3.變頻調(diào)速設(shè)計中應(yīng)注意的問題
3.1負荷匹配問題
機泵負荷最大節(jié)能是選用型號、容量與實際負荷相匹配，其中包括機泵與所配電動機的匹配，要避免“大馬拉小車”，一般設(shè)計裕量應(yīng)控制在10%以內(nèi)。我國的工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計，往往存在向上靠檔，層層加碼，寧大勿小的現(xiàn)象，可以說，從工藝上提出流量時加系數(shù)，選機泵時再加系數(shù)，電動機選擇還加系數(shù)，以致部分工業(yè)系統(tǒng)的機泵實際運行效率極低。如果在設(shè)計機泵負荷時加變頻調(diào)速，以達到節(jié)能的目的，實際是增加了變頻過程名稱上新的能源損耗和增加了投資。現(xiàn)在不少對變頻調(diào)速的節(jié)能效益分析往往忽略了變頻器的效率等，這種簡單的理論計算，其效果是失真的。
在工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)負荷變化，生產(chǎn)季節(jié)變化等，機泵負荷也不是恒定不變的，有時變化范圍還是很大的，有些發(fā)電廠由于調(diào)峰需要，晝夜負荷變化也較大，而且機泵負荷在使用一年后，輸出流量將比額定流量有所下降。對流量變化較大的機泵負荷采用變頻調(diào)速效果是顯而易見的，而且負荷變化范圍越大，節(jié)能效果越好。
3.2高次諧波
變頻器產(chǎn)生的高次諧波，會引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，而且是電網(wǎng)有效容量越小，變頻器容量越大，這種影響越嚴(yán)重。這種對電網(wǎng)的污染，會使電力電容、電抗器、變壓器容易發(fā)熱，并產(chǎn)生電磁諧振，電動機、發(fā)電機產(chǎn)生附加損耗，繼電器產(chǎn)生誤動作等。各國對電壓畸變和諧波控制都有相應(yīng)的規(guī)定，我國GB12668—90中規(guī)定，電壓畸變率小于10%，任何奇次諧波均不超過5%，任何偶次諧波均不超過2%。使用變頻器后，在電網(wǎng)局部會超過國標(biāo)，所以一定要采取相應(yīng)的措施。
3.3電動機選擇
由于變頻的載波頻率較高，電動機繞組要承受較高的沖擊電壓du/dt。另外電動機效率下降，轉(zhuǎn)速下降后產(chǎn)生的冷卻效果降低，這些都是應(yīng)該注意的。所以變頻調(diào)速后，包括變頻器和電動機損壞情況較多。如條件允許，可采用YTSP和YSG系列變頻調(diào)速專用電動機。
由通用變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速傳動系統(tǒng)普遍采用標(biāo)準(zhǔn)異步電動機，采用PWM變頻器對異步電動機供電時，定子電流中不可避免的含有高次諧波，電動機空載運行時的功率因數(shù)和效率將會更低，負載運行時的鐵損也會有所增加。額定負載下電動機的電流增加約8%，溫升增高20%左右，這對于長時間工作在滿載或接近滿載狀態(tài)下的電動機而言是不可忽視的問題，故應(yīng)適當(dāng)加大電動機容量，以防溫升過高，影響電動機的使用壽命。
通用的標(biāo)準(zhǔn)鼠籠異步電動機的散熱能力是按額定轉(zhuǎn)速下且進行自扇風(fēng)冷考慮的，當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負載下電動機調(diào)速運行時，其發(fā)熱不變但低速下的散熱能力變差了，可采用另加恒速冷卻風(fēng)扇的辦法或采用較高絕緣等級的電動機。
4.變頻器容量的選擇
通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面。其總的原則是首先保證可靠地實現(xiàn)工藝要求，再盡可能節(jié)省資金。
根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類型：普通功能型u/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能型u/f控制變頻器（也稱無跳閘變頻器）和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇要根據(jù)負載的要求進行。對于風(fēng)機、泵類等平方轉(zhuǎn)矩（TL∝n2），低速下負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。對于恒轉(zhuǎn)矩類負載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速要求的機械采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能變頻器則是比較理想的。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕負載沖擊，具有挖土機特性。日本富士公司的FRENIC5000G7/P7、G9/P9、三肯公司的SAMCO—L系列屬于此類。也有采用普通型變頻器的例子。為了實現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大變頻器容量的辦法。對于要求精度高、動態(tài)性能好、響應(yīng)快的生產(chǎn)機械（如造紙機械、軋鋼機等），應(yīng)采用矢量控制高功能型通用變頻器。安川公司的VS—616G5系列、西門子公司的6SET系列變頻器屬于此類。
