變頻器


變頻器的英文譯名是VFD(Variable-frequency Drive),這可能是現代科技由中文反向譯為英文的為數不多實例之一。(但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display,真空熒光管,故這種譯法并不常用)。變頻器是套用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率模式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器在中、韓等亞洲地區受日本廠商影響而曾被稱作VVVF(Variable Voltage Variable Frequency Inverter)。

變頻器基礎原理知識

  1、什么是變頻器好“?
  變頻器是利用電力半導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,能實現對交流非同步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。國內技術較領先的品牌有變頻器匯川、正弦、英威騰、偉創、三 晶、歐瑞、藍海華騰、紫日、阿爾法、上海亞泰等。 
  2、PWM和PAM的不同點是什么?
  PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)縮寫,按一定規律改變脈沖列的脈沖寬度,以調節輸出量和波形的一種調值模式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調制) 縮寫,是按一定規律改變脈沖列的脈沖幅度,以調節輸出量值和波形的一種調制模式。
  3、電壓型與電流型有什么不同?
  
 變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。
  4、為什么變頻器的電壓與頻率成比例的改變?
  
任何電動機的電磁轉矩都是電流和磁通相互作用的結果,電流是不允許超過額定值的,變頻器否則將引起電動機的發熱。因此,如果磁通減小,電磁轉矩也必減小,造成帶載能力降低。
  由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可以看出,在變頻調速時,電動機的磁路隨著運行頻率fX是在相當大的范圍內變化,它極容易使電動機的磁路嚴重飽和,造成勵磁電流的波形嚴重畸變,產生峰值很高的尖峰電流。
  因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,使電動機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制模式多用于風機、泵類節能型變頻器。
  5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對于變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降,那么電流是否增加?
  頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。
  6、采用變頻器運轉時,電機的起動電流、起動轉矩怎樣?
  
 采用變頻器運轉,隨著電機的加速相應提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為額定電流6~7倍,因此,將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動轉矩為70%~120%額定轉矩;對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器,起動轉矩為100%以上,可以帶全負載起動。
  7、V/f模式是什么意思?
  
 頻率下降時電壓V也成比例下降,這個問題已在回答4說明。變頻器V與f的比例關系是考慮了電機特徵而預先決定的,通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特徵,可以用開關或標度盤進行選擇。
  8、按比例地改V和f時,電機的轉矩如何變化?
  
 頻率下降時完全成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法。
  9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎?
  
 在6Hz以下仍可輸出功率,但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件,最低使用頻率取6Hz左右,此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種為0.5~3Hz。。
  10、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定,是否可以?
  通常情況下時不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變,大體為恒功率特徵,在 高速下要求相同轉矩時,必須注意電機與變頻器容量的選擇。
  11、所謂開環是什么意思?
  
 給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG),將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的,稱為“閉環 ”,不用PG運轉的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環模式,也有的機種利用選件可進行PG反饋.無速度感測器閉環控制模式是根據建立的數學模型根據磁通推算電機的實際速度,相當于用一個虛擬的速度感測器形成閉環控制。
  12、實際轉速對于給定速度有偏差時如何辦?
  
 開環時,變頻器即使輸出給定頻率,電機在帶負載運行時,電機的轉速在額定轉差率的范圍內(1%~5%)變動。對于要求調速精度比較高,即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉的場合,可采用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。
  13、如果用帶有PG的電機,進行反饋后速度精度能提高嗎?
  
 具有PG反饋功能的變頻器,精度有提高。但速度精度的值取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。
  14、失速防止功能是什么意思?
  
 如果給定的加速時間過短,變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過過電流而跳閘,運轉停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉,就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。
  15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種,和加減速時間共同給定的機種,這有什么意義?
  加減速可以分別給定的機種,對于短時間加速、緩慢減速場合,或者對于小型機床需要嚴格給定生產節拍時間的場合是適宜的,但對于風機傳動等場合,加減速時間都較長,加速時間和減速時間可以共同給定。
  16、什么是再生制動?
  
 電動機在運轉中如果降低指令頻率,則電動機變為非同步發電機狀態運行,作為制動器而工作,這就叫作再生(電氣)制動。
  17、是否能得到更大的制動力?
  從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中,由于電容器的容量和耐壓的關系,通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如采用選用件制動單元,可以達到50%~100%。
  18、請說明變頻器的保護功能?
  
 保護功能可分為以下兩類:
  (1) 檢知異常狀態后自動地進行修正動作,如過電流失速防止,再生過電壓失速防止。
  (2) 檢知異常后封鎖電力半導體器件PWM控制信號,使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。
  19、為什么用離合器連線負載時,變頻器的保護功能就動作?
  用離合器連線負載時,在連線的瞬間,電機從空載狀態向轉差率大的區域急劇變化,流過的大電流造成變頻器過電流跳閘,不能運轉。
  20、在同一工廠內大型電機一起動,運轉中變頻器就停止,這是為什么?
  
