電氣傳動中變頻器應(yīng)用技術(shù)研究

李旭穎

中色科技股份有限公司蘇州分公司

電氣傳動中變頻器應(yīng)用技術(shù)研究

李旭穎

中色科技股份有限公司蘇州分公司

隨著工業(yè)電氣自動化的發(fā)展，變頻器在現(xiàn)代電氣設(shè)備中的應(yīng)用也越來越廣泛，在確保電氣設(shè)備高效、穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著不可替代的作用?；趯ψ冾l器工作原理的研究，在變頻器的運行過程中，應(yīng)對其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行深入的了解，并制定具體的維護(hù)措施，具體從做好變頻器參數(shù)的設(shè)定、控制變頻器運行時間以及檢查變頻器電壓情況等方面入手，保證變頻器能夠在具體應(yīng)用中取得積極效果。基于此本文分析了電氣傳動中變頻器應(yīng)用技術(shù)。

電氣傳動；變頻器；應(yīng)用技術(shù)

1、變頻器的工作原理分析

變頻器主要由三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元等組成的。

從上圖可以看出，變頻器的主要部件為三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元。在具體的控制過程中，采取了分層控制的方式，既提高了控制系統(tǒng)的控制效果，同時也簡化了控制流程，使整個控制流程能夠得到有效的優(yōu)化，在具體的控制效果上滿足了實際需要。所以，了解并掌握變頻器的工作原理，對做好變頻器的應(yīng)用和提高變頻器的應(yīng)用效果具有重要作用。

2、變頻器的功能作用

2.1 變頻節(jié)能

為了保證生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性，一般機械設(shè)備如水泵、風(fēng)機等，在設(shè)計配用動力驅(qū)動時都留有一定的富余量，當(dāng)電機不能達(dá)到滿負(fù)荷運行時，就會產(chǎn)生多余的力矩，并導(dǎo)致相應(yīng)的有功功率和電能的消耗浪費，這時就需要對電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式主要是通過調(diào)節(jié)閥門和出入口擋板開度來實現(xiàn)的，這種調(diào)節(jié)方式的輸入功率比較大，而且閥門和擋板在截流的過程中還會造成能源的大量消耗。而變頻器則可以根據(jù)流量變化通過產(chǎn)生可變的電壓和頻率，對風(fēng)機或水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行及時的調(diào)節(jié)，從而滿足不同負(fù)荷使用下對轉(zhuǎn)速的最優(yōu)化控制，并降低啟動電流，從而實現(xiàn)變頻節(jié)能的效果。

2.2 降低線路無功功率損耗

無功功率不僅會使功率因數(shù)和有功功率降低，導(dǎo)致大量電能白白損耗在線路中，造成電能的浪費和設(shè)備使用效率的下降，而且無功功率還會導(dǎo)致設(shè)備和線路發(fā)熱，使線損增加，設(shè)備壽命下降，因此，要提高能源使用效率，必須要設(shè)法降低無功損耗。而變頻器可通過內(nèi)部濾波電容的作用，降低無功功率損耗，增加電網(wǎng)的有功功率，從而實現(xiàn)功率因數(shù)補償節(jié)能的作用。

2.3 變頻器的保護(hù)功能

變頻器對電機設(shè)備的保護(hù)主要包括修正保護(hù)和停止保護(hù)兩類。修正保護(hù)是指變頻器在檢知異常狀態(tài)后可自動地進(jìn)行異常修正動作，如再生過電壓失速防止、電流失速防止；停止保護(hù)是指檢測到異常狀態(tài)后自動封鎖電力半導(dǎo)體器件控制信號，使電機停止運行，如再生過電壓切斷、過電流切斷、過熱停電保護(hù)等都屬于此類保護(hù)類型。變頻器的保護(hù)功能在很大程度上保障了電機設(shè)備和線路的安全，延長了其使用壽命。

3、電氣傳動中變頻器應(yīng)用技術(shù)

