摘要：變頻器的正確選用對(duì)于機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是至關(guān)重要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，合理選擇變頻器電壓等級(jí)，在一定的功率范圍內(nèi)（1000Kw以下）盡量選擇低壓變頻器，同時(shí)按照機(jī)械設(shè)備的類型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制方式和防護(hù)等級(jí)的變頻器。
關(guān)鍵詞：變頻器 精度 選型
變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是理想的調(diào)速方案，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的整體快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)品的要求逐漸提高，變頻器調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，在許多速度控制應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，它除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能之外，還具有顯著的節(jié)能效果，特別是變頻器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)和水泵上，該類負(fù)載在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng)用數(shù)量眾多，分布極廣，耗電量巨大，且調(diào)速范圍又有限（一般50%-100%），是一個(gè)很有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域。
以電廠為例，大量的鍋爐輔機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)容量一般較大，定速運(yùn)行時(shí)存在嚴(yán)重電能浪費(fèi)問(wèn)題。采用大功率變頻器，可以對(duì)電廠的鍋爐風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備，如鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、鍋爐送水泵、冷凝水泵、沖渣水泵、灰漿泵等進(jìn)行配套或改造，節(jié)電效果非常顯著。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)很高的自動(dòng)化控制，使鍋爐運(yùn)行更加安全可靠，如引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速使?fàn)t膛負(fù)壓更加穩(wěn)定；一次風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速送風(fēng)更加穩(wěn)定，煤的燃燒更加徹底；灰漿泵變頻調(diào)速能夠保護(hù)灰漿泵電機(jī)，防止泵堵塞過(guò)載燒毀電機(jī)等。
一、國(guó)內(nèi)電廠大功率電機(jī)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)電廠鍋爐輔機(jī)大部分風(fēng)機(jī)和水泵的功率在200kW-2000 kW，按照國(guó)內(nèi)慣例，200kW以上的電動(dòng)機(jī)均采用6kV電動(dòng)機(jī)，使得電廠主要輔機(jī)都采用6kV電動(dòng)機(jī)，電力部門從減小線損的角度出發(fā)，希望提高供電電壓，大力推行10kV，用戶從簡(jiǎn)化配制的角度出發(fā)，自然希望200Kw以上的電動(dòng)機(jī)和變頻器采用6kV或10kV，這種配置的優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用和安裝工作量；可以直接加裝變頻器旁路開關(guān)，在變頻器發(fā)生故障時(shí)，可以直接通過(guò)旁路開關(guān)切換到6kV或10kV廠用母線上來(lái)，不必中斷運(yùn)行。然而選用6kV或10kV“直接”變頻，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看都不合理。目前所有的“直接”高壓變頻都不是真正的直接變頻，在其輸入側(cè)都有變壓器或者依靠電子器件的串聯(lián)，因此電動(dòng)機(jī)和變頻器沒有必要和電網(wǎng)電壓一致。從經(jīng)濟(jì)角度看一臺(tái)560kW高壓變頻器售價(jià)是低壓660V或690V變頻器售價(jià)的一倍多，售價(jià)超過(guò)120萬(wàn)。說(shuō)明在一定的功率范圍內(nèi)，即使考慮到更換電動(dòng)機(jī)和添加整流變壓器的費(fèi)用，選擇低壓方案也比高壓方案要經(jīng)濟(jì)的多，后期的設(shè)備維護(hù)成本，維修的技術(shù)要求都要求的低。
二、高低壓變頻器結(jié)構(gòu)比較
