阐述了三相异步电动机变频调速的原理。

变频器是利用功率半导体器件的开关功能将工频电源转换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交流-DC-交流模式(VVVF变频或矢量控制变频)。先将工频交流电源通过整流器转换成DC电源，再将DC电源转换成频率和电压可控的交流电源供给电机。变频器的电路一般由整流器、中间DC环节、逆变器和控制四部分组成。整流部分为三相桥式不控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，输出为PWM波形。中间的DC环节是滤波、DC储能和缓冲无功功率。变频器的选择:选择变频器时要确定以下几点:1)变频的目的；恒压控制或恒流控制等。2)变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵，要特别注意负载的性能曲线，它决定了应用的方式和方法。3)逆变器与负载的匹配问题；一、电压匹配；逆变器的额定电压与负载的额定电压一致。二。电流匹配；对于普通离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流一致。对于深水井水泵等特殊负载，需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。三。扭矩匹配；这种情况可能发生在有恒转矩负载或减速装置时。4)用变频器驱动高速电机时，由于高速电机电抗小，高次谐波增加，输出电流增大。所以高速电机选用变频器比普通电机容量稍大。5)如果变频器使用长电缆运行，应采取措施抑制长电缆对耦合电容的影响，以避免变频器输出不足，因此在这种情况下，应将变频器的容量扩大一个台阶或在变频器的输出端安装输出电抗器。6)对于一些特殊的应用场合，比如高温、高海拔，此时变频器的容量会有所降低，变频器的容量要放大一档。变频器控制原理图设计:1)首先确认变频器的安装环境；一、工作温度。逆变器是大功率电子元件，容易受工作温度的影响。一般要求产品为0 ~ 55℃，但为了保证运行安全可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱内，变频器一般应安装在箱体的上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求。绝对不允许将发热元件或易发热元件安装在变频器底部附近。二。环境温度。当温度过高，温度变化较大时，逆变器内部容易发生结露，使其绝缘性能大大降低，甚至可能导致短路事故。必要时，必须在箱内添加干燥剂和加热器。在水处理室内，水蒸气一般比较重，如果温度变化较大，这个问题会更加突出。三。腐蚀性气体。如果腐蚀性气体浓度高，不仅会腐蚀元器件引线、印刷电路板等。，还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。四。振动和冲击。当装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会造成电气接触不良。淮安热电就有这样一个问题。此时，除了提高控制柜的机械强度，远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡胶垫固定控制柜外部和内部产生振动的电磁开关等部件。设备运行一段时间后，应进行检查和维护。电磁干扰。由于变频器运行过程中的整流和变频，在其周围产生大量的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪器仪表有一定的干扰。因此，机柜内的仪表和电子系统应采用金属外壳来屏蔽变频器对仪表的干扰。所有部件都应可靠接地。此外，电气元件、仪器仪表之间的接线应使用屏蔽控制电缆，屏蔽层应接地。如果电磁干扰处理不好，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失效或损坏。2)变频器与电机的距离决定了电缆和接线方式；I .逆变器和电机之间的距离应尽可能短。这降低了电缆对地的电容，并减少了干扰源。二。控制电缆应使用屏蔽电缆，电力电缆的屏蔽电缆或从变频器到电机的所有电缆应通过穿线管进行屏蔽。三。电机电缆应独立于其他电缆布线，最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其他电缆长距离平行布线，以减少逆变器输出电压快速变化带来的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽量成90度交叉。与变频器相关的模拟信号线与主电路分开布线，甚至在控制柜中。四。与变频器相关的模拟信号线最好使用屏蔽双绞线，电源电缆最好使用屏蔽三芯电缆(其规格大于普通电机电缆)或遵循变频器的用户手册。3)变频器控制原理图；一、主电路:电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入电路返回电网，从而影响其他受电设备。需要根据变频器的容量来决定是否增加电抗器；滤波器安装在变频器的输出端，减少变频器输出的高次谐波。当变频器远离电机时，应安装滤波器。虽然变频器本身有各种保护功能，但是缺相保护并不完善。