崔志敏

（國(guó)能集團(tuán)準(zhǔn)能公司黑岱溝選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

由于變頻器是目前工業(yè)生產(chǎn)與生活當(dāng)中最為常見(jiàn)的電力設(shè)備，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、啟動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速能力強(qiáng)、精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)，作為節(jié)能調(diào)速設(shè)備活躍與應(yīng)用。變頻器不但能夠進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，在負(fù)荷出現(xiàn)差異的情況下，能夠有效減少運(yùn)行故障，提高運(yùn)行效率，做到高節(jié)能、高精度、高安全性等優(yōu)勢(shì)，在工廠生產(chǎn)、礦場(chǎng)生產(chǎn)等工作中，較為常用的變頻器使用方法，是對(duì)多臺(tái)電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，提高了拖動(dòng)效率，在電機(jī)功率相同且較小的情況下完成拖動(dòng)，進(jìn)行生產(chǎn)。

一、變頻器的分類及基本功能

（一）變頻器的分類有很多種。按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開(kāi)關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等。

（二）變頻器的基本功能。1.變頻調(diào)速。變頻器改變交流電動(dòng)機(jī)電源的頻率和幅值，改變交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。其可控加速功能可以在零速起動(dòng)，并按照用戶的需要選擇不同的加速曲線進(jìn)行均勻加速。2.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。各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了保證安全可靠生產(chǎn)會(huì)預(yù)留出富余量，但是如果電機(jī)不是滿負(fù)荷工作狀態(tài)，那么這些預(yù)留量就會(huì)增加有功功率的消耗，造成不必要的浪費(fèi)。而使用變頻器變頻調(diào)速，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足需求。3.功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能。由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，補(bǔ)償無(wú)功損耗，增加電網(wǎng)輸出的有功功率。4.軟起動(dòng)功能。異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，對(duì)電網(wǎng)容量要求較高，起動(dòng)電流對(duì)設(shè)備、線路沖擊，導(dǎo)致使用壽命減少。而軟起動(dòng)功能，可以通過(guò)限制電流的方式來(lái)減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)還可以擴(kuò)充供電容量，從而達(dá)到了延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。5.其他功能。如過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及瞬時(shí)停電保護(hù)等功能。

二、變頻器的作用及工作原理與工作現(xiàn)狀

（一）變頻器完美的將工作頻率轉(zhuǎn)化為各種頻率的交感電源，以保證變速電機(jī)的正常運(yùn)行。變頻器主要有兩方面的作用，直接作用主要是通過(guò)對(duì)電機(jī)的電壓和頻率的調(diào)節(jié)，從而使電機(jī)的速度可以在一定范圍內(nèi)無(wú)限調(diào)節(jié)。間接作用主要有節(jié)能節(jié)點(diǎn)，提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。節(jié)能節(jié)電表現(xiàn)在利用變頻調(diào)速，對(duì)風(fēng)機(jī)，泵類等設(shè)備的傳入傳出流量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，一方面達(dá)到電機(jī)的多個(gè)基本要求，另一方面更最要的是降低電耗。變頻器的工作原理只要是通過(guò)主電路給各個(gè)次級(jí)電路提供調(diào)頻調(diào)壓后的電力。主路電路主要有電壓型變頻器和電流型變頻器，變壓型是將電壓源的直流交換變?yōu)榻涣鞯淖冾l器，電流型是將電流源直流變換為交流的變頻器。變頻器主要由整流器，平波回路，逆變器三部分組成，整流器將工作頻率的變換為直流，將直流電壓在變流器和逆變器中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)稱為平波回路，逆變器是將直流功率變?yōu)榻桓泄β实膱?chǎng)所。