本文主要分析了變頻器在轉(zhuǎn)速改進(jìn)中的應(yīng)用：

某廠新引進(jìn)了一條瓶裝生產(chǎn)線，注水機部分是從德國進(jìn)口的產(chǎn)品，瓶輸帶是由臺灣公司生產(chǎn)的。在兩部分的接口處，在生產(chǎn)過程中需要一段輸送帶，使輸送帶能緊跟前一輸送帶的運轉(zhuǎn)速度，保證注水機的供給。如果注水機減速運轉(zhuǎn)，會延長停機等待的時間。注水機的進(jìn)瓶輸送帶為1.5kW的電機傳動，是由0.75kW的電機供給，由三菱變頻器對其進(jìn)行控制。原來的設(shè)計是將注水機的進(jìn)瓶輸送通過變頻器模擬量進(jìn)行控制，進(jìn)瓶速度由注水機的速度決定。但是在生產(chǎn)過程中，由于瓶輸帶與進(jìn)瓶輸送帶并沒有同時跟進(jìn)，在兩段輸送中有一段會出現(xiàn)瓶子孔雀，導(dǎo)致注水機降速和停機頻繁發(fā)生，影響了生產(chǎn)的效率。經(jīng)過實踐分析發(fā)現(xiàn)，由于注水機的進(jìn)瓶輸送帶會比瓶輸送帶的動率要大，導(dǎo)致注水機的啟動速度較快。如果將瓶輸送帶的頻率信號電源調(diào)高，在注水機的進(jìn)瓶輸送帶低速運行或者停止運行時，會增加輸送帶與瓶子底部的摩擦，與生產(chǎn)工藝的要求不符合。因此，基于這種情況，該廠做了如下改進(jìn)方法，如圖1所示：

圖1 控制輸送帶運轉(zhuǎn)速度改進(jìn)圖

經(jīng)過改造，在瓶子出現(xiàn)空缺時，進(jìn)瓶輸送帶會以最高的速度去追趕注水機輸送帶的進(jìn)瓶速度，這樣就能夠解決瓶子短缺問題。同時，由于注水機進(jìn)瓶速度并非一定處于最高的運轉(zhuǎn)速度，其模擬的輸出量也不一定是最大的，因此，進(jìn)瓶輸送帶可以不以最高的速度去追趕，只需要在最短時間內(nèi)在傳輸帶上放滿瓶子即可，這樣不僅能保證進(jìn)瓶輸送帶與注水機輸送帶進(jìn)瓶速度的統(tǒng)一性，還能減少輸送帶與瓶子底部的磨損。在改造中，該廠通過三段速度與電流控制的轉(zhuǎn)換，對控制輸送帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。通過實踐表明，變頻器的整體運轉(zhuǎn)比較穩(wěn)定，也減少了注水機停機、降速故障的發(fā)生頻率，提高了該廠的生產(chǎn)效率。同時，在改造中不需要更換設(shè)備元器件，也減少了設(shè)備更新的成本支出，提高了該廠的經(jīng)濟效益。

4、變頻器的維護(hù)

4.1 做好變頻器參數(shù)的設(shè)定

基于變頻器的自身特性和控制規(guī)律，變頻器在安裝完成之后，需要對參數(shù)進(jìn)行有效的設(shè)定。不但要根據(jù)運行需要設(shè)定參數(shù)，同時還要保證參數(shù)設(shè)定符合變頻器的運行規(guī)律，提高變頻器的運行效果。因此，做好變頻器的參數(shù)設(shè)定，是變頻器維護(hù)的重要措施，對變頻器的維護(hù)和功能保護(hù)具有重要作用。

4.2 檢查變頻器電壓情況，避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)

變頻器在運行過程中，對電壓有較高的要求。電壓過載和欠電壓是兩種比較明顯的故障形式，對變頻器的穩(wěn)定運行非常不利。因此，在變頻器維護(hù)過程中，應(yīng)加強運行電壓的控制，保證變頻器的運行電壓能夠達(dá)到平穩(wěn)要求，避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)。

總之，變頻技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，其變頻調(diào)速的性能逐漸優(yōu)化，而且其高效節(jié)能的特點在節(jié)能減排的現(xiàn)在社會中更是為各行各業(yè)所青睞，因此需要進(jìn)一步加強研究。

[1]馬建挺.單片機技術(shù)在電氣傳動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J].質(zhì)量探索，2016，03：39+38.

[2].變頻器傳動技術(shù)在軌道交通行業(yè)應(yīng)用前景廣闊[J].電氣應(yīng)用，2009，08：85.

[3]趙偉，黃文娟.單片機技術(shù)在電氣傳動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，01：264.

[4]宋鵬，王輝，王德默等一種大功率AFE變頻器試驗方法[J].電氣傳動，2014，44(9)：9-13.