断路器在主电路中起过载和缺相等保护作用，可根据逆变器的容量进行选择。热继电器可以被变频器本身的过载保护取代。二。控制回路:具有手动切换工频转换，以便在变频失败时手动切换工频。因为输出端不能施加电压，所以定工频和变频要联锁。4)变频器的接地；变频器的正确接地是提高系统稳定性和抑制噪声的重要手段。变频器接地端子的接地电阻越小越好。接地导线的截面不小于4毫米，长度不大于5米..变频器的接地应与电源设备的接地点分开，而不是* * *。信号线的屏蔽层一端接变频器的接地端，另一端悬空。变频器与控制柜电连接。变频器控制柜的设计:变频器要安装在控制柜内部，设计控制柜时要注意以下问题:1)散热:变频器发热是内部损耗造成的。变频器各部分损耗中，主电路约占98%，控制电路约占2%。为了保证变频器的正常可靠运行，必须对变频器进行冷却。我们一般用风扇来降温。变频器内置风扇可以带走变频器箱体内部的散热。如果风机不能正常工作，应立即停止变频器。大功率变频器还需要给控制柜加一个风扇，控制柜的风道要设计合理。所有进风口都要有防尘网，排风要通畅，避免柜内形成涡流，灰尘堆积在固定位置。根据变频器说明书中的通风量选择匹配的风机，安装风机时注意防震问题。2)电磁干扰:I .由于逆变器运行过程中的整流和变频，在其周围产生大量的干扰电磁波。这些高频电磁波对附近的仪器仪表有一定的干扰，也会产生高次谐波，通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪器仪表。如果逆变器的功率占整个系统的25%以上，就需要考虑控制电源的抗干扰措施。二。当系统中存在焊机、电镀电源等高频冲击负载时，逆变器本身会因干扰而受到保护，所以要考虑整个系统的电能质量。3)保护时应注意以下几点:一、防水防结露:变频器放置在现场时，应注意变频器柜体上方无管道法兰或其他泄漏点，变频器附近不应有溅水。简而言之，机柜在现场的防护等级应在IP43以上。二。防尘:所有进气口都应配备防尘网，以阻挡絮状杂质的进入，防尘网应设计成可拆卸的，以便于清洁和维护。防尘网的网格根据现场具体情况确定，防尘网与控制柜的连接处要严格处理。三。防腐气体:这种情况在化工行业比较常见。这时候变频柜就可以放在控制室了。变频器布线规范:信号线和电源线必须分开布线:当使用模拟信号远程控制变频器时，为了减少变频器和其他设备模拟信号的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路(主回路和顺控回路)分开布线。距离应该在30cm以上。即使在控制柜中，也应保持这种布线规范。信号和变频器之间的最长控制回路不得超过50m。信号线和电源线必须分别放在不同的金属管或金属软管中:如果连接PLC和变频器的信号线不放在金属管中，容易受到变频器和外部设备的干扰；同时，由于逆变器没有内置电抗器，逆变器输入级和输出级的电源线会对外界产生强干扰。所以放置信号线的金属管或金属软管要一直延伸到变频器的控制端，保证信号线与电源线完全分离。1)模拟控制信号线应采用双股屏蔽线，线规格为0.75mm2，布线时一定要注意电缆剥线尽量短(约5-7mm)，同时剥线后的屏蔽层要用绝缘胶带包裹，防止屏蔽线接触其他设备而引入干扰。2)为了提高布线的简单性和可靠性，建议在信号线上使用压线杆端子。变频器的操作及相关参数的设置:变频器的设置参数有很多，每个参数都有一定的选择范围。在使用中，经常会遇到由于个别参数设置不当导致变频器无法正常工作的情况。控制方式:速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式。采用控制方式后，一般需要根据控制精度进行静态或动态辨识。最低运行频率:即电机的最低转速。电机在低转速运行时，散热性能很差。如果电机长时间低转速运行，会导致电机烧坏。而且在低速时，电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。最高工作频率:一般变频器的最高频率达到60Hz，有的甚至达到400 Hz。高频会使电机高速运转。对于普通电机来说，它们的轴承是无法长时间以固定速度运转的。电机的转子能承受这样的离心力吗？载频:载频设置越高，谐波分量越大，与电缆长度、电机发热、电缆发热、变频器发热密切相关。电机参数:变频器在参数中设置电机的功率、电流、电压、转速和最高频率，可直接从电机铭牌上获取。跳频:在某一个频点上，可能会发生* *振动，尤其是整个设备比较高的时候；控制压缩机时，应避开压缩机的喘振点。常见故障分析:1)过流故障:过流故障分为加速、减速和恒速过流。可能是变频器加减速时间过短、负载突变、负载分配不均、输出短路等原因造成的。此时一般可以延长加减速时间，减少负荷突变，增加耗能制动部件，进行负荷分配设计，校核线路。如果负载逆变器断开或过流故障，说明逆变器的逆变电路已经回路化，需要更换逆变器。2)过载故障:过载故障包括变频过载和电机过载。可能是加速时间太短，电网电压太低，负载太重造成的。一般可以延长加速时间，延长制动时间，检查电网电压。负载太重，选择的电机和变频器不能拖动负载，也可能是机械润滑不好造成的。如果是前者，必须更换大功率电机和变频器；在后一种情况下，生产机器应该检修。3)欠压:说明变频器电源输入部分有问题，检查后才能运行。