（二）變頻器的應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用范圍。變頻器所依賴的技術(shù)為變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)能夠有效的減少電力使用過(guò)程中的工作污染與能耗，其主要工作原理在于，根據(jù)電機(jī)的工作需求和輸入頻率，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，并保證轉(zhuǎn)速足夠情況下電機(jī)的工作效能，目前較為常用的變頻調(diào)速技術(shù)主要包括變頻空調(diào)等家電，在電力驅(qū)動(dòng)交通工具上也得到了廣泛的應(yīng)用，與人們的生活息息相關(guān)。變頻器除在日常生活中應(yīng)用廣泛外，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用十分突出，工業(yè)生產(chǎn)、礦業(yè)開(kāi)采等多種產(chǎn)業(yè)與行業(yè)均極大的應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。

三、變頻器在交流電機(jī)拖動(dòng)及其控制領(lǐng)域的應(yīng)用

電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)或減壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流遠(yuǎn)超額定額定電流，這種情況不但會(huì)增大電機(jī)自己的銅損，還會(huì)使功率損耗增大，造成電壓的波動(dòng)，從而沖擊機(jī)電設(shè)備和電網(wǎng)，甚至影響到線路中其他設(shè)備的正常工作。為了防止這種情況的發(fā)生，供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不得不加大變壓器的容量，而這在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)又造成浪費(fèi)。此外，電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)造成的大啟動(dòng)電流還會(huì)加速電機(jī)絕緣老化而縮短電機(jī)壽命。但是我們采用變頻器后，利用軟啟動(dòng)功能可以保障啟動(dòng)電流從零開(kāi)始然后上升至額定值，這個(gè)過(guò)程的速度由變頻器的加速時(shí)間來(lái)決定，這樣就大大減小了啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的功率損耗，避免了浪費(fèi)。建立準(zhǔn)確的磁通觀測(cè)器與速度觀察器需要有精確的模型，為此需要預(yù)知電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子的電阻、電感、鐵心飽和系數(shù)等諸多參數(shù)，這對(duì)于對(duì)象不確定的通用變頻器來(lái)說(shuō)是十分困難甚至是不可能的。為了應(yīng)對(duì)這樣的狀況，當(dāng)代變頻器一般都具有“自動(dòng)調(diào)整”功能，可以自動(dòng)完成部分參數(shù)測(cè)試與設(shè)定。

四、變頻器的使用誤區(qū)與解決方法

（一）變頻器節(jié)能效果高，能夠節(jié)省大部分電能雖然變頻器具有節(jié)約能源的功能，但其節(jié)能能力是相對(duì)而言的，其節(jié)能能力有一定的限制，且由于交流電機(jī)具有一定的機(jī)械負(fù)載差別，在電機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，并非所有的電機(jī)都可以進(jìn)行變頻器調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)能力受到技術(shù)限制，并非是節(jié)能降耗的“萬(wàn)能法”。某水泥廠對(duì)變頻器的使用不夠了解，認(rèn)為變頻器可以大量節(jié)省電能，投資大量資金將所有的設(shè)備均改裝為變頻器，但事實(shí)證明并無(wú)明顯得節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但使用過(guò)程中對(duì)散熱、風(fēng)量等需求增加，導(dǎo)致使用和生產(chǎn)受到巨大的影響。因此在選擇和使用變頻器時(shí)，應(yīng)注意變頻器選擇的功率和數(shù)量，不可過(guò)多購(gòu)買導(dǎo)致設(shè)備閑置，造成浪費(fèi)，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定和規(guī)范進(jìn)行使用，不可強(qiáng)力拆卸和更改。

（二）變頻器“大材小用”。許多廠家在了解變頻器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)后，在不需要或不具備相關(guān)配套設(shè)施的情況下進(jìn)行變頻器的改革和使用，使得許多交流電動(dòng)機(jī)在功率不夠的情況下采用變頻器進(jìn)行調(diào)速使用，此類方法雖然在一定程度上取得了生產(chǎn)和節(jié)能效果，但不可過(guò)分、大面積應(yīng)用，尤其在電機(jī)的使用設(shè)備與變頻器的設(shè)備功率不相匹配的情況下，盲目安裝和更換變頻器或電機(jī)，會(huì)直接影響電機(jī)的穩(wěn)定性與安全性。

