电气传动中变频器技术应用探析

电气传动中变频器技术应用探析

吴素芳周杨杜任翔

浙江巨化热电有限公司

摘要：当前我国加快高质工业化发展进程，新技术被广泛应用到工业生产的个恶搞环节。其中，电子技术的普及应用中，涉及变频器的理论和技术不断创新推广应用，使得变频技术得以广泛应用。本文笔者将结合电气传动中变频器在实际工业生产中的应用，探析电气传动中变频器应用。

关键词：电气传动；变频器；工业生产

一、变频器的发展过程

变频技术起源是为了满足交流电机无级调速的需要，美国通用电气公司在二十世纪五十年代末创造性地研发了电力半导体组件晶闸管，该电气元件也被称为可控硅SCR，它的出现被看作是变频技术产生和发展的起端，在变频器技术发展史上具有划时代意义。到二十世纪七十年代，为满足市场对电机技术需求，交流电机受到市场推崇和青睐，由于交流电克服了直流电电机调速的局限性等诸多弊病，市场逐步淘汰直流电机的应用。以美国、德国为代表的发达工业国家，在1971年提出采用矢量控制技术，这一技术的运用使得变频器的交流调速性得以飞速提升，也使得交流电得以广泛推广和应用。1973年以后，美国开始将电力电子技术应用到调速传动领域，随后在1975年，日本紧随美国采用矢量控制的变频调速系统。我国在二十世纪八十年代才是将变频器从国外引入，开始在我国工业化道路上引入该技术，并在自动化设备更新与发展得以广泛应用。

二、变频器的基本组成

按照变频器的工作方式可将其分为两类，即：“交―交”变频器和“交―直―交”变频器两种。

交―交”变频器实现了从工频交流电到交流电，而交流电可以在频率、电压等方面实现人为的自由掌控，也可以把这种变频器叫做直接式变频器；“交―直―交”变频器在整流器的作用下实现工频交流电向直流电的转换，接着将直流电转换为可以控制频率、电压的交流电，它又被称为间接式变频器。就目前来看，我国较常使用和生产的主要是间接式变频器，即“交―直―交”变频器。从目前变频器的组成部分来看通常由四部分组成，分别是整流器、滤波电路、逆变器、控制电路等四个方面。在整流器的作用下交流电可以转换为直流电，而滤波电路在整个过程中发挥着储存直流电的功能，在逆变器的运转下直流电可以转换为交流电，而控制电路作为向三个环节发送信号的传导媒介，发挥着信号传递的功能。

（一）整流器

整流器与单项或者三相交流电连接起来，从而产生具有脉动的直流电压，而从其可控条件来看，整流器可以分为可控和不可控两种。

（二）逆变器

与整流器功能相反，逆变器主要是将整流器处理后的直流电转化为可以满足异步电动机运行时的电压和频率要求的交流电。

（三）控制电路

控制电路作为向三个环节发送信号的传导媒介，作为重要的信号回路，它内不包含多种程序，例如电压监测、电流监测、电压运算、频率运算以及逆变器保护电路等内容。它对逆变器和整流器的控制的主要依据是依靠线路回馈信息，以此来确保正常的频率与电压，满足电动机正常运转。

（四）滤波电路

在整流器的处理后的直流电，其脉冲电压至少是电源频率六倍，经过逆变器处理后的电流也会对直流电压产生严重影响，因此就需要控制好电压的波动情况，并将其控制在合理的波动范围内，并对脉动电压做吸收处理。该功能的作用机制主要是通过电容和电感来实现。

