【文章內(nèi)容簡介】 模擬技術(shù)、以及控制硬件及固件的進(jìn)步等。 變頻器的基本組成 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)。 變頻器的工作原理 主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。 [11]電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“ 整流器 ”，吸收在 變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 圖 2— 2 變頻器工作原理圖 9 水泵電機(jī)多采用三相異步電動機(jī)，而其轉(zhuǎn)速公式為： 60 (1 )fnsp?? 式 () 式中： f 表示電源頻率， p 表示電動機(jī)極對數(shù)， s 表示轉(zhuǎn)差率。 從上式可知，三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法有： (l) 改變電源頻率 (2) 改變電機(jī)極對數(shù) (3) 改變轉(zhuǎn)差率 由式 () 可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻 率 f 成 正比，只要改變頻 率 f 即 可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0 ～ 50Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。但是，單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導(dǎo)致電機(jī)運行性能惡化。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進(jìn)了變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用。 改變電機(jī)極對數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機(jī)， 是有級調(diào)速，而且級差比較大，即變速時轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機(jī)器。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為了保證其較大的調(diào)速范圍一般采用串級調(diào)速的方式，其最大優(yōu)點是它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過于復(fù)雜，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗，且成本高而影響它的推廣價值。 變頻器的特點 變頻器具有過壓、欠壓、過流、過載、短路、失速等自動保護(hù)功能。能實現(xiàn)電機(jī)軟起動，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長設(shè)備使用壽命。 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個特點 : (1)節(jié)能：變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使 整個供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可 達(dá) 35%— 60% ，這一特點已被廣大用戶所認(rèn)識并帶來效益 (2)占地面積小，投人少，效率高：設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊占地面積少維護(hù)方便維護(hù)費用低投資省安裝快如僅供幾棟居民樓生活用水的小型供水設(shè)備在樓梯間樓梯下幾平方米的地方即可安裝。 (3)配置靈活，功能齊全，自動化程度高。 (4)由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后 只需一個低位水箱原來也有將水質(zhì)污染降到最低限度。 (5)通過通信控制，可以實現(xiàn)無人值守，節(jié)省了人力物力 。 10 變頻器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定 是操作模式選擇，變頻器的操作模式可以用外部信號操作，也可以用PU(旋鈕、 RUN 鍵 )操作。任何一種操作模式都可固定或組合使用。我們恒壓系統(tǒng)采用了“ 2”只能執(zhí)行外部操作。 上限頻率設(shè)置成 50Hz。 下限頻率設(shè)置成 25Hz。 加速時間設(shè)置成 3s。 減速時間設(shè)置成 3s。 啟動頻率設(shè)置為 10Hz。 是擴(kuò)展功能顯示選擇，“ 0”僅顯示基本功能，“ 1”顯示全部參數(shù)，因為本系統(tǒng)用到很多端口，所以選擇“ 1”。 是運行旋轉(zhuǎn)方向選擇，“ 0”正轉(zhuǎn)，：“ 1”反轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)僅抽水，所以選擇“ 0”。 是選擇操作面板顯示數(shù)據(jù)選擇，“ 0”輸出頻率“ 1”輸出電流“ 100”停止中設(shè)定頻率 /運行中輸出頻率。本系統(tǒng)要頻率，所以選擇“ 0”。 RL 端子功能選擇，系統(tǒng)中要用到復(fù)位，所以設(shè)置為“ 10”： RES 復(fù)位。 是 05V， 010V 選擇，我們采用 05V 輸出的壓力傳感器，所以設(shè)置為 “ 0”： DC 05V 輸入。 變頻器的功能 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)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運行時，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。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，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。 電動機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速，并降低啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（ DC），這個過程叫整流。把直流電（ DC）變換為交流電（ AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“ inverter” (逆變器 )。一般逆變 器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機(jī)調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進(jìn)行整理，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的 15－－ 20 倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“ inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“ inverter”，即：變頻器。 變頻不是到處可以省電，有不少場合用變 頻并不一定能省電。 作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的 35%）。一臺 匹的空調(diào)自身耗電算下來也有 2030W,相當(dāng)于一盞長明燈 . 變頻器在工頻下運行，具有節(jié)電功能，是 11 事實。但是他的前提條件是： 第一、大功率并且為風(fēng)機(jī) /泵類負(fù)載； 第二、裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）； 第三、長期連續(xù)運行。 這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個條件。除此之外，無所謂節(jié)不節(jié)電，沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節(jié)能，就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委，你會巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場 合和使用條件才好正確應(yīng)用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。 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 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，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時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。 [11]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)費用。 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，電流會比額定高 56 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)計時在電機(jī)選型上會留有一定的余量，電機(jī)的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機(jī)軟啟動、補(bǔ)償功率因素、通過改變設(shè) 備輸入電壓頻率達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設(shè)備提供過流、過壓、過載等保護(hù)功能。 調(diào)節(jié)及 PID 功能指令 PID 控制原理 根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這