高壓變頻器質(zhì)量判斷的十個(gè)要點(diǎn)

關(guān)鍵詞： 高壓變頻器

摘要：本文對判斷高壓變頻器質(zhì)量的10個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，供參考。

一、發(fā)展概況簡述

　　變頻器問世已近30年，中國的變頻器發(fā)展也有20年的時(shí)光，變頻器具有如下特點(diǎn)：

1、調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣。輸出功率從0～400Hz，通用型，0～120Hz，水泵風(fēng)機(jī)調(diào)速精度高0.1%，因頻率分辨率是0.1%且是無級調(diào)速，用矢量控制時(shí)精度可達(dá)0.01%,速度的穩(wěn)定性好，被設(shè)定值不變，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快10～30ms級等優(yōu)點(diǎn)。所以問世后幾乎取代過去一切的調(diào)速系統(tǒng)——直流調(diào)速、滑差調(diào)速、串級調(diào)速、繞線式轉(zhuǎn)子內(nèi)反饋調(diào)速等方法。

2、節(jié)電率較高。一般至少可達(dá)10%，甚至40～50%，看負(fù)載類型及使用的工況運(yùn)行參數(shù)，以及實(shí)施節(jié)電方法與措施，有關(guān)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定等。

正因?yàn)樯鲜鰞纱笸怀龅膬?yōu)點(diǎn)，所以變頻器每年以20%的遞增率在發(fā)展著，到目前國外使用普及率高達(dá)80～85%，國內(nèi)使用普及率達(dá)25～30%，這是節(jié)能降耗、低碳排放、增加效益、減少成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、是想電氣化的有效手段和方法，預(yù)估以后20年仍不會(huì)衰減，具有強(qiáng)大的生命力，發(fā)展前景十分美好。

二、產(chǎn)品的技術(shù)品位

　　變頻器的技術(shù)品位的高低是逐步發(fā)展而成型的，隨著使用要求的提高及技術(shù)的發(fā)展，器件的品質(zhì)，功能的擴(kuò)展，自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步而逐步前進(jìn)的。一般判斷產(chǎn)品的質(zhì)量有以下十個(gè)要點(diǎn)是首先要考慮的，如下：

1、變頻器的控制方式

控制方式是決定變頻器性能的首位，它取決于軟件編程技術(shù)。隨著時(shí)代的前進(jìn)，技術(shù)發(fā)展，變頻器控制方式有：

（1)V／f=C屬開環(huán)控制；

（2)SVPWM空間電壓矢量控制，屬開環(huán)控制；  

(3)矢量控制VC,屬閉環(huán)控制，有電流I，磁通φ，轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)速n四種；一般內(nèi)環(huán)是φ、T、I任選一種，外環(huán)是n（或w）。

(4)直接轉(zhuǎn)矩控制DTC屬閉環(huán)控制，在n=0時(shí)可有400%Te，以上四種常用的。

2000年后國外出現(xiàn)無反饋裝置的變頻器，即不需要另外加裝傳感器或編碼器，利用變頻器在工作時(shí)的電流、電壓、磁通、轉(zhuǎn)速變化，通過檢測、解耦等器件裝置，反饋到輸入端    詳見圖1、表1、表2。自問世后深受用戶歡迎和青睞，主要是方便使用，功能不亞于有速度傳感器反饋裝置的變頻器。目前高壓變頻器控制方式以A、B兩種為多數(shù)。無反饋裝置在試制中，C處于研發(fā)中。

