一種新型變頻器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種新型變頻器，包括整流單元、濾波與逆變單元、控制單元，整流單元、濾波與逆變單元、控制單元依次連接，整流單元把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?；濾波與逆變單元其中的濾波部分把脈動(dòng)較大的交流電進(jìn)行濾波變成平滑的直流電；逆變部分把直流電又轉(zhuǎn)換成三相交流電，利用功率開(kāi)關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動(dòng)、輸出脈沖寬度被調(diào)制的PWM波，或者正弦脈寬調(diào)制SPWM波；控制單元用來(lái)產(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)；在整流單元內(nèi)部裝有直流電抗器。本實(shí)用新型所述的新型變頻器的有益效果為：有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能、確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、方便控制、有利于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)而實(shí)現(xiàn)性能較高的產(chǎn)品；可利用變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，提高了安全性，設(shè)備壽命延長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】一種新型變頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，尤其涉及一種新型變頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成，變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用，主電路是給異步電動(dòng)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)生電壓脈動(dòng)的“平波回路“。
[0003]但是，由于變頻的過(guò)載能力沒(méi)有電機(jī)過(guò)載能力強(qiáng)，一旦電機(jī)有過(guò)載，損壞的首先是變頻器，若設(shè)備上已選用的電機(jī)功率大于實(shí)際機(jī)械負(fù)載功率，但是有可能用戶會(huì)將把機(jī)械功率調(diào)節(jié)到達(dá)到電機(jī)輸出功率，此時(shí)，變頻器一定要可以勝任，也就是說(shuō)變頻器的功率選用一定要等于或大于電機(jī)功率。結(jié)合以上分析，現(xiàn)有的變頻器的經(jīng)常存在著以下幾個(gè)方面問(wèn)題:①使用環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、負(fù)載大小及性質(zhì)；②環(huán)境溫度長(zhǎng)期較高，安裝在通風(fēng)冷卻不良的機(jī)柜內(nèi)時(shí)，會(huì)造成變頻器壽命縮短，電子器件、特別是電解電容等器件、在高于額定溫度后，每升高10°c壽命會(huì)下降一半，因此環(huán)境溫度應(yīng)保持較低，除設(shè)置完善的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)以保證變頻器正常運(yùn)行外，在選用上增大一個(gè)容量等級(jí)，以使額定運(yùn)行時(shí)，溫升有所下降是完全必要的；③電網(wǎng)電壓處于不正常時(shí)，將有害于變頻器，電壓過(guò)高，如對(duì)380V的線電壓如上升到450V就會(huì)造成損壞高海拔地區(qū)因空氣密度降低，散熱器不能達(dá)到額定散熱器效果，一般在100m以上，每增加10m容量下降10% ;⑤使用于不同用途時(shí)，對(duì)于一般用途變頻器采用V/F=常數(shù)控制方式已可滿足，對(duì)于負(fù)載變化范圍大，而且又要求較高運(yùn)轉(zhuǎn)精度的場(chǎng)合，特別是低速時(shí)要求有穩(wěn)定的速度和負(fù)載能力時(shí)，則要選用矢量控制等方式的變頻器，對(duì)數(shù)控機(jī)床等精密傳動(dòng)還要采用閉環(huán)控制和有速度傳感器的方式，相應(yīng)的變頻器也要有這些配合的接口 ；⑥變頻器使用不同場(chǎng)所對(duì)變頻器的防護(hù)等級(jí)要作選擇，常見(jiàn)IP10、IP20、IP30、IP40等級(jí)分別能防止Φ50、Φ 12、Φ2.5、Φ I固體物進(jìn)入；⑦當(dāng)變頻器為降低電動(dòng)機(jī)噪聲而將調(diào)制頻率重新設(shè)置得較高并超過(guò)出廠設(shè)置頻率時(shí)，會(huì)造成變頻器損耗增大，設(shè)置頻率越高，損耗越大，因此要適當(dāng)減載，一味增加調(diào)制頻率，造成變頻器過(guò)熱而損壞，或者變頻器輸不出額定功率；⑧矢量控制方式只能對(duì)應(yīng)一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，而且變頻器的額定電流應(yīng)等于或大于電機(jī)額定電流，電機(jī)的實(shí)際使用電流不能比額定電流太??；(D一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)時(shí)，變頻器容量應(yīng)比多臺(tái)電機(jī)容量之和大，并且只能選擇V/F控制模式，不能用矢量控制模式；⑩當(dāng)多臺(tái)變頻器的逆變單元共用一個(gè)整流/回饋單元時(shí)，即采用公共直流母線方式，有利于多臺(tái)逆變器制動(dòng)能量的儲(chǔ)存和利用，此時(shí)整流/回饋單元的容量要足夠大，并要有防止小功率變頻器整流橋過(guò)載損壞的措施，使用中對(duì)多臺(tái)電機(jī)不能同時(shí)制動(dòng)；(11)對(duì)風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載，如原來(lái)使用閥門(mén)、風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)流量，當(dāng)改用變頻器調(diào)速控制流量時(shí)，就會(huì)帶來(lái)大幅度節(jié)能，而摩擦類負(fù)載，使用變頻調(diào)速的節(jié)能效果基本上不能體現(xiàn)。