近年來(lái)各種高壓變頻器不斷出現(xiàn)，可是到目前為止，高壓變頻器還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)二極管整流電路，一個(gè)中間直流回路，一個(gè)逆變橋組成，逆變橋通常由1.2kV（380V變頻器），1.７kV（690V變頻器），IGBT組成，每個(gè)橋臂一般只用一個(gè)功率器件。高壓變頻器結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，通過(guò)多年的不斷研究一種以北京利德華福為代表的采用多重化技術(shù)制作的高壓變頻器，也就是用小功率器件實(shí)現(xiàn)大功率變換的一種手段。所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個(gè)低壓PWM功率單元在其輸出端通過(guò)某種方式（如變壓器）串聯(lián)或并聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的隔離變壓器供電，由低壓?jiǎn)卧?lián)疊加達(dá)到高壓輸出或并聯(lián)達(dá)到大容量輸出的目的。另一種是以成都佳靈為代表的多管直接串聯(lián)的兩電平變換電路高壓變頻器，主要是將功率器件串、并聯(lián)使用，來(lái)滿足系統(tǒng)高壓變頻的要求，串、并聯(lián)在一起的各種器件，被當(dāng)作單個(gè)器件使用，利用較為成熟的低壓變頻器的電路拓?fù)淇刂撇呗院涂刂品椒?，?shí)現(xiàn)高壓變頻器產(chǎn)品。這樣做的難點(diǎn)是串聯(lián)開關(guān)管需要?jiǎng)討B(tài)均壓和靜態(tài)均壓，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制電路整體要求較高，還需要解決du/dt，抗共模電壓，正弦波濾波等諸多技術(shù)問(wèn)題。再一種是以清華大學(xué)電機(jī)系為代表的二極管箝位型三電平變換電路高壓變頻器，目的是克服功率器件直接串聯(lián)時(shí)所需的均壓?jiǎn)栴}，在多管直接串聯(lián)的基礎(chǔ)上引入了箝位二極管概念，避免器件直接串聯(lián)引起的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}。除了上述三種主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器外，近年來(lái)又出現(xiàn)飛跨電容箝位型三電平變換電路，電容自舉多電平變換電路等多種形式的高壓變頻器，無(wú)論何種形式都伴隨著自身的相適應(yīng)的控制方法和理論，任何一種控制方法都較低壓普通二電平變頻器復(fù)雜，伴隨著一系列要解決的難題，像功率器件選型、雜散參數(shù)處理、絕緣、電磁干擾、散熱冷卻、器件的場(chǎng)域分析、能量控制、du/dt和di/dt的影響、暫態(tài)過(guò)程控制等問(wèn)題的解決，這些都是低壓變頻器不曾出現(xiàn)或出現(xiàn)極少的問(wèn)題，或是低壓變頻器容易解決的問(wèn)題，因此使用低壓變頻器對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更為可靠、簡(jiǎn)單。
關(guān)鍵詞：變頻器 精度 選型
變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是理想的調(diào)速方案，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的整體快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)品的要求逐漸提高，變頻器調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，在許多速度控制應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，它除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能之外，還具有顯著的節(jié)能效果，特別是變頻器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)和水泵上，該類負(fù)載在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng)用數(shù)量眾多，分布極廣，耗電量巨大，且調(diào)速范圍又有限（一般50%-100%），是一個(gè)很有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域。
以電廠為例，大量的鍋爐輔機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)容量一般較大，定速運(yùn)行時(shí)存在嚴(yán)重電能浪費(fèi)問(wèn)題。采用大功率變頻器，可以對(duì)電廠的鍋爐風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備，如鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、鍋爐送水泵、冷凝水泵、沖渣水泵、灰漿泵等進(jìn)行配套或改造，節(jié)電效果非常顯著。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)很高的自動(dòng)化控制，使鍋爐運(yùn)行更加安全可靠，如引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速使?fàn)t膛負(fù)壓更加穩(wěn)定；一次風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速送風(fēng)更加穩(wěn)定，煤的燃燒更加徹底；灰漿泵變頻調(diào)速能夠保護(hù)灰漿泵電機(jī)，防止泵堵塞過(guò)載燒毀電機(jī)等。
