应用变频调速的注意事项

    1、保证运行的连续性

    某些重要的生产线或电厂锅炉的风机是绝对不允许故障停车的，否则会引起经济上的重大损失。现行的通用变频器虽然已有完善的保护和故障自诊断手段，但对于重要风机负载在应用变频调速时仍必须增设如下的万全之策。

   (1)加减速过程中防止失速

    风机选用通用变频器一般是用V/f恒定控制方式。但其缺点是低频（速）时，电动机转矩降低，这在加速过程中是一个严重的隐患，而改用矢量控制就不成为问题。这里还是就V/f控制进行讨论，并探讨其解决方法。

    电动机的加速时间可用下面的公式表示。

   (9-1)

式中，t1为加速时间(s)；JM、JL为电动机和负载的转动惯量(kg·m²)；TM、TL分别为电动机的额定转矩和负载的转矩(N·m)；n为电动机额定转速(r/min)；k1为常数，一般选为1.3左右。

    通常把变频器的加速时间Ta设定得大于t1值，且假定加速和减速特性为线性变化，如图9-3所示。在起动过程中如果负载转矩突然增加，就不可能在已设定的起动时间加速，亦即电动机的上升速度跟不上频率的升高。这样，就会造成起动电流超过额定电流，过流保护(OC)和过载保护(OL)动作，出现停机事故。

    图9-3    变频器的软起动、停车特性

    为此，应在变频调速系统中增设“防止失速”环节。其控制要领在于加速过程中时刻监视电流大小，一旦发现过流就要自动调节加速率，亦即防止产生失速。这样，初期的加速时问虽然已设定，但由于负载、电源电压变化等原因，能自动改变加速时间。也就是说，防止失速的本质就是限制电流，使电动机转矩减小，结果使加速时间适当延长。

    防止失速的另一优点是，在正常运行中也可能产生过负载，负载增大的原因是气体密度（含尘量）过大或温度变化，如果没有此类保护就会产生频繁跳闸事故。而防止失速环节使短时过负载时频率降低，一旦过负载状态消失又恢复到原来正常运行的频率。

    减速过程中的问题主要是负载储存能量释放过快使变频器直流母线升压。此时，应监测直流母线电压自动调节减速时间。

   (2)自动重合闸功能

    变频器采用微机控制并使用了若干集成电路芯片，抗干扰能力比较差，一旦浪涌电压侵入就会产生误动作。自动重合闸保护功能是当出现运行异常时，可以起动重合闸环节，一边监视电流，一边恢复原有状态运行。重合闸的次数根据设备的重要程度而定。当交流电源发生瞬时停电时，也需起动重合闸检测停电瞬间的变频器运行速度，一旦恢复供电仍可按原有速度恢复运行。

   (3)从变频电源自动切换到电网直接供电

    重要风机设备从节电角度出发进行变频调速，一旦出现停电事故，应当自动切换到商用电网供电。切换控制的大前提是切换过程中电动机不停止。现举出一个商用电源支持系统的继电接触器控制线路的实例，如图9-4所示。

    2、防止机械共振

    由于风机属于大惯性负载，其固有振动频率较低。当变频器运行于低频时，电动机转矩产生脉动，其频率与风机的固有频率接近，就会发生机械共振，使运行状态恶化。防止的方法如下。

    图9-4    变频器供电和电网供电的自动切换

   (1)避开在共振点的连续运行。

   (2)使变频器的转矩脉动频率提高（例如，改变变频器的载波频率）。

    3、润滑问题

    采用变频调速后，由于连续地低速运行，造成风机轴承润滑不良或过热，严重时甚至烧坏轴承。因此，应设置变频的频率下限。