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變頻器應(yīng)用中的抗干擾措施及選用
發(fā)布時(shí)間：2012-07-24 點(diǎn)擊次數(shù)：2076次
關(guān)鍵字：變頻器 抗干擾措施
變頻器應(yīng)用中的抗干擾措施：變頻器在應(yīng)用中的干擾主要表現(xiàn)為:高次諧波、噪聲與振動(dòng)、負(fù)載匹配、發(fā)熱等問(wèn)題。這些干擾是不可避免的,因?yàn)樽冾l器的輸入部分為整流電路,輸出部分為逆變電路,它們都是由起開(kāi)關(guān)作用的非線性元件組成的,而在開(kāi)斷電路的過(guò)程中,都要產(chǎn)生高次諧波,從而使其輸入電源和輸出的電壓波形和電流波形產(chǎn)生畸變。下面針對(duì)諧波問(wèn)題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)措施。
容量較小的變頻器,高次諧波的影響較小。但容量較大或數(shù)量較多時(shí),就必須處理由高次諧波電流引起的高次諧波干擾,否則將影響到設(shè)備和檢測(cè)元件,嚴(yán)重時(shí)可能使這些設(shè)備誤動(dòng)作。根據(jù)英國(guó)的ACE 報(bào)告,各種對(duì)象對(duì)高次諧波的敏感程度如下:電動(dòng)機(jī)在10 %～20 %以下無(wú)影響;儀表電壓畸變10 % ,電流畸變10 % ,誤差在1 %以下;電子開(kāi)關(guān)超過(guò)10 %會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作;計(jì)算機(jī)超過(guò)5 %會(huì)出錯(cuò)。鑒于以上情況,在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中,必須采取措施降低干擾,把干擾抑制在允許的范圍內(nèi)。
變頻器的各個(gè)部件的合理選用規(guī)則：變頻器的選用,應(yīng)按照被控對(duì)象的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等來(lái)考慮,使之在滿足工藝和生產(chǎn)要求的同時(shí),既好用,又經(jīng)濟(jì)。
變頻器及被控制的電機(jī)：電機(jī)的極數(shù)。一般電機(jī)極數(shù)以不多于4 極為宜,否則變頻器容量就要適當(dāng)加大。轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。在同等電機(jī)功率情況下,相對(duì)于高過(guò)載轉(zhuǎn)矩模式,變頻器規(guī)格可以降格選取。電磁兼容性。為減少主電源干擾,在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器,或安裝前置隔離變壓器。一般當(dāng)電機(jī)與變頻器距離超過(guò)50m時(shí),應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護(hù)電纜。列出不同類型變頻器的主要性能、應(yīng)用場(chǎng)合。
變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用：變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與條件相適應(yīng),必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。有下列幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu): 敞開(kāi)型IP00型。本身無(wú)機(jī)箱,可裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤(pán)、架上,尤其適于多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)選用,但環(huán)境條件要求較高。封閉型IP20 型。適于一般用途,可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合。密封型IP45 型。適于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差的環(huán)境。密閉型IP65 型。適于環(huán)境條件差,有水、灰塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。
變頻器功率的選用：變頻器負(fù)載率β與效率η的關(guān)系對(duì)中大功率(幾百千瓦至幾千千瓦) 電動(dòng)機(jī)而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積。從效率角度出發(fā),在選用變頻器功率時(shí),要注意以下幾點(diǎn)。變頻器功率與電動(dòng)機(jī)功率相當(dāng)時(shí)為最合適,以利于變頻器在高效率狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí),則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率,并且應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率；當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載啟動(dòng)且較頻繁時(shí),可選取大一級(jí)的變頻器,以利于變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行；經(jīng)測(cè)試,電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余,可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器,但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí),則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能 程序的設(shè)置,以利于達(dá)到較高的節(jié)能效果。
