變頻器應用研究
技術與應用
作者：晁亞東 杜奇超 晁代坤
[摘 要] 文章簡述變頻器工作原理及相關性能，對變頻器應用中的注意事項以及如何根據負載的性質來選用變頻器進行論述。
[關鍵詞] 變頻器；負載性質
[作者簡介] 晁亞東，河南安陽鋼鐵公司銷售公司設備科助理工程師，研究方向：冶金自動化，河南 安陽，；杜奇超，河南安陽鋼鐵公司第一煉軋廠電氣科高級工程師，研究方向：冶金自動化，河南 安陽，；晁代坤，河南安陽鋼鐵公司技術中心工程師，研究方向：冶金自動化，河南 安陽，
[中圖分類號] TM43 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-7723（2013）03-0019-0002
異步電動機是現代化生產的主要傳動設備，對於在工業應用中占比例很高的風機泵類負載來說，其軸功率基本恒定不變，通常情況下要通過安裝在流體管路上的機械擋板或控製閥的開口度來實現相應介質的流量壓力調節，這樣一來就會出現電機的輸出功率雖然很大，但是實際的介質流量卻很小，將帶來較大的不合理用能，經濟效果極差。隨著20世紀80年代德國人發明的矢量控製技術的日益完善及其在變頻調速領域的成功應用，采用變頻調速技術對傳統運行的恒速三相異步電動機進行控製改進就成了許多行業合理用能、降低生產成本、提高設備運轉效率的技術手段。
一、電機調速原理
三相異步電機的轉速公式：n=60 f（1-s）/p （1） 式中 n——電機的轉速； f——電源頻率； s——電動機轉差率； p——電動機極對數。 由式（1）可知，要改變轉速n有三種方式：變極調速，隻能實現有級調速，電機結構比較複雜，隻有需要簡單調速的場合才應用；變轉差率調速，這一方法對於繞線異步電機，比較合適，因為可以通過電機轉子的滑環接入適當的電動勢，從而實現在一定範圍內的速度調節；變頻率調速，因轉速n與電源頻率f成正比，不同的頻率f即對應不同的轉速，頻率f在一定範圍改變時，電動機就能獲得相應範圍轉速變化。
二、變頻調速
變頻調速技術就是通過一套特殊的裝置改變工頻（我國為50Hz）電源的頻率，而這一變頻電源加在電機定子繞組後，在定轉子間的氣隙中就能產生轉速可變的旋轉磁場，通過電磁感應，在轉子回路出現感應電流，這一電流與旋轉磁場相互作用，產生可變的轉矩，從而實現對電機的速度調節，這個特殊裝置就是變頻器。變頻器在結構上分為：交—直—交型、交—交型。交—交型變頻器通常用在低速大容量的傳動係統，而對於中小容量且高速的傳動係統一般采用交—直—交型的通用變頻器。交—直—交型變頻器的工作原理是將50Hz交流電通過大功率的二極管整流器轉換成直流電，該直流電加在由大電容或大電感組成的直流環節上起到濾波、直流儲能和緩衝無功的作用，通過了中間環節的穩恒直流電，再供給大功率開關管IGBT組成的逆變橋式電路，這一逆變電路就能把穩恒直流電變換成為電壓頻率可以變化的交流電，加載到電動機定子繞組。