 電機起動時將流過和容量相對應的起動電流,電機定子側的變壓器產生電壓降,電機容量大時此壓降影響也大,連線在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時保護功能(IPE)動作,造成停止運轉。
  21、什么是變頻解析度?有什么意義?
  對于數位控制的變頻器,即使頻率指令為模擬信號,輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻解析度。
  變頻解析度通常取值為0.015~0.5Hz.例如,解析度為0.5Hz,那么23Hz的上面可變為23.5、24.0 Hz,因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下,如果解析度為0.015Hz左右,對于4級電機1個級差為1r/min 以下,也可充分適應。另外,有的機種給定解析度與輸出解析度不相同。
  22、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。
  變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的,上下的關系對通風也是重要的,因此,對于單元型在盤內、掛在墻上的都取縱向位,盡可能垂直安裝。
  23、不采用軟起動,將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以?
  
 在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流(6~7倍額定電流),由于變頻器切斷過電流,電機不能起動。
  24、電機超過60Hz運轉時應注意什么問題?
  
超過60Hz運轉時應注意以下事項:
  (1)機械和裝置在該速下運轉要充分可能(機械強度、噪聲、振動等)。
  (2)電機進入恒功率輸出范圍,其輸出轉矩要能夠維持工作(風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,所以轉速少許升高時也要注意)。
  (3)產生軸承的壽命問題,要充分加以考慮。
  (4)對于中容量以上的電機特別是2極電機,在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。
  25、變頻器可以傳動齒輪電機嗎?
  根據減速機的結構和潤滑模式不同,需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為最大極限,采用油潤滑時,在低速下連續運轉關系到齒輪的損壞等。
  26、變頻器能用來驅動單相電機嗎?可以使用單相電源嗎?
  
 基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機,在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組;對于電容起動或電容運轉模式的,將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相,但對于小容量的,也有用單相電源運轉的機種。
  27、變頻器本身消耗的功率有多少?
  
 它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關,但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據此可推算損耗,但內藏再生制動式(FR-K)變頻器,如果把制動時的損耗也考慮進去,功率消耗將變大,對于操作盤設計等必須注意。
  28、為什么不能在6~60Hz全區域連續運轉使用?
  一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻,若速度降低則冷卻效果下降,因而不能承受與高速運轉相同的發熱,必須降低在低速下的負載轉矩,或采用容量大的變頻器與電機組合,或采用專用電機。
  29、使用帶制動器的電機時應注意什么?
  制動器勵磁回路電源應取自變頻器的輸入側。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作,將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。
  30、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機,電機卻不動,請說明原因。
  變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動,作為對策,請將電容器拆除后運轉,至于改善功率因數,在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。
  31、變頻器的壽命有多久?
  
 變頻器雖為靜止裝置,但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件,如果對它們進行定期的維護,可望有10年以上的壽命。
  32、變頻器內藏有冷卻風扇,風的方向如何?風扇若是壞了會怎樣?
  
 對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種,風的方向是從下向上,所以裝設變頻器的地方,上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有,變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時,由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護
  33、濾波電容器為消耗品,那么怎樣判斷它的壽命?
  作為濾波電容器使用的電容器,其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少,定期地測量靜電容量,以達到產品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。
  34、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。
  應基本收藏在盤內,問題是采用全封閉結構的盤外形尺寸大,占用空間大,成本比較高。其措施有:
  (1)盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱
  (2)利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積
  (3)采用熱導管。
  此外,已開發出變頻器背面可以外露的型式。
  35、想提高原有輸送帶的速度,以80Hz運轉,變頻器的容量該怎樣選擇?
  輸送帶消耗的功率與轉速成正比,因此若想以80HZ運行,變頻器和電機的功率都要按照比例增加為80HZ/50HZ,即提高60%容量。
  維護和檢查時的注意事項有:
  (1) 在關掉輸入電源后,至少等5分鐘才可以開始檢查(還要正式充電發光二極體已經熄滅)否則會引起觸電。
  (2) 維修、檢查和部件更換必須由勝任人員進行。(開始工作前,取下所有金屬物品(手表、手鐲等),使用帶絕緣保護的工具)
  (3) 不要擅自改裝頻頻器,否則易引起觸電和損壞產品。
  (4) 變頻器維修之前,須確認輸入電壓是否有誤,將380V電源接入220V級變頻器之中會出現炸機(炸電容、壓敏電阻、模組等)。
  變頻器主要由半導體元件構成,因此,必須進行日常的檢查,防止不利的工作環境,如溫度、濕度、粉塵和振動的影響,并防止因部件使用壽命所引起的其它故障。
  檢查項目
  (1) 日常檢查:檢查變頻器是否按要求工作。用電壓表在變頻器工作時,檢查其輸入和輸出電壓。
  (2) 定期檢查:檢查所有只能當變頻器停機時才能檢查的地方。
  (3) 部件更換:部件的壽命很大程度上與安裝條件有關。