變頻器容量的確定：合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn),比較簡(jiǎn)便的方法有三種： 電機(jī)實(shí)際功率確定法。首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率,以此來(lái)選用變頻器的容量，按變頻器產(chǎn)品目錄選具體規(guī)格。當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí),至少要考慮一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的影響,以避免變頻器過(guò)流跳閘；電機(jī)額定電流法。變頻器容量選定過(guò)程,實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過(guò)程,最常見(jiàn)、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率,但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少,通常都是設(shè)備所選能力偏大,而實(shí)際需要的能力小,因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的,避免選用的變頻器過(guò)大,使投資增大。對(duì)于輕負(fù)載類,變頻器電流一般應(yīng)按1. 1 In ( In 為電動(dòng)機(jī)額定電流) 來(lái)選擇,或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來(lái)選擇。
主電源：電源電壓及波動(dòng)。應(yīng)特別注意與變頻器低電壓保護(hù)整定值相適應(yīng)(出廠時(shí)一般設(shè)定為0. 8～0. 9Un ) ,因?yàn)樵趯?shí)際使用中,電網(wǎng)電壓偏低的可能性較大，主電源頻率波動(dòng)和諧波干擾。這方面的干擾會(huì)增加變頻器系統(tǒng)的熱損耗,導(dǎo)致噪聲增加,輸出降低，變頻器和電機(jī)在工作時(shí),自身的功率消耗。在進(jìn)行系統(tǒng)主電源供電設(shè)計(jì)時(shí),兩者的功率消耗因素都應(yīng)考慮進(jìn)去。
SF9000系列是新一代高性能矢量變頻器，有如下特點(diǎn)：采用最新高速電機(jī)控制專用芯片DSP，確保矢量控制快速響應(yīng)，硬件電路模塊化設(shè)計(jì)，確保電路穩(wěn)定高效運(yùn)行，外觀設(shè)計(jì)結(jié)合歐洲汽車(chē)設(shè)計(jì)理念，線條流暢，外形美觀，結(jié)構(gòu)采用獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，風(fēng)扇可自由拆卸，散熱性好，無(wú)PG矢量控制、有PG矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制、V/F控制均可選擇，強(qiáng)大的輸入輸出多功能可編程端子，調(diào)速脈沖輸入，兩路模擬量輸出，獨(dú)特的“挖土機(jī)”自適應(yīng)控制特性，對(duì)運(yùn)行期間電機(jī)轉(zhuǎn)矩上限自動(dòng)限制，有效抑制過(guò)流頻繁跳閘，寬電壓輸入，輸出電壓自動(dòng)穩(wěn)壓（AVR），瞬間掉電不停機(jī)，適應(yīng)能力更強(qiáng)；內(nèi)置先進(jìn)的 PID 算法 ，響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)試簡(jiǎn)單 ； 16 段速控制，簡(jiǎn)易PLC 實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定速、定向等多功能邏輯控制，多種靈活的控制方式以滿足各種不同復(fù)雜工況要求，內(nèi)置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS RTU ASCII 通訊協(xié)議，用戶可通過(guò)PC/PLC控制上位機(jī)等實(shí)現(xiàn)變頻器485通訊組網(wǎng)集中控制。
變頻器應(yīng)用中的抗干擾措施：變頻器在應(yīng)用中的干擾主要表現(xiàn)為:高次諧波、噪聲與振動(dòng)、負(fù)載匹配、發(fā)熱等問(wèn)題。這些干擾是不可避免的,因?yàn)樽冾l器的輸入部分為整流電路,輸出部分為逆變電路,它們都是由起開(kāi)關(guān)作用的非線性元件組成的,而在開(kāi)斷電路的過(guò)程中,都要產(chǎn)生高次諧波,從而使其輸入電源和輸出的電壓波形和電流波形產(chǎn)生畸變。下面針對(duì)諧波問(wèn)題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)措施。
容量較小的變頻器,高次諧波的影響較小。但容量較大或數(shù)量較多時(shí),就必須處理由高次諧波電流引起的高次諧波干擾,否則將影響到設(shè)備和檢測(cè)元件,嚴(yán)重時(shí)可能使這些設(shè)備誤動(dòng)作。根據(jù)英國(guó)的ACE 報(bào)告,各種對(duì)象對(duì)高次諧波的敏感程度如下:電動(dòng)機(jī)在10 %～20 %以下無(wú)影響;儀表電壓畸變10 % ,電流畸變10 % ,誤差在1 %以下;電子開(kāi)關(guān)超過(guò)10 %會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作;計(jì)算機(jī)超過(guò)5 %會(huì)出錯(cuò)。鑒于以上情況,在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中,必須采取措施降低干擾,把干擾抑制在允許的范圍內(nèi)。
變頻器的各個(gè)部件的合理選用規(guī)則：變頻器的選用,應(yīng)按照被控對(duì)象的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等來(lái)考慮,使之在滿足工藝和生產(chǎn)要求的同時(shí),既好用,又經(jīng)濟(jì)。
變頻器及被控制的電機(jī)：電機(jī)的極數(shù)。一般電機(jī)極數(shù)以不多于4 極為宜,否則變頻器容量就要適當(dāng)加大。轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。在同等電機(jī)功率情況下,相對(duì)于高過(guò)載轉(zhuǎn)矩模式,變頻器規(guī)格可以降格選取。電磁兼容性。為減少主電源干擾,在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器,或安裝前置隔離變壓器。一般當(dāng)電機(jī)與變頻器距離超過(guò)50m時(shí),應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護(hù)電纜。列出不同類型變頻器的主要性能、應(yīng)用場(chǎng)合。