三、关于变频柜的温度计算以及解决方案

众所周知任何工业生产元件的正常运行都需要在其规定的温度、湿度等工作环境下运转，同理，变频器也需要有规定的温度进行工作，其作为适宜的温度是25摄氏度，而其最低温度不可低于-10摄氏度，而其最高温度也不可以超过50摄氏度，如果工作环境的温度低于最低温度或者超过最高温度，都将影响变频器的正常运转，进而影响整个作业进程。在变频器运转的过程中存在一个重要的问题就是其所处的装置在运转过程中会产生大量的热能，而温度的升高必须引起左走的重视，需要采取行之有效的措施来保障变频器的正常工作运行。这就要求在实际工作中需要实时计算和监控变频器柜的温度，采用电机学中相关的理论公式对变频器柜内温度变化进行相应的科学计算。对于变频器柜外的温度，既要考虑天气气候的变化引起的温度变化，而且还需要考虑到其他影响因素，并在综合各方面影响因素的条件下进行相应的温度测算。。

（一）自然冷却的变频柜

变频器在运转中必须确保有足够的外部空气进行补给，来确保内部空气进行交流。在温度升高的条件下，电柜的外露面积将会直接影响变频柜内部的总体消耗功率，通常计算公式为：t=p/（5.5s）（t代表温度，p代表变频柜的总体消耗功率，S代表变频柜外露面积）。

（二）风冷的变频柜

如果采用风冷变频柜，在实际工作中就需要在变频柜的顶端安置冷风机，以确保变频器在合理的温度下运转。温度的升高测算可以参照下面的公式：t=0.053p/q（t代表升高的温度，p代表变频柜的总体消耗功率，，q代表变频柜的空气流量）。在实际工作中，需要根据实际情况安装与工作环境想匹配的风扇，并确保变频器在合理的温度下开展工作。

四、变频器接地注意问题

变频器正确的接地不仅可以保证工作人员的人身安全，同时也可以对变频器本身的设备进行保护，有效地抑制来在外部因素的干扰，为变频器的正常运转营造良好的环境。

（一）保护接地

保护性接地一方面可以确保设备安全，另一方面也对使用其工作的人员给予相应保护。不容置疑任何带电的设备都必须做好接地保护工作，以防对人身和财产产生不必要的损失和危害。变频器安装要严格遵守国家对高泄露电流的相关规定进行安装，确保使用一根大于十毫米每平方的保护性导线和电源部分交流电源导线横截面相同的保护性导线。

（二）工作接地

变频器的工作接地主要是指满足变频器装置以及系统条件，以保证调频的精确性而进行的接地。需要注意的是不仅要对变频器的主电路进行控制，同时要满足系统工作条件来确保电频器的正常运转。

五、变频器控制回路的抗干扰方法

（一）屏蔽干扰源

实践中，变频器回路控制干扰的有效方法有很多，屏蔽干扰源是最为直接也是最为有效的方法。通常情况下变频器是需要用铁壳在外部包裹来避免电磁干扰泄漏；输出线也会选择用钢管屏蔽，尤其是外部信号控制变频器的情况下，需要信号线尽可能短（通常在二十米以内），信号线需要选用双芯屏蔽，确保与主电路线（AC380V）的隔离，同时也要做好与控制线（AC220V）完全隔离，杜绝放置在同一配管或线槽内，与此同时周围电子敏感设备线路也许进行严格屏蔽。

（二）引用电抗器

由于频率较低的谐波分量在变频器的输入电流中所占据的比较较大，例如常见的有5次、7次、11次、13次等谐波，这些谐波不仅对其他设备的正常运行产生不良影响，同时也会大量的无功功率，使得整个功率因数下降。而在实践中，输入电路中引用电抗器可以很好地抑制较低谐波电流的产生。

除了重视上述关于电气传动的过程中变频器的技术应用外，还要需要发挥变频器在在不同的工作环境、不同的接线方式、不同的工作需要情况下的最大作用，确保变频器的各个功能模块都可以正常运行，最终确保系统内的变频器安全、可靠、高效运行。

参考文献：

[1].向军.试述电气传动中变频器应用技术[J].电子技术与软件工程，2015（9）：117-117.

[2].席丹.浅谈变频器在电气传动自动控制中的应用[J].电子制作，2013（9x）：216-216.

作者简介：

吴素芳，女，浙江衢州，1973.9，浙江巨化热电有限公司，技术员，本科，电气工程师，研究方向：变频器。