變頻器工作原理

概述

  主電路是給非同步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

整流器

  最近大量使用的是二極體的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組電晶體變流器構成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉。

平波回路

  在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。

逆變器

  同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。
  控制電路是給非同步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。
  (1)運算電路:將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
  (2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
  (3)驅動電路:驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。
  (4)速度檢測電路:以裝在非同步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
  (5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和非同步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
  三 晶變頻器產品系列
  1、S350高端變頻器系列
  ■采用最新高速電機控制專用晶片DSP,確保矢量控制快速回響
  ■硬體電路模組化設計,確保電路穩定高效運行
  ■面板設計結合歐洲汽車設計理念,線條流暢,外形美觀變頻器■結構采用獨立風道設計,風扇可自由拆卸,散熱性好
  ■無PG矢量控制、有PG矢量控制、轉矩控制、V/F控制均可選擇
  ■強大的輸入輸出多功能可程式端子,調速脈沖輸入,兩路模擬量輸出
  ■獨特的“挖土機”自適應控制特徵,對運行期間電機轉矩上限自動限制,有效抑制過流頻繁跳閘
  ■寬電壓輸入,輸出電壓自動穩壓(AVR),瞬間掉電不停機,適應能力更強
  ■內置先進的 PID 演算法 ,回響快、適應性強、調試簡單 ; 16 段速控制,簡易PLC 實現定時、定速、定向等多功能邏輯控制,多種靈活的控制模式以滿足各種不同復雜工況要求
  ■內置國際標準的 MODBUS RTU ASCII 通訊協定,使用者可通過PC/PLC控制上位機等實現變頻器485通訊組網集中控制
  2、個性化變頻器產品解決方案
  ■軟體架構式,快速回響客戶軟體修改需求
  ■硬體模組化設計,穩定性強
  ■結構為您量身定制
  ■CAN匯流排,Profbus-DP,RS485,RS232,通信集中控制
  ■介面一鍵式傻瓜設計,操作簡易方便
  3、經濟迷你型
  ■采用上下接線模式,結構緊湊,安裝方便
  ■矢量控制模式,180% 啟動轉矩
  ■內置簡易PLC功能,RS485通信接口
  ■最大頻率加速、減速時間可達到0.1S
  ■動態性能穩定、反應速度快,適合于頻繁起動、正反轉場合
  ■變頻器與電機匹配使用,無需放大變頻器容量
  4、矢量通用型
  ■低頻轉矩輸出180% ,低頻運行特徵良好
  ■輸出頻率最大600Hz,可控制高速電機
  ■全方位的偵測保護功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起動
  ■加速、減速、動轉中失速防止等保護功能
  ■電機動態參數自動識別功能,保證系統的穩定性和精確性
  ■高速停機時回響快
  ■豐富靈活的輸入、輸出接口和控制模式,通用性強
  ■采用SMT全貼裝生產及三防漆處理工藝,產品穩定度高
  ■全系列采用最新西門子IGBT功率器件,確保品質的高質量
  5、風機專用型
  ■針對風機節能控制設計
  ■內置PID和先進的節能軟體
  ■高效節能,節電效果20%~60%(根據實際工況而定)
  ■簡便管理、安全保護、實現自動化控制
  ■延長風機設備壽命、保護電網穩定、保減磨損,降低故障率
  ■實現軟起,制動功能
  三菱變頻器產品系列
  1、FR-A700系列高性能矢量變頻器A700產品適用于各類對負載要求較高的設備,如起重、電梯、印包、印染、材料卷取及其它通用場合。三菱FR-A700系列變頻器具有高水準的驅動性能。
  ■具有獨特的無感測器矢量控制模式,在不需要采用編碼器的情況下可以使用各式各樣的機械設備在超低速區域高精度的運轉。
  ■帶轉矩模式控制,并且在速度控制模式下可以使用轉矩限制功能。
  ■具有矢量控制功通能(帶編碼器),變頻器可以實現位置控制和快回響、高精度的速度控制(零速控制,伺服鎖定等)及轉矩控制。
  2、FR-F700系列多功能通用變頻器
  F700變頻器除了套用在很多通用場合外,特別適合于風機、水泵、空調等行業。
  ■FR-F700系列產品除了與其它變頻器具有相同的一般PID控制功能外,并擴充了多泵控制功能。
  ■最佳勵磁控制功能,除恒速時可以使用外,在加減速時也可以起作用,可以進一步最佳化節能效果。
  ■新開發的節能監視功能,可以通過操作面板、輸出端子(端子CA、AM)和通信來確認節能效果,使節能效果一目了然。
  3、FR-E700系列經濟型高性能變頻器
  E700系列可實現高驅動性能的經濟型產品,可套用于起重、電梯、包裝、機械、抽壓機等行業。
  ■具有多種磁通矢量控制模式:在0。5Hz情況下,使用先進磁通矢量控制模式可以使轉矩提高到200%(3。7kw以下)。
  ■短時超載增加到200%時允許持續時間為3S,誤報警將更少發生,經過改進的限轉矩及限電流功能可以為機械提供必要的保護。
  4、FR-D700系列緊湊型多功能變頻器
  D700系列產品為多功能、緊湊型產品,多用于起重、電梯、包裝、機械、抽壓機等行業。
  ■具有通用磁通矢量控制模式,在1Hz情況下,可以使轉矩提高到150%。擴義浮輥控制和三角波功能。
  ■帶安全停止功能,實現緊急停止有二種方法,通過控制MC接觸器來切斷輸入電源或對變頻器內部逆變模組驅動回路進行直接切斷,以符合歐洲標準的安全功能,目的是節約設備投入。