2．獨(dú)特的幾種變頻器的控制方法

（1)優(yōu)化PWM矢量控制

正弦脈寬調(diào)制SPWM具有電路簡單、線性度好的優(yōu)點(diǎn)，但輸出電壓不高，最大線性輸出電壓幅值僅為輸入電壓的/2=0.866,其實(shí)質(zhì)是相電壓控制法。優(yōu)化PWM矢量控制模式采用雙調(diào)制過程，即三角波相位預(yù)及調(diào)制信號(0～50Hz)的幅值共同調(diào)節(jié)來控制IGBT的開關(guān)工作狀態(tài)，方法是通過開關(guān)角α（30°～60°)及調(diào)制深度α=正弦波幅值／三角波幅值<0．95。特點(diǎn)是總諧波電流損耗小，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)α=0.92～0．95時(shí)，諧波損耗最小，尤其當(dāng)載波頻率較低時(shí)，能充分顯示出其優(yōu)越性，表現(xiàn)為輸出電壓提高約20％，諧波減小，但信號波調(diào)制深度與開關(guān)角之間的線性度受到影響。隨著α加大電壓受控性變小，但總諧波電流失真THD值仍較小，因此常被選用。

（2) PWM的調(diào)制方法控制

①同步調(diào)制

在一個(gè)調(diào)制信號周期內(nèi)包含三角波的個(gè)數(shù)不變，在改變信號周期的同時(shí)成比例改變載波周期，使≥3，且必須是奇數(shù)。在開關(guān)頻率較低時(shí)，可以保證輸出波形的對稱性，但在較低頻率時(shí)，載波數(shù)量顯得稀疏，從而產(chǎn)生電流波形脈動(dòng)諧波加大，因此只適用在f>20Hz頻率段工作，目前的V／F方式即如此。

②異步調(diào)制

調(diào)制信號周期變化的同時(shí)載波周期仍保持不變，即，這種調(diào)制特點(diǎn)是在低頻工作時(shí)對減小諧波損耗及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大有改善，適用f<20Hz低頻工作段。  

③隨機(jī)調(diào)制

按調(diào)制信號的周期及輸出的電壓值，能自動(dòng)選擇調(diào)制方式與調(diào)制深度a及開關(guān)角α，以適應(yīng)工作頻率變動(dòng)幅值較大、負(fù)載轉(zhuǎn)矩或功率變動(dòng)大及有沖擊性的閉環(huán)系統(tǒng)。這種調(diào)制方式是從根本上解決SPWM在低頻工作段存在先天不足，即轉(zhuǎn)矩變小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、諧波較大的缺點(diǎn)，但軟件技術(shù)上有一定難度，幾乎國內(nèi)外沒有這類調(diào)制方式的產(chǎn)品。近

（3）按電動(dòng)機(jī)U型特性曲線與V／f配合方式的控制

按電動(dòng)機(jī)U特性曲線與V／f配合的控制方式——眾所同知，V／f控制是靜態(tài)的調(diào)壓，即當(dāng)f一定時(shí)，電壓也一定了，它沒有按電動(dòng)機(jī)負(fù)載率β的大小進(jìn)行最佳控制。日本AREX公司10年前獲得世界公認(rèn)的超能士節(jié)能控制器，多了一個(gè)環(huán)節(jié)，可按實(shí)際的負(fù)載率β來自動(dòng)搜索(通過專用集成電路)，輸出最小的工作電壓和最小工作電流(U形特性曲線)，因此是最節(jié)電的，比一般變頻器在相同工況條件下，能多節(jié)電8％～10％，而且cos，是個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)功控制器，特別適用風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。在節(jié)能運(yùn)行時(shí)，效果特好，早期產(chǎn)品為SMX系列，近年為擴(kuò)大使用范圍，適用調(diào)速需要，新品種為VMX系列。后來日立J300系列變頻器在節(jié)能運(yùn)行時(shí)也有此功能。電動(dòng)機(jī)的U形特性曲線見圖2。

（4）模糊控制方式

模糊控制(FUZZY)

此方式按電動(dòng)機(jī)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，通過模糊控制方法控制，特別適用通用單片機(jī)如8031等為CPU的場合應(yīng)用，模糊控制軟件簡化不要數(shù)學(xué)模型，又可對多變量實(shí)時(shí)控制，隨機(jī)變量能達(dá)一定精度要求，在冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐等家電應(yīng)用較廣。當(dāng)然模糊控制也適用變頻器的控制，如Vacon變頻器就采用模糊電流矢量控制(見圖3)。

（5）自整定(電動(dòng)機(jī)參數(shù)在線測量控制)

（6）最近有綠色無諧波問世