遼寧省城鄉(xiāng)建設規(guī)劃設計院 王麗春 馮 鵬

低壓變頻器在設計中注意的問題

遼寧省城鄉(xiāng)建設規(guī)劃設計院 王麗春 馮 鵬

文章就低壓變頻器的選型、組件、接線等方面的設計提出了相關看法和意見。

變頻器；額定電壓；額定電流；額定頻率；接線

隨著現代工業(yè)進程的發(fā)展，微機技術、電力電子技術及調速控制理論的不斷發(fā)展，在交流電機無級調速需求下變頻技術應運而生。變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源轉換為其它頻率的電能轉換裝置。生產生活中我們常用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變壓變頻），先通過整流器將三相或單相交流電源變換為直流電源。然后再把直流電源逆變轉換為頻率、電壓均可調節(jié)的三相或單相交流電源，并提供給電動機。由于變頻器同時改變了電源的輸出頻率與電壓，也就是改變了工況運行方式下電機運行曲線上的n。

1 以供熱工程中循環(huán)水泵為例闡述一下變頻器選型

1.1 采用變頻目的

目前供熱工程中循環(huán)泵多采用變頻調節(jié)。在初寒、中寒、末寒等不同時期，熱用戶的需熱量是不同的，這就要求從源頭上可以調節(jié)不同時期的供熱量，變頻器可以在這時協(xié)調控制系統(tǒng)實現定流量或定壓力的運行方式。另一方面，鍋爐房或換熱站初始建設時并未滿負荷運行，這時期使用變頻器可有效達到節(jié)能目的。

1.2 變頻器的匹配問題

變頻器的額定電壓、額定電流、額定頻率要與所拖動電機的參數相匹配。對于特殊負載電機，如深水泵等則需要考慮以電機最大電流確定變頻器電流和過載能力。而高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流增大。所以拖動高速電機的變頻器其容量要稍大于普通電機。

1.3 特殊場所變頻器選型

對于一些特殊的應用場合，如高海拔地區(qū)，會導致設備散熱情況變差，因此每升高1000米，至少要降低5%的額定容量?；蜻x型時，變頻器的選擇放大一擋。

2 變頻器與選件的組合

2.1 對話工具

變頻器的現場操作界面多選用多行液晶顯示屏人機接口，支持對參數組、參數說明、編程、故障診斷和啟動的中文全文本顯示，最多可實現8行每行24個字符的屏幕顯示，能同時顯示電機電流、變頻器交流、直流母線電壓值、變頻器輸出頻率、電機運行方向、變頻器的速度給定方式（如自動/手動方式）、變頻器當前狀態(tài)、變頻器功耗等不少于7狀態(tài)參數。并能真實地顯示電機的電壓、電流、力矩電流、勵磁電流等。它也提供包括數字或模擬速度控制鍵、編程鍵、啟?？刂奇I和全數字鍵的各種組合的鍵盤選擇?？赏ㄓ糜谧冾l器，可以給出故障原因，而且給出故障發(fā)生時的變頻器狀態(tài)，以方便維護。遠程圖形顯示終端與多點連接元件可連接至幾臺變頻器。并可同時存儲所有變頻器參數和通訊卡參數，并可下載到新的變頻器中。變頻器操作面板可以保存四套參數，便于復雜系統(tǒng)的使用。

2.2 通信總線與網絡

工業(yè)領域內多采用Modbus和CanOpen通訊協(xié)議，并可以擴展支持多種網絡通訊能，且通訊選件均為內置式。內置通訊選件包括多種開放式通訊網絡適配卡。變頻器的通訊能力不受機架大小的限制，不會因為機架的減小而減少通訊接口。

2.3 電阻制動單元

通過耗散制動電阻器中的能量，電阻制動可以使變頻器在制動至靜止時或在“發(fā)電機”狀態(tài)運行期間也能運行。它能獲得最大瞬時制動轉矩。制動單元可內置動態(tài)制動晶體管，也可外置制動電阻器。

2.4 減小電磁干擾及諧波選件

內置EMC濾波器，以滿足電磁兼容標準的要求，防止變頻器對系統(tǒng)的電磁干擾。為了防止變頻器對電網的諧波干擾，變頻器內置直流電抗器。線路電抗器也可用于減小變頻器所產生的電流諧波，同時可改變對線路電源的過壓保護。在下列情況下應使用線路電抗器：(1)多臺變頻器并聯緊密連接；(2)線路電源有來自于其他設備的明顯擾動（干擾、過電壓）；(3)線路電源各相之間存在電壓不平衡，超過額定電壓的1.8%；(4)變頻器由阻抗非常低的線路供電；(5)在同一線路上安裝有大量變頻器。無源濾波器也可用于減小電流諧波，使總的諧波失真系數小于16%。由于在空載或低負載時無功功率會增加，為了消除此無功功率，可通過變頻器斷開濾波器的電容器，因此，必須由變頻器上的繼電器輸出之一來控制接觸器，以比變頻器額定電流小10%的值來進行控制。

2.5 輸出濾波器

通常電機與變頻器之間的動力電纜距離較長，變頻器應配置線路電抗器以減小dv/dt的影響。正弦濾波器可在一下情況下選用：(1)線路長度超長（超過300米）時；(2)有機械限制不能使用屏蔽電纜時；(3)在變頻器與電機之間有中間變壓器；(4)電機并聯。

3 變頻器接線

電機電纜、制動電阻器電纜以及控制信號發(fā)送電纜，應使用兩端屏蔽層接地的屏蔽電纜。動力線和信號線應該分開布線；使用模擬量信號進行遠程控制變頻器時，為了減少模擬量受到來自變頻器和其它設備的干擾，模擬量信號線應采用屏蔽控制電纜，并與強電主回路及控制回路分別布線。在控制柜內也要保持這種接線規(guī)則。當電機與變頻器之間的動力電纜距離較長時，變頻器應采取措施減小dv/dt的影響。變頻器的配置滿足對電機和電纜的供電控制保護要求。變頻器內置有反射波校正軟件。電機在不配輸出電抗器的條件下，電纜長度可達到150米,電機安全運行。為保證電機正常壽命及減少電纜對地充電電流，變頻器輸出側加電抗器，可滿足電纜長度達300米。

4 變頻器的運行和電氣控制特性

變頻器的控制界面：通過變頻器的I/O進行控制、通過遠程圖形顯示終端控制、通過通信網絡控制。

變頻器的設定參數比較多，不同品牌的變頻器各自參數也有一定差別，每個參數均有一定的選擇范圍，需要根據使用環(huán)境和工藝要求進行相關設置，因個別參數設置不當，很可能導致變頻器不能正常工作的現象。

模擬輸入：大多包括1個雙極性差分模擬輸入±10V和1個可使用軟件設置的電流或電壓模擬輸入，也可選用可選卡進行其它輸入。

可設置的電壓與電流模擬輸出：模擬電壓輸出：0～10V，模擬電流輸出4～20ma，可通過編程設定。

可設置的繼電器輸出：1個繼電器邏輯輸出，有公共端點的一個N/C觸點和一個N/O觸點。一個繼電器邏輯輸出，一個N/O觸點。

[1]《ATV61變頻器》.

[2]《工業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾技術規(guī)范》 CECS81:96.

[3]《儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)定》 HG/T20513-2000.