變頻器的不足之處

變頻器的不足之處

1．普通異步電動機的效率和溫升的問題。

不論哪種形式的變頻器，在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和諧波電流，使普通異步電動機在非正弦電壓、電流下運行。其中，高次諧波對普通異步電動機的運行效率和溫升影響最大。高次諧波會引起普通異步電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。因為普通異步電動機是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會使普通異步電動機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通異步電動機運行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10％~20％。

2．普通異步電動機絕緣強度問題。

目前中小型變頻器，多數(shù)是采用PWM(脈寬調(diào)制)的控制方式。它的載波頻率約為幾千到十幾千赫茲，這就使得普通異步電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對普通異步電動機施加陡度很大的沖擊電壓，使普通異步電動機的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在普通異步電動機運行電壓上，會對普通異步電動機的對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會加速老化。

3．諧波電磁噪聲與振動。

普通異步電動機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的振動和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與普通異步電動機電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和普通異步電動機機體的固有振動頻率一致或接近時，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于普通異步電動機工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開普通異步電動機的各構(gòu)件的固有振動頻率。

4．普通異步電動機對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力。

由于采用變頻器供電后，普通異步電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動，并可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動，為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件，因而普通異步電動機的機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。

5．低轉(zhuǎn)速時普通異步電動機的冷卻問題。

首先，普通異步電動機的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較低時，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動機在轉(zhuǎn)速降低時，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方式比例減小，致使普通異步電動機的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。 

變頻器的分類及其工作原理

主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)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(gòu)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(chǎn)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”。

　　（1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。

　　（2）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(chǎn)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(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。

　�。�3）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(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)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(guān)時間和電壓波形。

控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）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(qū)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(zhuǎn)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(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。

　　（4）速度檢測電路:以裝在異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(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。

　　（5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。

變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，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；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；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。

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