變頻器的作用

1、變頻節能

  變頻器節能主要表現在風機、水泵的套用上。變頻器為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時,除達到動力驅動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費。風機、泵類等設備古早的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時,如果流量要求減小,通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。
  電動機使用變頻器的作用就是為了調速,并降低啟動電流。為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對于逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相非同步電動機調速用,又叫變頻調速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對波形進行整理,可以輸出標準的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。由于變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”,故該產品本身就被命名為“inverter”,即:變頻器。
  變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。一臺1.5匹的空調自身耗電算下來也有20-30W,相當于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行,具有節電功能,是事實。但是他的前提條件是:
  第一,大功率并且為風機/泵類負載;
  第二,裝置本身具有節電功能(軟體支援);
  第三,長期連續運行。
  這是體現節電效果的三個條件。除此之外,無所謂節不節電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節能,就是夸大或是商業炒作。知道了原委,你會巧妙的利用他為你服務。一定要注意使用場合和使用條件才好正確套用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。

2、功率因數補償節能

  無功功率不但增加線損和設備的發熱,更主要的是功率因數的降低造成電網有功功率的降低,大量的無功電能消耗線上路當中,設備使用效率低下,浪費嚴重,使用變頻調速裝置后,由于變頻器內部濾波電容的作用,從而減少了無功損耗,增加了電網的有功功率。

3、軟啟動節能

  電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊,而且還會對電網容量要求過高,啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求,延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。
  從理論上講,變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中,電動機在啟動時,電流會比額定高5-6倍的,不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統在設計時在電機選型上會留有一定的余量,電機的速度是固定不變,但在實際使用過程中,有時要以較低或者較高的速度運行,因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節能調速的目的,而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。

變頻器組成

  變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。
  整流單元:將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。
  高容量電容:存儲轉換后的電能。
  逆變器:由大功率開關電晶體陣列組成電子開關,將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。
  控制器:按設定的程式工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅動交流電動機。

變頻器控制模式

  低壓通用變頻輸出電壓為380~650V,輸出功率為0.75~400kW,工作頻率為0~400Hz,它的主電路都采用交—直—交電路。其控制模式經歷了以下四代。

1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制模式

  其特點是控制電路結構簡單、成本較低,機械特徵硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求,已在產業的各個領域得到廣泛套用。但是,這種控制模式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉矩減小。另外,其機械特徵終究沒有直流電動機硬,動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意,且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩回響慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降,穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

電壓空間矢量(SVPWM)控制模式

  它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的,一次生成三相調制波形,以內切多邊形逼近圓的模式進行控制的。經實踐使用后又有所改進,即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環,以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多,且沒有引入轉矩的調節,所以系統性能沒有得到根本改善。

矢量控制(VC)模式

  矢量控制變頻調速的做法是將非同步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,實現對非同步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經坐標變換,實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際套用中,由于轉子磁鏈難以準確觀測,系統特徵受電動機參數的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

直接轉矩控制(DTC)模式

  1985年,德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。目前,該技術已成功地套用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

矩陣式交—交控制模式

  VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網,即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節,從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是:
  ——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現無速度感測器模式;
  ——自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型,對電機參數自動識別;
  ——算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行即時控制;
  ——實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號,對逆變器開關狀態進行控制。
  矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩回響(<2ms),很高的速度精度(±2%,無PG反饋),高轉矩精度(<+3%);同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度,尤其在低速時(包括0速度時),可輸出150%~200%轉矩。

