摘要 本文針對變頻器運行過程中存在的諧波問題，負載匹配問題和發(fā)熱問題進行了分析，并提出了應對的解決方案。 關鍵詞 變頻器 諧波負載 匹配 1.前言 目前， 通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。隨著通用變頻器應用范圍的擴大，暴露出來的問題也越來越多，主要有以下幾方面: （1） 諧波問題 （2） 變頻器負載匹配問題 （3） 發(fā)熱問題 這些問題己經(jīng)引起了有關管理部門和廠礦的注意，并制定了相關的技術標準。 2.諧波問題及其對策 通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變器部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形。對于雙極性調制的變頻器，其輸出電壓波形展開式為: n- 諧波的次數(shù)n=1,3,5......; al- 開 關 角，i=1,2,3......N/ 2; Ed -變 頻 器直流側電壓; N- 載 波 比。 可以看出，通用變頻器的輸出電壓中確實含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制。 可采用以下對策: （1） 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗。通常情況下，電源設備的內(nèi)阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用。這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。當電源容量相對變頻器容量越小時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越小;電源容量相對變頻器容量越大時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越大。對于三菱FR F540系列變頻器，當電源內(nèi)阻為4%時，可以起到很好的諧波抑制作用。所以選擇變頻器供電電源變壓器時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。 （2） 安裝電抗器。安裝電抗器實際上從外部增加變頻器供電電源的內(nèi)阻抗。在變頻器的交流側安裝交流電抗器或在變頻器的直流側安裝直流電抗器，或同時安裝，抑制諧波電流。 （3） 變壓器多相運行。通用變頻器的整流部分是六脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。如果應用變壓器的多相運行，使相位角互差300加Y,L,△一△組合的兩個變壓器構成相當于12脈波的效果，則可減小低次諧波電流28%，起到了很好的諧波抑制作用。 （4） 調 節(jié)變 頻器的載波比。從（1）,（2）,（3）式可以看出，只要載波比足夠大，較低次諧波就可以被有效地抑制，特別是參考波幅值與載波幅值小于1時，13次以下的奇數(shù)諧 波不再出現(xiàn)。 （5） 專用濾波器。該專用濾波器用于檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，并產(chǎn)生一個與諧波電流幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，可以非常有效地吸收諧波電流。 3.負載匹配問題及其對策 生產(chǎn)機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉矩特性是復雜的，大體分為三種類型:恒轉矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。針對不同的負載類型，應選擇不同類型的變頻器。 3.1恒轉矩負載 恒轉矩負載是指負載轉矩與轉速無關，任何轉速下，轉矩均保持恒定。恒轉矩負載又分為摩擦類負載和位能式負載。 摩擦類負載的起動轉矩一般要求額定轉矩的150%左右，制動轉矩一般要求額定轉矩的100%左右，所以變頻器應選擇那些具有恒定轉矩特性，并且起動和制動轉矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。位能 式 負 載一般要求大的起動轉矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉，變頻器應選擇具有四項限運行能力的變頻器。 3.2風機泵類負載 風機泵類負載是目前工業(yè)現(xiàn)場應用最多的設備，雖然泵和風機的特性多種多樣，但是主要以離心泵和離心風機應用為主，通用變頻器在這類負載上的應用最多。變頻器具體設計時，按上式計算結果，進行適當修正，在變頻器起動時不發(fā)生過流跳閘和變頻器減速時不發(fā)生過電壓跳閘的情況下，選擇最短時間。 3.3恒功率負載 恒功率負載是指轉矩大體與轉速成反比的負載，如卷取機、開卷機等。利用變頻器驅動恒功率負載時，應該是就一定的速度變化范圍而言的，通?？紤]在某個轉速點以下采用恒轉矩調速方式，而在高于該轉速點時才采用恒功率調速方式。我們通常將該轉速點稱為基頻，該點對應的電壓為變頻器輸出額定壓。 4.發(fā)熱問題及其對策 變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%0為了保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進行散熱，通常采用以下方法: （1） 采用風扇散熱:變頻器的內(nèi)裝風扇可將變頻器的箱體內(nèi)部散熱帶走，風扇不能正常工作，應立即使變頻器停止運行。 （2） 降低安裝環(huán)境溫度:變頻器內(nèi)含電子元、電解電容等，溫度對其壽命影響比較大。通用變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求在10"C "-50℃之間為采取措施盡可能降低變頻器運行溫度，變頻器的使用壽命會延長，性能也比較穩(wěn)定。