尹璐 遼寧輕工職業(yè)學(xué)院

在工電氣自動化控制中，應(yīng)用變頻器，不僅提高了控制質(zhì)量，還提高了控制精度，再精簡控制的同時(shí)還做到了節(jié)能環(huán)保。不僅降低相關(guān)設(shè)備的損耗程度，也降低了企業(yè)成本支出，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

一、變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)是將電信號頻率按照控制的要求，通過具體的電路實(shí)現(xiàn)電信號頻率變換的應(yīng)用性技術(shù)。變頻器是變頻技術(shù)的應(yīng)用裝置，是運(yùn)動控制系統(tǒng)中的功率變換器。變頻器作為重要的功率變換部件，可為系統(tǒng)提供可控的高性能變壓變頻交流電源。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的一種，是應(yīng)用變頻驅(qū)動技術(shù)改變交流電動機(jī)工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩，最常見的是輸入及輸出都是交流電的交流/交流轉(zhuǎn)換器。

變頻器的主電路是給異步電動機(jī)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”。

二、變頻器的分類

（一）按輸入電壓等級分類

變頻器按輸入電壓等級可分低壓變頻器和高壓變頻器，低壓變頻器國內(nèi)常見的有單相220 V 變頻器、三相220 V 變頻器、三相380 V 變頻器。高壓變頻器常見有6 kV、10 kV 變壓器，控制方式一般是按高低一高變頻器或高一高變頻器方式進(jìn)行變換的。

（二）按變換頻率的方法分類

變頻器按頻率變換的方法分為交-交型變頻器和交-直交型變頻器。交-交型變頻器可將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可以控制的交流，故稱直接式變頻器。交直-交型變頻器則是先把工頻交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可以調(diào)節(jié)的交流電，故又稱為間接型變頻器。

（三）按直流電源的性質(zhì)分類

在交-直-交型變頻器中，按主電路電源變換成直流電源的過程中，直流電源的性質(zhì)分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

三、變頻器的選擇

變頻器的選擇包括變頻器控制方式的選擇、容量的選擇和變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選擇3個(gè)方面。變頻器選擇的基本原則是保證滿足工藝流程的要求，盡可能節(jié)省資金。

（一）控制方式的選擇

變頻器控制方式的選擇要根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行。對于風(fēng)機(jī)、泵類等二次方律負(fù)載，在低速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇U/f 控制式通用變頻器。變頻器的選型應(yīng)滿足：變頻器的電壓等級應(yīng)與驅(qū)動電動機(jī)的額定電壓相符合；額定電流為所驅(qū)動電動機(jī)額定電流的1.1-1.5 倍；變頻器的控制方式應(yīng)與被驅(qū)動設(shè)備的負(fù)載特性相匹配。

（二）容量的選擇

變頻器的容量可以從3 個(gè)角度表述：額定電流、適用電動機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓等級的降低而降低，都很難確切地表達(dá)變頻器的能力。在選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是反映變頻器負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不得超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。而對于鼠籠式異步電動機(jī)，變頻器的容量選擇應(yīng)以變頻器的額定電流稍大于或等于電動機(jī)最大正常工作電流的1.1 倍為宜，以最大限度地節(jié)約資金。

在選用變頻器時(shí)除了考慮技術(shù)性和可靠性外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，一般不要留有太大功率容量，變頻器與電動機(jī)兩者的功率相匹配，這樣不但經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，輸出的波形也很好。

（三）箱體結(jié)構(gòu)的選用

變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應(yīng)，即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素，這些因素與變頻器能否長期安全、可靠地運(yùn)行有很大的關(guān)系。常見的變頻器箱體結(jié)構(gòu)類型由：敞開型IP00、封閉型IP20 和密閉型IP65。

四、變頻器在電氣自動化控制中的應(yīng)用

利用變頻器進(jìn)行交流變頻調(diào)速具有優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動性能，以及高效率、高功率因數(shù)和明顯的節(jié)能特性，已在社會生產(chǎn)的各領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，主要又以下幾個(gè)方面：

（一）節(jié)能方面

變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動力驅(qū)動時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動力驅(qū)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(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)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(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。

（二）工業(yè)自動化方面

隨著控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器除了具有基本的調(diào)速控制之外，還具備了多種算術(shù)運(yùn)算的智能控制功能，可使輸出頻率的控制精度高達(dá)0.1%-0.01%；變頻器還具有完善的檢測保護(hù)功能，因此在自動化控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如：化纖工業(yè)中的卷繞、拉伸、計(jì)量、導(dǎo)絲；玻璃工業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃窯攪拌、拉邊機(jī)；電弧爐自動加料、配料系統(tǒng)以及電梯的智能控制系統(tǒng)。

（三）工藝控制方面

變頻器還廣泛地應(yīng)用于傳達(dá)、起重、擠壓和機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備的控制領(lǐng)域，可用來提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減少設(shè)備沖擊和噪聲，延長設(shè)備使用壽命。采用變頻器控制后，可以是3 機(jī)械設(shè)備簡化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改變原有工藝規(guī)范，從而提高整個(gè)設(shè)備的性能。例如：干法造紙生產(chǎn)系統(tǒng)、涂裝輸送系統(tǒng)、保溫棉生產(chǎn)線。

五、結(jié)束語

到目前為止，變頻器已經(jīng)在工業(yè)制造、鋼鐵、有色冶金、油田、煉油、石化、化工、紡織印染、醫(yī)藥、造紙、卷煙、高層建筑、建材、家用電器、數(shù)控技術(shù)及機(jī)械寒夜等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且隨著智能型、環(huán)保型變頻器的出現(xiàn)，變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。