變頻器歷史

  變頻技術誕生背景是交流電機無級調速的廣泛需求。古早的直流調速技術因體積大故障率高而套用受限。
  20世紀60年代以后,電力電子器件普遍套用了晶閘管及其升級產品。但其調速性能遠遠無法滿足需要。
  20世紀70年代開始,脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速的研究得到突破,20世紀80年代以后微處理器技術的完善使得各種最佳化演算法得以容易的實現。
  20世紀80年代中后期,美、日、德、英等發達國家的 VVVF變頻器技術實用化,商品投入市場,得到了廣泛套用。 最早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產和電子技術的優勢,高端產品迅速搶占市場。
  步入21世紀后,國產變頻器逐步崛起,現已逐漸搶占高端市場。

變頻器分類

單元串聯型變頻器

  這是近幾年才發展起來的一種電路拓撲結構,它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模組化設計,由于采用功率單元相互串聯的辦法解決了高壓的難題而得名,可直接驅動交流電動機,無需輸出變壓器,更不需要任何形式的濾波器。
  整套變頻器共有18個功率單元,每相由6臺功率單元相串聯,并組成Y形連線,直接驅動電機。每臺功率單元電路、結構完全相同,可以互換,也可以互為備用。
  變頻器的輸入部分是一臺移相變壓器,原邊Y形連線,副邊采用沿邊三角形連線,共18副三相繞組,分別為每臺功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分,每部分具有6副三相小繞組,之間均勻相位偏移10度。
  該變頻器的特點如下:
  ① 采用多重化PWM模式控制,輸出電壓波形接近正弦波。
  ② 整流電路的多重化,脈沖數多達36,功率因數高,輸入諧波小。
  ③ 模組化設計,結構緊湊,維護方便,增強了產品的互換性。
  ④ 直接高壓輸出,無需輸出變壓器。
  ⑤ 極低的dv/dt輸出,無需任何形式的濾波器。
  ⑥ 采用光纖通訊技術,提高了產品的抗干擾能力和可靠性。
  ⑦ 功率單元自動旁通電路,能夠實現故障不停機功能。
  隨 著現代電力電子技術及電腦控制技術的迅速發展,促進了電氣傳動的技術革命。交流調速取代直流調速,電腦數位控制取代模擬控制已成為發展趨勢。交流電機 變頻調速是當今節約電能,改善生產工藝流程,提高產品質量,以及改善運行環境的一種主要手段。變頻調速以其高效率,高功率因數,以及優異的調速和啟制動性 能等諸多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速模式。
  以前的高壓變頻器,由可控硅整流,可控硅逆變等器件構成,缺點很多,諧波大, 對電網和電機都有影響。近年來,發展起來的一些新型器件將改變這一現狀,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器,性能優異,可以實 現PWM逆變,甚至是PWM整流。不僅具有諧波小,功率因數也有很大程度的提高。

按變換的環節分類

  (1)交-直-交變頻器,則是先把工頻交流通過整流器變成直流,然后再把直流變換成頻率電壓可調的交流,又稱間接式變頻器,是目前廣泛套用的通用型變頻器。
  (2)可分為交-交變頻器,即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調的交流,又稱直接式變頻器

按直流電源性質分類

  (1)電壓型變頻器
  電壓型變頻器特點是中間直流環節的儲能元件采用大電容,負載的無功功率將由它來緩沖,直流電壓比較平穩,直流電源內阻較小,相當于電壓源,故稱電壓型變頻器,常選用于負載電壓變化較大的場合。
  (2)電流型變頻器
  電流型變頻器特點是中間直流環節采用大電感作為儲能環節,緩沖無功功率,即扼制電流的變化,使電壓接近正弦波,由于該直流內阻較大,故稱電流源型變頻器(電流型)。電流型變頻器的特點(優點)是能扼制負載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負載電流變化較大的場合。
  按主電路工作方法
  電壓型變頻器、電流型變頻器

按照工作原理分類

  可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等

按照開關模式分類

  可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器

按照用途分類

  可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。此外,變頻器還可以按輸出電壓調節模式分類,按控制模式分類,按主開關元器件分類,按輸入電壓高低分類。

按變頻器調壓方法

  PAM變頻器是一種通過改變電壓源Ud 或電流源Id的幅值進行輸出控制的。
  PWM變頻器模式是在變頻器輸出波形的一個周期產生個 脈沖波個脈沖,其等值電壓為正弦波,波形較平滑。

按工作原理分

  U/f控制變頻器(VVVF控制)、SF控制變頻器(轉差頻率控制)、VC控制變頻器(Vectory Control 矢量控制)