大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動機給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負載能力的關(guān)鍵量。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細了解設(shè)備的工藝情況及電動機參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機額定電流要大于普通鼠籠異步電動機額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道電動機不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動大多數(shù)是多電動機傳動。應(yīng)保持在無故障狀態(tài)下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。
變頻器供給電動機的是脈動電流，電動機在額定運行狀態(tài)下，用變頻器供電與用工頻電網(wǎng)供電相比電流要大，所以選擇變頻器電流或功率要比電動機電流或功率大一個等級，一般為：
PNV≥1.1PN
式中；PNV—變頻器額定功率KW，PN—電動機額定功率，KW
5.應(yīng)用中問題對策
5.1變頻器電源側(cè)和電動機側(cè)電纜尺寸應(yīng)保證最大電流時壓降不超過額定電壓的2%，弱電控制線與電源線分開布線，控制回路應(yīng)采用屏蔽雙絞電纜，以抑制外部干擾對系統(tǒng)的影響干擾。與變頻器裝在同一控制柜內(nèi)的接觸器、控制繼電器線圈等，在必要時要并接RC浪涌吸收器，其引線不可超過20cm ，對于由電源線引入的干擾可通過連接進線電抗器予以抑制。
5.2變頻器的供電設(shè)備的功率因數(shù)校正應(yīng)選用功率因數(shù)校正DC電抗器，決不可在電動機側(cè)連接補償電容器。
5.3變頻器調(diào)試
變頻器正式投運前應(yīng)驅(qū)動電動機空載運行幾分鐘，可多選幾點運行頻率進行。同時注意檢查電動機轉(zhuǎn)向、溫升情況及加減速是否平滑。
加減速時間的設(shè)定值應(yīng)同時滿足兩方面的要求：一是設(shè)備控制的快速性要求，二是不應(yīng)在正常的加減速狀態(tài)下出現(xiàn)變頻器過電流、過電壓跳閘現(xiàn)象。實際調(diào)試中可使用臨界值法設(shè)定，在負載狀態(tài)下逐漸縮短加減速時間，得到臨界跳閘的時間值，在此基礎(chǔ)上放大10%—20%即可。這樣不能滿足上述兩方面要求的，應(yīng)考慮加大變頻器容量或增加選用的制動單元，對于某些風(fēng)機負載，啟動時可能因為風(fēng)筒中負壓作用下電動機反轉(zhuǎn)而引起過電壓，注意與上述情況區(qū)別。這時可使用變頻器的直流制動功能或轉(zhuǎn)速跟蹤啟動功能防止跳閘的發(fā)生。
對于低速重載的恒轉(zhuǎn)矩負載，啟動時變頻器經(jīng)常出現(xiàn)過電流封鎖，位能負載出現(xiàn)溜車現(xiàn)象。可判定為啟動力矩不夠，啟動電流大并說明啟動轉(zhuǎn)矩大，解決的方法是提高低頻時的電壓，從而補償?shù)退贂r的轉(zhuǎn)矩。不可盲目調(diào)大轉(zhuǎn)矩提升值（實際為低頻電壓補償），否則低速時鐵芯過飽和容易引起電動機異常發(fā)熱。
變頻器到電動機的電纜長度不能超過允許的最大布線距離（一般為100m），否則電纜分布寄生電容過大，易導(dǎo)致變頻器功率開關(guān)器件開通瞬間產(chǎn)生過大的尖峰電流。該尖峰電流將導(dǎo)致使變頻器工況惡化，甚至損壞逆變功率模塊。對于這一問題的應(yīng)急措施，可以適當(dāng)降低變頻器的載波頻率（出廠時已參數(shù)化，可人為調(diào)整），以增大分布電容呈現(xiàn)的容抗，減小尖峰電流，這時會使電動機的工作噪聲有所增加，解決的根本措施是加裝輸出電抗器以補償分布電容引起的尖峰放電電流。就電動機及其連線的接地故障而言，變頻器本身無保護功能。對于工況比較惡劣的場合，必要時應(yīng)選用接地錯誤檢測單元。
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