（三）過(guò)分選用價(jià)格低廉的變頻器。變頻器雖然具有極高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但不同生產(chǎn)工藝與技術(shù)能力所生產(chǎn)的變頻器也具有極大的不同，許多廠家在選擇變頻器時(shí)過(guò)分關(guān)注其價(jià)格，選擇價(jià)格低廉的低質(zhì)變頻器甚至是未達(dá)到國(guó)家相應(yīng)指標(biāo)的“山寨”變頻器進(jìn)行生產(chǎn)，其主要缺陷在于，變頻器的使用污染與使用風(fēng)險(xiǎn)極大的增加，無(wú)法有效開(kāi)展變頻器的使用優(yōu)勢(shì)，造成生產(chǎn)延誤或生產(chǎn)設(shè)備損壞。某水泥廠購(gòu)買一臺(tái)無(wú)質(zhì)量保障的“變頻器”，該變頻器在使用過(guò)程中導(dǎo)致袋收塵器的脈沖反吹系統(tǒng)失靈，無(wú)法工作，直到該廠家更換另一款價(jià)格相對(duì)昂貴的變頻器，該問(wèn)題才得到解決。可見(jiàn)工業(yè)生產(chǎn)廠家在進(jìn)行變頻器的選擇時(shí)，首先要關(guān)注變頻器的質(zhì)量與功能，其次才是價(jià)格差異，才能夠保證變頻器的使用效果與使用壽命。

五、變頻器用于拖動(dòng)電機(jī)的注意事項(xiàng)

（一）當(dāng)變頻器運(yùn)用在電機(jī)拖動(dòng)中需注意變頻器的選型和交流接觸器的選型。首先在選型前要考慮在運(yùn)行的工作情況，看是否在變頻器的運(yùn)行過(guò)程中，多個(gè)電機(jī)可以同時(shí)停止，同時(shí)開(kāi)啟。如果要求多個(gè)電機(jī)不用隨時(shí)啟動(dòng)，那只要注意變頻器的容量在選型時(shí)要使變頻器的額定功率大于多個(gè)電機(jī)額定功率之和，然后進(jìn)一步放大選型就可以。如果需要隨時(shí)讓電機(jī)啟動(dòng)或停止的，想要計(jì)算出變頻器需要的容量，首先要計(jì)算出可以隨時(shí)啟動(dòng)，停止的電機(jī)的額度功率之和，然后將得出的總功率乘以5-7倍，再加上不需要隨時(shí)啟動(dòng)和停止的電機(jī)額定功率之和，所得出的最后數(shù)值就是需要的變頻器的選型功率。交流接觸器的選型只需要遵守一般都規(guī)則，將電機(jī)的額度電流放大一倍就可以。

（二）變頻器作為電力儀器，具有一定的使用規(guī)范與注意事項(xiàng)，把握好注意事項(xiàng)，能夠有效改善變頻器的使用效果，減少污染，延長(zhǎng)變頻器的使用壽命。在變頻器的使用過(guò)程中，散熱問(wèn)題是首要的注意事項(xiàng)，變頻器的工作故障與使用壽命都會(huì)隨著變頻器的熱度產(chǎn)生變化，在散熱良好的情況下使用和維護(hù)，能有效減少變頻

器的故障，延長(zhǎng)壽命，可以在變頻器外部安裝散熱器，并將散熱器與變頻器柜體向匹配，該方法能夠?qū)⒆冾l器使用過(guò)程中70%的熱量有效散發(fā)，具有非常大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，此外，諧波是變頻器使用過(guò)程中最為主要的干擾與污染，對(duì)諧波進(jìn)行抑制，是保障電機(jī)與其他設(shè)備正常工作的關(guān)鍵，可以采用增加裝置脈沖數(shù)量和安裝諧波過(guò)濾器進(jìn)行諧波的整理和消除，以達(dá)到穩(wěn)定設(shè)備工作，提高生產(chǎn)效率的。

現(xiàn)今變頻器以其卓越的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果已得到人們的認(rèn)可，期望以后能夠更好的利用變頻器的特性并得到了快速發(fā)展和推廣應(yīng)用。