按國際區域分類

  國產變頻器:歐瑞傳動、森蘭、英威騰、藍海華騰、偉創、美資易泰帝;歐美變頻器:ABB、西門子、日本變頻器富士三菱、韓國變頻器、臺灣變頻器臺達、香港變頻器、

按電壓等級分類

  高壓變頻器、中壓變頻器、低壓變頻器

按電壓性質分類

  交流變頻器、直流變頻器、

使用與保養變頻器的注意事項

物理環境

  1)工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件,極易受到工作溫度的影響,產品一般要求為0~55℃,但為了保證工作安全、可靠,使用時應考慮留有余地,最好控制在40℃以下。在控制箱中,變頻器一般應安裝在箱體上部,并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求,絕對不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
  2)環境溫度。溫度太高且溫度變化較大時,變頻器內部易出現結露現象,其絕緣性能就會大大降低,甚至可能引發短路事故。必要時,必須在箱中增加干燥劑和加熱器。
  3)腐蝕性氣體。使用環境如果腐蝕性氣體濃度大,不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等,而且還會加速塑膠器件的老化,降低絕緣性能,在這種情況下,應把控制箱制成封閉式結構,并進行換氣。
  4)振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時,會引起電氣接觸不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外,還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后,應對其進行檢查和維護。

電氣環境

  1)防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻,周圍產生了很多的干擾電磁波,這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此,柜內儀表和電子系統,應該選用金屬外殼,禁止變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地,除此之外,各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用禁止控制電纜,且禁止層應接地。如果處理不好電磁干擾,往往會使整個系統無法工作,造成控制單元失靈或損壞。 請登入:輸配電設備網 流覽更多信息
  2)防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護,但是,如果輸入端高電壓作用時間長,會使變頻器輸入端損壞。因此,在實際運用中,要核實變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩定時要有穩壓設備,否則會造成嚴重后果。
  接地 變頻器正確接地是提高控制系統靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段,變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好,接地導線截面積應不小于2mm2,長度應控制在20m以內。變頻器的接地必須與動力設備接地點分開,不能共地。信號輸入線的禁止層,應接至E(G)上,其另一端絕不能接于地端,否則會引起信號變化波動,使系統振蕩不止。變頻器與控制柜之間應電氣連通,如果實際安裝有困難,可利用銅芯導線跨接。
  防雷 在變頻器中,一般都設有雷電吸收網路,主要防止瞬間的雷電侵入,使變頻器損壞 。但在實際工作中,特別是電源線架空引入的情況下,單靠變頻器的吸收網路是不能滿足要求的。在雷電活躍地區,這一問題尤為重要,如果電源是架空進線,在進線處裝設變頻專用避雷器(選件),或有按規范要求在離變頻器20m的遠處預埋鋼管做專用接地保護。如果電源是電纜引入,則應做好控制室的防雷系統,以防雷電竄入破壞設備。實踐表明,這一方法基本上能夠有效解決雷擊問題。九、變頻器供電系統的諧波治理與無功功率補償 隨著變頻器的廣泛套用,變頻器供電系統的諧波治理與無功功率補償的意義逐漸被人們所認識。變頻器供電電源按傅立葉級數可以分解為基波有功電流,基波無功電流,諧波和間諧波電流。
  基波無功電流占用電網容量;造成網壓波動;在供配電設施產生熱損耗;降低了供配電設施運行可靠性。
  諧波和間諧波的集膚效應使輸電線等效截面積變小,線路損耗增加;鐵芯中附加高頻渦流損耗;諧波和間諧波電流造成網壓波形畸變和輻射干擾,引起同一電網下其它負載出力減小,損耗增加,甚至誤動作。
  變頻器用量較大的車間,用電容器直接進行無功力率補償雖然可以大副度降低基波無功電流,但是必然出現諧波放大現象。這時,供電電流和電容器電流中諧波和間諧波電流大副度增加,電容器由于超溫和過壓而損壞,供電變壓器溫升加大。為避免諧波電流大副度增加,電容器由于超溫和過壓而損壞,供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大,諧波治理與無功功率補償必須同時進行。
