应用变频器的技术优势

    在工业生产中应用变频器控制电机运行，其技术优势是传统的任何控制方式（如继电器一接触器控制、电磁离合器控制等）不可比拟的。变频器的应用效能及技术内容可以从以下几个方面体现。    1．原有恒速运行的异步电机的调速控制    应用变频器可以方便地改变异步电机的频率和电压，实现调速运行。节能用途是这种情况的典型例子。需要注意的是：对标准型电机，低速时散热能力变差，这是由于电机轴上起冷却作用的风扇转速变慢所致，这就需要应用变频器所具有的电子热保护功能，以便切实地对电机实行保护。    2．实现软启动、软停机并且可实现频繁启停    笼形异步电机在工频条件下，启动电流是额定电流的5～7倍，电机的容量越大，启动时对电网的影响越大。利用变频器采用变频启动或停车，可以预先设定加、减速时间(0.1～6000s)，并且可以在较小的电流条件下实现软启动，从而减小对电网的影响并降低电机发热。需要注意的是：加、减速时的动态转矩不足，为了顺利而可靠地完成启动程序，变频器均具有自动转矩提升功能和加、减速过程中的防失速功能。    3．不用接触器方便地实现正、反转控制    在变频器中利用逆变电路中电力电子器件(IGBT)的开关功能，实现电机正、反转的切换控制是很容易的，避免了使用主电路接触器进行机械切换的弊端，可以可靠地实现正、反转之间的联锁。    特别是起重机、小型提升机的应用场合，由于有的变频器已经把“起重机专用软件”存在其软件库中了，因而起重机的程序控制用开关器件均可以省掉，得到一种可靠性高而廉价的传动装置。    4．可方便地实现电气制动    变频器传动时很容易实现电机的电气制动。在很多情况下，例如水平传送带、风机、起重机和斜面传送带的应用中，为产生静止时的保持转矩，应与机械式制动器配合使用。    电气制动包括动力制动、电源再生制动和直流制动三种制动方式。当变频器的输出频率为零时，电机就处于直流的能耗制动状态。一般情况下，某些机床、大型起重机、高速电梯等为了有效地利用再生电能常采用电源再生制动方式，小型升降机等则采用电路结构相对简单的动力制动（采用制动电阻）方式。制动频繁度很低的一类生产机械，当仅要求停车时，也可以采用全范围直流制动方式。    5．可实现恶劣环境下电机的调速运行   电磁转差调速电机和直流电机一般难于用到环境恶劣的场合。这项功能使得用防爆电机在技术上的复杂性大大降低。在一般情况下可采用通用笼形异步电机，特殊情况下可以选用防爆型、防水型、户外型等特殊类型电机。需要注意的是：防爆型电机与变频器配合时，禁止采用非变频器专用的防爆电机（用于工频的普通防爆电机，不经认证不能用于变频传动）。    6．实现高频电机的高速运行    在超精密加工和高性能机械区域中常常要用高速电机，为了满足这些高速电机驱动的需要，出现了采用PAM控制方式的高速电机驱动用变频器。这类变频器的输出频率可以达到3kHz，驱动两极异步电机时，电机的最高速可以达到180000r/m/n。    在高速电机由高频变频器驱动的场合，变频器的压频关系应该按高速电机固有的U/f关系来决定。如果将通用异步电机升速运行，有必要校核电机的机械强度。    7．单台变频器的多电机调速运行    变频器的多电机传动方式，是用一台变频器同时为多台电机供电，多用于轧钢的辊道和纤维机械中的卷筒等的传动。电机可以采用异步电机，也可以采用同步电机。各台电机的容量不必相同，但电机的容量之和不得超过变频器的额定容量。如果采用异步电机，各电机的转速可能因为转差率不同而略有差异；而采用同步电机时，各电机的转速则完全相同。    多台同步电机传动方式中，如果在运行中有一台电机突然接入，则必须考虑新接入的电机启动时和接近同步时的过大电流对运行中的其他电机的冲击。    8．电网的功率因数可以保持较高的值    变频器中的整流电路，采用三相全波整流将交流电变换成直流电，电流的相位基本没有滞后，较之电机直接接到电网上，电网的功率因数要高得多，基本上接近1。变频器的电源侧功率因数在低速时有所减小。图7-11所示为采用二极管整流器的PWM变频器的输入功率因数特性。图7-12所示为采用晶闸管整流器的PWM变频器的输入功率因数特性。
    图7-11    采用二极管整流器的PWM变频器的输入功率因数特性
    图7-12    采用晶闸管整流器的PWM变频器的输入功率因数特性    应该注意的是：电机的输入侧（变频器的输出端），不能接改善功率因数用电容器，因为电容器可流入过大的高次谐波电流，并因此而损坏。