz 的交流電，而地面上使用的交流電一般為 50Hz 或 60Hz。因此，當(dāng)飛機(jī)停在地面上時(shí)，需要使用變頻器將地面上的 50Hz 或 60Hz 的交流電變?yōu)?400Hz 的交流電供飛機(jī)使用。 變頻器選型 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通 斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 — 直 — 交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。 變頻器選型 變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 1) 采用變頻的目的；恒壓控制 或恒流控制等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 12 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2) 變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。 3) 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題； ；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。 II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力。 ；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。 4) 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧 波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 5) 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6) 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 變頻器控制原理圖設(shè)計(jì) 1) 首先確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境； 。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn) 品一般要求為 0～ 55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在 40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安裝要求，絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 II. 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個(gè)問(wèn)題會(huì)比較突出。 。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕 元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 IV. 振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F(xiàn)這樣的問(wèn)題。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開(kāi)關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。 V. 電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜 內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變 頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 13 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 2) 變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法； 。這樣減小了電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源。 II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機(jī)全部用穿線管屏蔽。 ，其最小距離為 500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng) 距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按 90度角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線分開(kāi)走線，即使在控制柜中也要如此。 IV. 與變頻器有關(guān)的模擬信號(hào)線最好選用屏蔽雙絞線，動(dòng)力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊(cè)。 3) 變頻器控制原理圖 ：電抗器的作用是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)變頻器的容量大小來(lái)決定是否需要加電抗器；濾 波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當(dāng)變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護(hù)功能，但缺相保護(hù)卻并不完美，斷路器在主回路中起到過(guò)載，缺相等保護(hù)，選型時(shí)可按照變頻器的容量進(jìn)行選擇。可以用變頻器本身的過(guò)載保護(hù)代替熱繼電器。 II. 控制回路：具有工頻變頻的手動(dòng)切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時(shí)可以手動(dòng)切工頻運(yùn)行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。 4) 變頻器的接地 變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo) 線的截面不小于 4mm，長(zhǎng)度不超過(guò) 5m。變頻器的接地應(yīng)和動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。 變頻器應(yīng)用場(chǎng)合 空調(diào)負(fù)載類 寫(xiě)字樓、商場(chǎng)和一些超市、廠房都有中央空調(diào)，在夏季的用電高峰，空調(diào)的用電量很大。在炎熱天氣，北京、上海、深圳空調(diào)的用電量均占峰電 40%以上。因而用變頻裝置，拖動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的冷凍泵、冷水泵、風(fēng)機(jī)是一項(xiàng)非常好的節(jié)電技術(shù)。目前，全國(guó)出現(xiàn)不少專做空調(diào)節(jié)電的公司，其中主要技術(shù)是變頻調(diào)速節(jié)電。 破碎機(jī)類負(fù)載 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 14 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 冶金礦山、建材應(yīng)用不少破碎機(jī)、球磨機(jī)，該類負(fù)載采用變頻后效果顯著。 大型窯爐煅燒爐類負(fù)載 冶金、建材、燒堿等大型工業(yè)轉(zhuǎn)窯（轉(zhuǎn)爐）以前大部分采用直流、整流子電機(jī)、滑差電機(jī)、串級(jí)調(diào)速或中頻機(jī)組調(diào)速。由于這些調(diào)速方式或有滑環(huán)或效率低，近年來(lái)，不少單位采用變頻控制，效果極好。 壓縮機(jī)類負(fù)載 壓縮機(jī)也屬于應(yīng)用廣泛類負(fù)載。低壓的壓縮機(jī)在各工業(yè)部門都普遍應(yīng)用，高壓大容量壓縮機(jī)在鋼鐵（如制氧機(jī)）、礦山、化肥、乙烯都有較多應(yīng)用。采用變頻調(diào)速，均帶來(lái)啟動(dòng)電流小、節(jié)電、 優(yōu)化設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。 變頻器遠(yuǎn)程控制新技術(shù)領(lǐng)域 該系統(tǒng)由一般以下幾部分組成： ； 2.“數(shù)據(jù)鏈”及數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)； ； 、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)； 的售后服務(wù)系統(tǒng) (建設(shè)中） 中央控制中心 這是該系統(tǒng)的核心部分，收集并儲(chǔ)存各數(shù)據(jù)鏈傳回的終端運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，并由值班人員實(shí)時(shí)監(jiān)控各終端的運(yùn)行狀態(tài)；這發(fā)出控制指令的起點(diǎn)，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心，全部的技術(shù)支持平臺(tái)，是系統(tǒng)的“大腦”。充分利用現(xiàn)代科技手段、依靠軟件研發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)各類控制與服務(wù)功能。 “數(shù)據(jù)鏈”及數(shù)據(jù)交換系統(tǒng) 這是系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和控制指令的傳輸通道，也是系統(tǒng)的“神經(jīng)”，終端數(shù)據(jù)信息傳輸模塊是它的“神經(jīng)末梢”。也是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行必備的基礎(chǔ)條件。通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)架構(gòu)的公眾通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)前端數(shù)據(jù)采集、傳輸、到中央控制中心、控制指令發(fā)送到執(zhí)行端的雙向鏈接，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。 呼叫應(yīng)答系統(tǒng) 變頻器生產(chǎn)商、經(jīng)銷商、應(yīng)用系統(tǒng)集成商、普通用戶、會(huì)員用戶在尋求技術(shù)問(wèn)題的解答、產(chǎn)品需求、項(xiàng)目需求、維護(hù)等服務(wù)時(shí)，可通過(guò)網(wǎng)上在線語(yǔ)音、文字和手機(jī)的交流及互動(dòng)的通訊系統(tǒng)。充分利用 現(xiàn)代通訊手段及大眾廣為熟悉的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)信息互換。 實(shí)時(shí)監(jiān)視、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng) 系統(tǒng)值守人員通過(guò)數(shù)據(jù)鏈建立起來(lái)的用戶端與中央控制中心的鏈接，為用戶提供每天 24小時(shí)，每年 365天的“全天候”、“全時(shí)段”實(shí)時(shí)在線專業(yè)服務(wù)。使用現(xiàn)代科技手段高效地、準(zhǔn)確地把握最前端的變頻器運(yùn)行動(dòng)態(tài)。 變頻器維護(hù)保養(yǎng) 由于電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器改型換代速度也比較快， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 15 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 不斷推出新型產(chǎn)品，性能不斷提高，功能不斷充實(shí)、增強(qiáng)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售的變頻器品牌比較多，如 Danfoss、 ABB、 SIEMENS、 GE、 Schneider、 FRENIC 等等，國(guó)產(chǎn)變頻器品牌比較多，雖然種類繁多，但功能及使用上卻基本類似?？偟膩?lái)講，其使用、維護(hù)保養(yǎng)及故障處理方法是基本相同的。在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器受周圍的溫度、濕度、振動(dòng)、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性