一、國(guó)內(nèi)電廠大功率電機(jī)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)電廠鍋爐輔機(jī)大部分風(fēng)機(jī)和水泵的功率在200kW-2000 kW，按照國(guó)內(nèi)慣例，200kW以上的電動(dòng)機(jī)均采用6kV電動(dòng)機(jī)，使得電廠主要輔機(jī)都采用6kV電動(dòng)機(jī)，電力部門從減小線損的角度出發(fā)，希望提高供電電壓，大力推行10kV，用戶從簡(jiǎn)化配制的角度出發(fā)，自然希望200Kw以上的電動(dòng)機(jī)和變頻器采用6kV或10kV，這種配置的優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用和安裝工作量；可以直接加裝變頻器旁路開關(guān)，在變頻器發(fā)生故障時(shí)，可以直接通過(guò)旁路開關(guān)切換到6kV或10kV廠用母線上來(lái)，不必中斷運(yùn)行。然而選用6kV或10kV“直接”變頻，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看都不合理。目前所有的“直接”高壓變頻都不是真正的直接變頻，在其輸入側(cè)都有變壓器或者依靠電子器件的串聯(lián)，因此電動(dòng)機(jī)和變頻器沒有必要和電網(wǎng)電壓一致。從經(jīng)濟(jì)角度看一臺(tái)560kW高壓變頻器售價(jià)是低壓660V或690V變頻器售價(jià)的一倍多，售價(jià)超過(guò)120萬(wàn)。說(shuō)明在一定的功率范圍內(nèi)，即使考慮到更換電動(dòng)機(jī)和添加整流變壓器的費(fèi)用，選擇低壓方案也比高壓方案要經(jīng)濟(jì)的多，后期的設(shè)備維護(hù)成本，維修的技術(shù)要求都要求的低。
二、高低壓變頻器結(jié)構(gòu)比較
近年來(lái)各種高壓變頻器不斷出現(xiàn)，可是到目前為止，高壓變頻器還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)二極管整流電路，一個(gè)中間直流回路，一個(gè)逆變橋組成，逆變橋通常由1.2kV（380V變頻器），1.７kV（690V變頻器），IGBT組成，每個(gè)橋臂一般只用一個(gè)功率器件。高壓變頻器結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，通過(guò)多年的不斷研究一種以北京利德華福為代表的采用多重化技術(shù)制作的高壓變頻器，也就是用小功率器件實(shí)現(xiàn)大功率變換的一種手段。所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個(gè)低壓PWM功率單元在其輸出端通過(guò)某種方式（如變壓器）串聯(lián)或并聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的隔離變壓器供電，由低壓?jiǎn)卧?lián)疊加達(dá)到高壓輸出或并聯(lián)達(dá)到大容量輸出的目的。另一種是以成都佳靈為代表的多管直接串聯(lián)的兩電平變換電路高壓變頻器，主要是將功率器件串、并聯(lián)使用，來(lái)滿足系統(tǒng)高壓變頻的要求，串、并聯(lián)在一起的各種器件，被當(dāng)作單個(gè)器件使用，利用較為成熟的低壓變頻器的電路拓?fù)淇刂撇呗院涂刂品椒?，?shí)現(xiàn)高壓變頻器產(chǎn)品。這樣做的難點(diǎn)是串聯(lián)開關(guān)管需要?jiǎng)討B(tài)均壓和靜態(tài)均壓，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制電路整體要求較高，還需要解決du/dt，抗共模電壓，正弦波濾波等諸多技術(shù)問(wèn)題。再一種是以清華大學(xué)電機(jī)系為代表的二極管箝位型三電平變換電路高壓變頻器，目的是克服功率器件直接串聯(lián)時(shí)所需的均壓?jiǎn)栴}，在多管直接串聯(lián)的基礎(chǔ)上引入了箝位二極管概念，避免器件直接串聯(lián)引起的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}。除了上述三種主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器外，近年來(lái)又出現(xiàn)飛跨電容箝位型三電平變換電路，電容自舉多電平變換電路等多種形式的高壓變頻器，無(wú)論何種形式都伴隨著自身的相適應(yīng)的控制方法和理論，任何一種控制方法都較低壓普通二電平變頻器復(fù)雜，伴隨著一系列要解決的難題，像功率器件選型、雜散參數(shù)處理、絕緣、電磁干擾、散熱冷卻、器件的場(chǎng)域分析、能量控制、du/dt和di/dt的影響、暫態(tài)過(guò)程控制等問(wèn)題的解決，這些都是低壓變頻器不曾出現(xiàn)或出現(xiàn)極少的問(wèn)題，或是低壓變頻器容易解決的問(wèn)題，因此使用低壓變頻器對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更為可靠、簡(jiǎn)單。