在實(shí)際應(yīng)用的情況下_如何選擇變頻器_該不該加輸出電抗器_進(jìn)線電抗器_濾波器

如何選擇變頻器 該不該加輸出電抗器,進(jìn)線電
抗器,濾波器?
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控
制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控
制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)
換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、
中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，
逆變部分為IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、
直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 變頻器選型： 變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 1 采
用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 2 變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容
積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。 3 變
頻器與負(fù)載的匹配問題； I. 電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。
II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于
特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和
過載能力。 III. 轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。
4 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸
出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的
選型。 5 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電
容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或
者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，
高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 變頻器控制原理
圖設(shè)計(jì)： 1 首先確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境； I.工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的
電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工
作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在 40℃以下。在控制箱中，
變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對(duì)不允
許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 II. 環(huán)境溫度。溫度太高
且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚
至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，
一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個(gè)問題會(huì)比較突出。 III. 腐蝕性氣
體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，
而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 IV. 振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器
的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F(xiàn)這樣的
問題。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震
橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間
后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。 V. 電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，
周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干
擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。
所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)
選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系
統(tǒng)無法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 2 變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布
線方法； I. 變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源。 II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從變
頻器到電機(jī)全部用穿線管屏蔽。 III. 電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距
離為 500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線，這樣才能減少
變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)
盡可能使它們按 90 度角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線分開走
線，即使在控制柜中也要如此。 IV. 與變頻器有關(guān)的模擬信號(hào)線最好選用屏蔽
雙絞線，動(dòng)力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔）或遵
從變頻器的用戶手冊(cè)。 3 變頻器控制原理圖； I. 主回路：電抗器的作用是防止
變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)
備，需要根據(jù)變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在變頻
器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當(dāng)變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該
安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護(hù)功能，但缺相保護(hù)卻并不完美，斷路器
在主回路中起到過載，缺相等保護(hù)，選型時(shí)可按照變頻器的容量進(jìn)行選擇?？梢?br/>用變頻器本身的過載保護(hù)代替熱繼電器。 II. 控制回路：具有工頻變頻的手動(dòng)切
換，以便在變頻出現(xiàn)故障時(shí)可以手動(dòng)切工頻運(yùn)行，因輸出端不能加電壓，固工頻
和變頻要有互鎖。 4 變頻器的接地； 變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制
噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線的截面
不小于4mm，長(zhǎng)度不超過5m。變頻器的接地應(yīng)和動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開，不能
共地。信號(hào)線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜
之間電氣相通。 變頻器控制柜設(shè)計(jì)： 變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部，控制柜在
設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下問題 1 散熱問題：變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。在
變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占 98 控制電路占 2。為了保證變
頻器正常可靠運(yùn)行，必須對(duì)變頻器進(jìn)行散熱我們通常采用風(fēng)扇散熱；變頻器的內(nèi)
裝風(fēng)扇可將變頻器的箱體內(nèi)部散熱帶走，若風(fēng)扇不能正常工作，應(yīng)立即停止變頻
器運(yùn)行；大功率的變頻器還需要在控制柜上加風(fēng)扇，控制柜的風(fēng)道要設(shè)計(jì)合理，
所有進(jìn)風(fēng)口要設(shè)置防塵網(wǎng)，排風(fēng)通暢，避免在柜中形成渦流，在固定的位置形成
灰塵堆積；根據(jù)變頻器說明書的通風(fēng)量來選擇匹配的風(fēng)扇，風(fēng)扇安裝要注意防震
問題。 2 電磁干擾問題： I. 變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多
的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾，而且會(huì)產(chǎn)生
高次諧波，這種高次諧波會(huì)通過供電回路進(jìn)入整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)，從而影響其他儀表。
如果變頻器的功率很大占整個(gè)系統(tǒng)25以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。 II.
當(dāng)系統(tǒng)中有高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源時(shí)，變頻器本身會(huì)因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)
保護(hù)，則考慮整個(gè)系統(tǒng)的電源質(zhì)量問題。 3 防護(hù)問題需要注意以下幾點(diǎn)： I. 防
水防結(jié)露：如果變頻器放在現(xiàn)場(chǎng)，需要注意變頻器柜上方不的有管道法蘭或其他
漏點(diǎn)，在變頻器附近不能有噴濺水流，總之現(xiàn)場(chǎng)柜體防護(hù)等級(jí)要在IP43 以上。 II.
防塵：所有進(jìn)風(fēng)口要設(shè)置防塵網(wǎng)阻隔絮狀雜物進(jìn)入，防塵網(wǎng)應(yīng)該設(shè)計(jì)為可拆卸式，
以方便清理，維護(hù)。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況確定，防塵網(wǎng)四周與控制
柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。 III. 防腐蝕性氣體：在化工行業(yè)這種情況比較多見，此
時(shí)可以將變頻柜放在控制室中。 變頻器接線規(guī)范： 信號(hào)線與動(dòng)力線必須分開走
線：使用模擬量信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制變頻器時(shí)，為了減少模擬量受來自變頻器和其
它設(shè)備的干擾，請(qǐng)將控制變頻器的信號(hào)線與強(qiáng)電回路（主回路及順控回路）分開
走線。距離應(yīng)在30cm以上。即使在控制柜內(nèi)，同樣要保持這樣的接線規(guī)范。該
信號(hào)與變頻器之間的控制回路線最長(zhǎng)不得超過 50m。 信號(hào)線與動(dòng)力線必須分別
放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部：連接 PLC 和變頻器的信號(hào)線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時(shí)由于變頻器無內(nèi)置
的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級(jí)動(dòng)力線對(duì)外部會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的干擾，因此放
置信號(hào)線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號(hào)線
與動(dòng)力線的徹底分開。 1 模擬量控制信號(hào)線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格
為0.75mm2。在接線時(shí)一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（5-7mm左右），同
時(shí)對(duì)剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入
干擾。 2 為了提高接線的簡(jiǎn)易性和可靠性，推薦信號(hào)線上使用壓線棒端子。 變
頻器的運(yùn)行和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置： 變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選
擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。
控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一
般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。 最低運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的
最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速
下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)
熱。 最高運(yùn)行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻
率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來說，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，
電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。 載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次
諧波分量越大，這和電纜的長(zhǎng)度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切