[0004]本案的通用變頻器是指適用于工業(yè)通用電機(jī)和一般變頻電機(jī)、并由一般電網(wǎng)供電(單相220V、三相380V 50Hz)、作調(diào)速控制的變頻器，此類變頻器由于工業(yè)領(lǐng)域的廣泛使用已成為變頻器的主流。因此，針對(duì)以上方面，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行合理的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上缺陷，本實(shí)用新型提供一種有利于降低電機(jī)的噪音、可降低輸出高次諧波造成的漏電流、減少了干擾、可保護(hù)變頻器內(nèi)部的功率開(kāi)關(guān)器件、有利于延長(zhǎng)電機(jī)絕緣壽命的新型變頻器，以解決現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種新型變頻器，包括整流單元、濾波與逆變單元、控制單元，整流單元、濾波與逆變單元、控制單元依次連接，其中的整流單元把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?；濾波與逆變單元其中的濾波部分把脈動(dòng)較大的交流電進(jìn)行濾波變成平滑的直流電；逆變部分把直流電又轉(zhuǎn)換成三相交流電，利用功率開(kāi)關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動(dòng)、輸出脈沖寬度被調(diào)制的PWM波，或者正弦脈寬調(diào)制SPWM波；控制單元用來(lái)產(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0008]相應(yīng)地，在整流單元內(nèi)部裝有直流電抗器，在濾波與逆變單元外部設(shè)置控制電源輔助輸入電路并且該電路帶有三個(gè)開(kāi)關(guān)，在濾波與逆變單元與控制單元之間安裝頻率設(shè)定電位器，該電位器與頻率設(shè)定電流輸入、模擬頻率計(jì)相接，位于控制單元外端接入一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)脈沖計(jì)數(shù)電路，位于這個(gè)計(jì)數(shù)電路與頻率設(shè)定電位器之間設(shè)置若干接點(diǎn)輸入信號(hào)端。
[0009]所述控制單元輸出端設(shè)置RS485通信接口 ；直流電抗器通過(guò)線路分別連接外部制動(dòng)電阻部分、制動(dòng)單元。
[0010]本實(shí)用新型所述的新型變頻器的有益效果為:
[0011]⑴由整流部分、濾波部分、逆變部分、以及控制電路四個(gè)電路組成，整流部分把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?；濾波部分把脈動(dòng)較大的交流電進(jìn)行濾波變成比較平滑的直流電；逆變部分把直流電又轉(zhuǎn)換成三相交流電，這種逆變電路一般是利用功率開(kāi)關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動(dòng)、輸出脈沖寬度被調(diào)制的PWM波，或者正弦脈寬調(diào)制SPWM波，當(dāng)這種波形的電壓加到負(fù)載上時(shí)，由于負(fù)載電感作用，使電流連續(xù)化，變成接近正弦形波的電流波形；控制電路是用來(lái)產(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這些信號(hào)是受外部指令決定的，有頻率、頻率上升下降速率、外部通斷控制以及變頻器內(nèi)部各種各樣的保護(hù)和反饋信號(hào)的綜合控制等。
[0012]⑵此變頻器對(duì)負(fù)載的輸出波形都是雙極性SPWM波，這種波形可大幅度提高變頻器的效率，通過(guò)調(diào)節(jié)該變頻器，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能、確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、方便控制、有利于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)而實(shí)現(xiàn)性能較高的產(chǎn)品；可利用變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，提高了安全性，設(shè)備壽命延長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述新型變頻器的組成原理示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所述新型變頻器的控制電路部分示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例所述新型變頻器的變頻器附加配套設(shè)備連接示意圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例所述新型變頻器的輸出側(cè)交流電抗器斷面示意圖；
