通用变频器以其很好的调速、节能性能和智能化、数字化、网络化等优点得到了广泛应用。同时也遇到了诸如负载匹配问题, 发热的问题, 干扰的问题等。
1 现将上述问题逐一分析, 并提出相应的处理方法
1.1 负载匹配问题及其对策
机械设备的转矩特性大体分为三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。针对不同的负载类型, 应选择不同类型的变频器。
(1) 恒转矩负载——恒转矩负载是指负载转矩与转速无关, 任何转速 (一般指额定转速) 下, 转矩均保持恒定。恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。
摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右, 制动转矩一般要求额定转矩的100%左右, 所以变频器应选择那些具有恒定转矩特性, 并且起动和制动转矩都比较大, 过载时间长和过载能力大的变频器。
位能式负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能, 能够快速实现正反转, 变频器应选择具有四象限运行能力的变频器。
(2) 风机泵类负载——风机泵类负载是目前工业现场应用最多的设备, 虽然泵和风机的特性多种多样, 但是主要以离心泵和离心风机应用为主, 通用变频器在这类负载上的应用最多。风机泵类负载是一种平方转矩负载, 其负载特性是负载转矩与转速成平方关系 (即T∝n2) , 轴功率与转速是三次方关系 (即P∝n3) 。这类负载对变频器的性能要求不高, 只要求经济性和可靠性, 所以选择具有V/F=K (常数) 控制模式的变频器即可。
(3) 恒功率负载——恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载, 如收卷机、开卷机等。利用变频器驱动恒功率负载时, 应该是就一定的速度变化范围而言的, 通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式, 而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。我们通常将该转速点称为基频, 该点对应的电压为变频器输出额定电压。
1.2 发热问题及其对策
变频器的发热是由内部的损耗产生的。为了保证变频器正常可靠运行, 必须对变频器进行散热, 通常采用以下方法。
(1) 采用风扇强制散热:变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走, 若风扇不能正常工作, 应立即停止变频器运行。
(2) 降低环境温度:由于变频器是电子装置, 内含电子元件、电解电容等, 所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃~-50℃。建单独的变频器低压间, 内部安装空调, 保持低压间温度在+15℃~+20℃之间或按说明书安装空间的要求安装变频器就可以使变频器的使用寿命延长, 性能也比较稳定。
以上所谈到的变频器发热是指变频器在额定范围之内正常运行的损耗。当变频器发生非正常运行 (如过流, 过压, 过载等) 产生的损耗必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。
1.3 变频器的干扰及其抑制方法
电磁干扰的途径, 变频器能产生干扰途径主要分电磁辐射、传导、感应耦合。下面分别加以分析。
(1) 电磁辐射——变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内, 它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。
(2) 传导——电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射, 也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比, 其传播的路程可以很远。
(3) 感应耦合——感应耦合是第三条传播途径。当干扰源的频率较低时, 干扰的电磁波辐射能力相当有限, 而该干扰源又不直接与其它导体连接, 但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合, 在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。
抗电磁干扰的措施, 为防止干扰, 可采用硬件和软件 (这方面的措施在此不谈) 的抗干扰措施。硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施, 一般采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。
(1) 隔离——隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中, 通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰, 电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。
(2) 滤波——设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗, 在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰, 可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备, 可在电源线上设置电源噪声滤波器, 以免传导干扰。
(3) 接地——变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式。
单点接地指在一个电路或装置中, 只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好;多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好;混合接地是根据信号频率和接地线长度, 系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端, 从安全和降低噪声的需要出发, 必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上, 也不能接在零线上。接地电阻取值<100Ω, 接地线长度在20m以内, 并注意合理选择接地极的位置。
2 结语
随着新技术和新理论不断在变频器上的应用, 其功能将越来越丰富, 强大, 变频器应用中存在的这些问题有望很简单地解决。人们使用变频器将越来越方便。
摘要：本文针对变频器使用过程中存在的一些问题, 如:负载匹配问题, 发热问题和干扰问题, 逐一进行了分析, 并提出了相对应的处理方法。
关键词：变频器,负载,发热,干扰
参考文献
[1] 张宗桐.变频器及其装置的EMC要求[J].变频器世界, 2000 (9) .
[2] 韩安荣.通用变频器及其应用 (第2版) [M].北京:机械工业出版社, 2000.