變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用：變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與條件相適應(yīng),必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。有下列幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu): 敞開(kāi)型IP00型。本身無(wú)機(jī)箱,可裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤(pán)、架上,尤其適于多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)選用,但環(huán)境條件要求較高。封閉型IP20 型。適于一般用途,可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合。密封型IP45 型。適于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差的環(huán)境。密閉型IP65 型。適于環(huán)境條件差,有水、灰塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。
變頻器功率的選用：變頻器負(fù)載率β與效率η的關(guān)系對(duì)中大功率(幾百千瓦至幾千千瓦) 電動(dòng)機(jī)而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積。從效率角度出發(fā),在選用變頻器功率時(shí),要注意以下幾點(diǎn)。變頻器功率與電動(dòng)機(jī)功率相當(dāng)時(shí)為最合適,以利于變頻器在高效率狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí),則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率,并且應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率；當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載啟動(dòng)且較頻繁時(shí),可選取大一級(jí)的變頻器,以利于變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行；經(jīng)測(cè)試,電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余,可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器,但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí),則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能 程序的設(shè)置,以利于達(dá)到較高的節(jié)能效果。
變頻器容量的確定：合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn),比較簡(jiǎn)便的方法有三種： 電機(jī)實(shí)際功率確定法。首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率,以此來(lái)選用變頻器的容量，按變頻器產(chǎn)品目錄選具體規(guī)格。當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí),至少要考慮一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的影響,以避免變頻器過(guò)流跳閘；電機(jī)額定電流法。變頻器容量選定過(guò)程,實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過(guò)程,最常見(jiàn)、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率,但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少,通常都是設(shè)備所選能力偏大,而實(shí)際需要的能力小,因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的,避免選用的變頻器過(guò)大,使投資增大。對(duì)于輕負(fù)載類,變頻器電流一般應(yīng)按1. 1 In ( In 為電動(dòng)機(jī)額定電流) 來(lái)選擇,或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來(lái)選擇。
主電源：電源電壓及波動(dòng)。應(yīng)特別注意與變頻器低電壓保護(hù)整定值相適應(yīng)(出廠時(shí)一般設(shè)定為0. 8～0. 9Un ) ,因?yàn)樵趯?shí)際使用中,電網(wǎng)電壓偏低的可能性較大，主電源頻率波動(dòng)和諧波干擾。這方面的干擾會(huì)增加變頻器系統(tǒng)的熱損耗,導(dǎo)致噪聲增加,輸出降低，變頻器和電機(jī)在工作時(shí),自身的功率消耗。在進(jìn)行系統(tǒng)主電源供電設(shè)計(jì)時(shí),兩者的功率消耗因素都應(yīng)考慮進(jìn)去。
SF9000系列是新一代高性能矢量變頻器，有如下特點(diǎn)：采用最新高速電機(jī)控制專用芯片DSP，確保矢量控制快速響應(yīng)，硬件電路模塊化設(shè)計(jì)，確保電路穩(wěn)定高效運(yùn)行，外觀設(shè)計(jì)結(jié)合歐洲汽車(chē)設(shè)計(jì)理念，線條流暢，外形美觀，結(jié)構(gòu)采用獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，風(fēng)扇可自由拆卸，散熱性好，無(wú)PG矢量控制、有PG矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制、V/F控制均可選擇，強(qiáng)大的輸入輸出多功能可編程端子，調(diào)速脈沖輸入，兩路模擬量輸出，獨(dú)特的“挖土機(jī)”自適應(yīng)控制特性，對(duì)運(yùn)行期間電機(jī)轉(zhuǎn)矩上限自動(dòng)限制，有效抑制過(guò)流頻繁跳閘，寬電壓輸入，輸出電壓自動(dòng)穩(wěn)壓（AVR），瞬間掉電不停機(jī)，適應(yīng)能力更強(qiáng)；內(nèi)置先進(jìn)的 PID 算法 ，響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)試簡(jiǎn)單 ； 16 段速控制，簡(jiǎn)易PLC 實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定速、定向等多功能邏輯控制，多種靈活的控制方式以滿足各種不同復(fù)雜工況要求，內(nèi)置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS RTU ASCII 通訊協(xié)議，用戶可通過(guò)PC/PLC控制上位機(jī)等實(shí)現(xiàn)變頻器485通訊組網(wǎng)集中控制。
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