  從基波無功電流,諧波和間諧波電流的危害上可看出:采用就地諧波治理與無功功率補償可以獲得最大的效益。根據我們的經驗,采用就地諧波治理與無功功率補嘗,一年或一年半時間即可從節能中回收全部投資。
  2變頻器供電系統的諧波治于是與無功功率補償方法
  根據變頻器分類,變頻器供電系統的就地諧波治理與無功功率補償裝置分為:
  含各次濾波器的TSC動態無功功率補償裝置;6%電抗的TSC動態無功功率補償裝置固定投入各次濾波器的裝置,由于有源濾波器技術和價格的原因,目前還難在國內推廣。
  2.1 交-直-交電流型變頻器
  電網通過可控硅三相全控橋給變頻器供電,功率因數角約等于控制角a。供電電流包含6±1次諧波(K=1、2、3…),并且在直流電流無脈動的理想情況下,n次諧波電流含量是基波電流的1/n。實際上,直流電流脈動造成五次諧波和七次諧波含量增加,大于七次諧波的高次諧波含量減少。就地實現諧波治理和無功功率補嘗是安裝含各次濾波器的TSC動態無功功率補償裝置。裝置中電腦根據基波無功功率投入一定數量的五次、七次、十一次和十三次濾波器。濾波器對基波呈容性,補償基波無功功率;濾波器對諧波呈現很小的電感,濾除各次諧波無功功率。
  2.2 交-交變頻器
  電網通過可控硅三相可逆整流橋給變頻器供電,功率因數很低。從電電流不僅包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),還在諧波附近出現間隔為變頻器輸出頻率的間諧波。用五次、七次、十一次和十三次濾波器可以濾除諧波,但是濾波器器對一些間諧波呈容性,必然產生間諧波放大現象。
  來源:輸配電設備網
  就地實現諧波、間諧波治理和無功功率補償是安裝6%電抗的TSC動態無功功率補償裝置。特點是對五次和五次以上諧波和間諧波都呈感性,沒有諧波放大現象。對五次、七次諧波和五次、七次諧波附近的間諧也有一定的濾波效果。
  2.3交-直-交電壓型變頻器
  電網通過三相二極體整流橋給變頻器供電,功率因數大于0.97。由于二極體整流橋僅在網壓峰頂開通,對電容器充電,電流波形是導通角較窄的尖鋒。供電電流包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),諧波含量隨進線電抗和直流濾波電抗的電感量增加而減少。一般來說,加電抗器后五次諧波、七次諧波十一次諧波和十三次諧波仍然占40%、35%、25%和20%。
  對供電變壓器還有其它感性負載的場合,可以安裝含各次濾波器的TSC動態無功功率補償裝置;對幾乎全是交-直-交電壓型變頻器的車間由于不需要補償基波無功功率需要濾除諧波無功功率,應安裝固定投入各次濾波器的裝置。為了防止輕載過補償對電網電壓的提升,該濾波器應該具有提供的基波容性抗器應在設計時考慮諧波發熱和過壓問題。
  3 變頻器供電系統的諧波治理與無功功率補償的原理和套用
  下面就北京三義電力電子公司MV系列就地TSC動態無功功率補償裝置和固定投入的濾波裝置的結構作原理作簡要介紹。TSC動態無功功率補償裝置主回路如圖一所示。其特點是晶閘管電子開關將濾波器投入、退出電網速率為10mS,無功補償動態回響時間15mS,各次諧波濾除率80%以上。濾波器為L-C串聯濾波器,可以設計成五次、七次、十一次、十三次濾波器或6%電抗濾波器。
  如果負載相電流分別為ia、ib和ic,其對應無功電流分量的有效值是Iaq(t)、Ibq(t)和Icq(t),采用形電容器接法,線間補償電流的有效值分別為Iab(t)、Ibc(t)和Ica(t)。線間應投入多少單位電容量nab(t)、nb(t)和nca(t)的計算方法如下:
  3.1從包含諧波的負載相電流ib和ic中計算負載三相無功電流Iaq(t)、Ibq(t)和Icq(t):
  式(1)中Kd為動態微分系數,無功電流變化小時Kd=o,以保證檢測精確性;無功電流變化大時,Kd=1,以保證檢測的快速性。
  3.2根據負載三相無功電流計算三相補償電流Iab(t)、Ibc(t)和Ica(t): 式(3)中為某路電容器全部投入的補償電流Imax與實際補償電流的差值。
  3.3根據三相補償電流和網壓計算各路應投入多少單位電容naq(t)、nbq(t)和ncq(t): 式(4)中UabUbcUca為電網線電壓有效值,Xc為單位電容器50Hz的容抗。
  為降低輻身干擾,選用鐵芯電抗器。裝置的核心技術是晶閘管電子開關高速率將濾波器投入、退出電網平滑無沖擊。裝置內電腦還對散熱器溫度、補償電流、電網電壓和接觸器接點進行監視,在無人值守情況下,實現散熱器超溫、補償電流過流和過載、電網電壓氛相和相序錯、接觸器等故障的保護和容錯運行。裝置運行后,不僅使功率因數大于0.95,而且使諧波電流和網壓畸變率均達到GB/T14549-93國家標準。 固定投入的濾波裝置主回咱與圖一類似,只不過晶閘管電子開關換成了接觸器。電腦控制系統按一定次序和時間間隔投入各次濾波器。為避免諧波放大,為減少投切沖擊和防止補償網壓提升,電容量應做得較小,使網壓提升不超過1。5%。實際運行時,諧波電流是基波電流的四、五倍。這對鐵芯電抗器和諧波濾波器都有較高的設計要求。裝置內電腦對補償電流過流和過載、電網電壓缺相和相序錯、接觸器等故障的保護。濾波裝置投入運行后,變壓器輸出電流接近正弦。

變頻器控制電路故障分析

  給非同步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的網路,稱為控制回路,控制電路由頻率,電壓的運算電路,主電路的電壓,電流檢測電路,電動機的速度檢測電路,將運算電路的控制信號進行放大的驅動電路,以及逆變器和電動機的保護電路等組成。無速度檢測電路為開環控;在控制電路增加了速度檢測電路,即增加速度指令,可以對非同步電動機的速度進行更精確的閉環控制。
  (1)運算電路將外部的速度,轉矩等指令同檢測電路的電流,電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
  (2)電壓、電流檢測電路為與主回路電位隔離檢測電壓,電流等。
  (3)驅動電路為驅動主電路器件的電路,它與控制電路隔離,控制主電路器件的導通與關斷。
  (4)I/O電路使變頻更好地人機互動,其具有多信號(比如運行多段速度運行等)的輸入,還有各種內部參數(比如電流,頻率,保護動作驅動等)的輸入。
  (5)速度檢測電路將裝在非同步電動機軸上的速度檢測器(TG、PLG等)的信號設為速度信號,送入運算回路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
  (6)保護電路檢測主電路的電壓、電流等。當發生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和非同步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓,電流值。
  逆變器控制電路中的保護電路,可分為逆變器保護和非同步電動機保護兩種,保護功能如下:
  (1)逆變器保護
  ①瞬時過電流保護,用于逆變電流負載側短路等,流過逆變電器回件的電流達到異常值(超過容許值)時,瞬時停止逆變器運轉,切斷電流,變流器的輸出電流達到異常值,也得同樣停止逆變器運轉。
  ②過載保護,逆變器輸出電流超過額定值,且持續流通超過規定時間,為防止逆變器器件、電線等損壞,要停止運轉,恰當的保護需要反時限特徵,采用熱繼電器或電子熱保護,過載是由于負載的GD2(慣性)過大或因負載過大使電動機堵轉而產生。
  ③再生過電壓保護,套用逆變器使電動機快速減速時,由于再生功率使直流電路電壓升高,有時超過容許值,可以采取停止逆變器運轉或停止快速的方法,防止過電壓。
  ④瞬時停電保護,對于毫秒級內的瞬時斷電,控制電路工作正常。但瞬時停電如果達數10ms以上時,通常不僅控制電路誤動作,主電路也不供電,所以檢測出后使逆變器停止運轉。
  ⑤接地過電流保護,逆變器負載接地時,為了保護逆變器,要有接地過電流保護功能。但為了保證人身安全,需要裝設漏電保護斷路器。
  ⑥冷卻風機異常,有冷卻風機的裝置,當風機異常時裝置內溫度將上升,因此采用風機熱繼電器或器件散熱片溫度感測器,檢測出異常后停止逆變電器工作。
  (2)非同步電動機的保護
  ①過載保護,過載檢測裝置與逆變器保護共用,但考慮低速運轉的過熱時,在非同步電動機內埋入溫度檢出器,或者利用裝在逆變器內的電子熱保護來檢出過熱。動作過頻時,應考慮減輕電動機負荷,增加電動機及逆變器的容量等。
  ②超速保護,逆變器的輸出頻率或者非同步電動機的速度超過規定值時,停止逆變器運轉
  (3)其他保護
  ①防止失速過電流,加速時,如果非同步電動機跟蹤遲緩,則過電流保護電路動作,運轉就不能繼續進行(失速)。所以,在負載電流減小之前要進行控制,抑制頻率上升或使頻率下降。對于恒速運轉中的過電流,有時也進行同樣的控制。
  ②防止失速再生過電壓,減速時產生的再生能量使主電路直流電壓上升,為防止再生過電壓電路保護動作,在直流電壓下降之前要進行控制,抑制頻率下降,防止不能運轉(失速)。

變頻器技術的發展過程

  直流電動拖動和交流電動機拖動先后生于19世紀,距今已有100多年的歷史,并已成為動力機械的主要驅動裝置。由于當時的技術問題,在很長的一個時間內,需要進行調速控制的拖動系統中則基本上采用的是直流電動機。
  直流電動機存在以下缺點是由于結構上的原因:
  1、由于直流電動機存在換向火花,難以套用于存在易燃易爆氣體的惡劣環境;
  2、需要定期更換電刷和換向器,維護保養困難,壽命較短;
  3、結構復雜,難以制造大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。
  而與直流電動機相比,交流電動機則具有以下優點:
  1、不存在換向火花,可以套用于存在易燃易火暴氣體的惡劣環境;
  2、容易制造出大容量、高轉速和高電壓的交流電動機;
  3、結構堅固,工作可靠,易于維護保養。
  就是因為這樣,限制了交流高速系統的推廣套用。經過20世紀70年代中期的第二次石油危機之后和電子技術的發展,交流高速系統的變頻器技術得到了高速的發展。