[0018]圖5-34是本案各個(gè)應(yīng)用狀態(tài)及連接關(guān)系示意圖并且圖5-34與本案變頻器應(yīng)用實(shí)例1-30依次對(duì)應(yīng)。
[0019]圖中:
[0020]1、整流單元；2、濾波與逆變單元；3、控制單元。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1-2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的新型變頻器，包括整流單元1、濾波與逆變單元2、控制單元3，其中的整流單元I把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，濾波與逆變單元2其中的濾波部分把脈動(dòng)較大的交流電進(jìn)行濾波變成比較平滑的直流電；逆變部分則把直流電又轉(zhuǎn)換成三相交流電，利用功率開(kāi)關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動(dòng)、輸出脈沖寬度被調(diào)制的PWM波，或者正弦脈寬調(diào)制SPWM波，當(dāng)這種波形的電壓加到負(fù)載上時(shí)，由于負(fù)載電感作用，使電流連續(xù)化，變成接近正弦形波的電流波形；控制單元3用來(lái)產(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這些信號(hào)有頻率、頻率上升下降速率、外部通斷控制以及變頻器內(nèi)部各種各樣的保護(hù)和反饋信號(hào)的綜合控制等；
[0022]相應(yīng)地，在整流單元I內(nèi)部裝有直流電抗器并且該直流電抗器通過(guò)線路分別連接外部制動(dòng)電阻部分、制動(dòng)單元，在濾波與逆變單元2外部設(shè)置控制電源輔助輸入電路并且該電路帶有三個(gè)開(kāi)關(guān)，在濾波與逆變單元2與控制單元3之間安裝頻率設(shè)定電位器，該電位器與頻率設(shè)定電流輸入、模擬頻率計(jì)相接，位于控制單元3外端接入一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)脈沖計(jì)數(shù)電路，位于這個(gè)計(jì)數(shù)電路與頻率設(shè)定電位器之間設(shè)置若干接點(diǎn)輸入信號(hào)端，此控制單元3輸出端設(shè)置RS485通信接口，具體的控制單元3內(nèi)部接點(diǎn)輸入信號(hào)端電路連接如圖2所示。
[0023]如圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的新型變頻器，對(duì)于變頻器附加配套設(shè)備的連接，其中，
[0024]T一配電變壓器；
[0025]QF—斷路器，用于安全跳閘斷開(kāi)電網(wǎng)；
[0026]KM—接觸器，用于日常操作通斷和電網(wǎng)掉電再來(lái)電時(shí)變頻器不發(fā)生自啟動(dòng)；
[0027]FILl—進(jìn)線側(cè)無(wú)線電干擾抑制電抗器，用于減少變頻器對(duì)外界的無(wú)線電干擾；
[0028]IACL—電源側(cè)交流電抗器，用于改善輸入電流波形、提高整流器和電解濾波電容壽命、減少不良輸入電流波形對(duì)外界電網(wǎng)的干擾、協(xié)調(diào)同一電源網(wǎng)上有晶閘管等變換器造成的波形影響、減少功率切換和三相不平衡的影響，因此也叫電源協(xié)調(diào)電抗器，在要求高的場(chǎng)合該電抗器便進(jìn)一步改為較復(fù)雜的電力質(zhì)量濾波單元；
[0029]DCL—直流電抗器，用于改善電容濾波(當(dāng)前電壓型變頻調(diào)速器主要濾波方式是電容濾波)造成的輸入電流波形畸變和改善功率因數(shù)、減少和防止因沖擊電流造成整流橋損壞和電容過(guò)熱，當(dāng)電源變壓器和輸電線(圖中的符號(hào)DLC應(yīng)改為DCL)綜合內(nèi)阻小時(shí)(變壓器容量大于電機(jī)容量10倍以上時(shí))、電網(wǎng)瞬變頻繁時(shí)都需要使用直流電抗器。
[0030]BD—制動(dòng)單元，當(dāng)變頻器降低頻率使電機(jī)急劇減速、或重力負(fù)載使電機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行時(shí)，電機(jī)制動(dòng)的反饋能量使變頻器直流母線電壓升高到一定程度就會(huì)開(kāi)啟該制動(dòng)單元，使能量消耗在制動(dòng)電阻上；
[0031 ] DBR—制動(dòng)電阻，消耗制動(dòng)時(shí)電機(jī)能量的電阻；
[0032]2ACL—輸出側(cè)交流電抗器，變頻器輸出是脈沖寬度調(diào)制的電壓波(PWM波)它是前后沿很陡的一聯(lián)串脈沖方波，存在豐富的諧波，這些諧波有害于電機(jī)和負(fù)載的壽命(典型的是電機(jī)繞阻匝間瞬變電壓dv/dt過(guò)高，造成匝間擊穿)，以及對(duì)周圍電器干擾；當(dāng)負(fù)載端電容分量大時(shí)，造成變頻器的開(kāi)關(guān)器件流過(guò)大的沖擊電流，會(huì)損壞開(kāi)關(guān)器件。
[0033]FIL2—輸出側(cè)無(wú)線電干擾抑制電抗器，對(duì)輸出布線距離>20m時(shí)尤其需安裝；
[0034]JR—熱過(guò)載繼電器，用于防止長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電流造成電機(jī)損壞。
[0035]斷路器(QF)的后面可以接一臺(tái)或多臺(tái)變頻器及其它負(fù)載，當(dāng)變頻器或其它負(fù)載因過(guò)電流故障時(shí)，可自動(dòng)切斷電源供電，防止事故擴(kuò)大。當(dāng)電網(wǎng)掉電時(shí)防止再來(lái)電自動(dòng)接通的不安全，以及在維修時(shí)安全切斷電源，斷路器可以使用普通空氣開(kāi)關(guān)或高靈敏切斷的斷路器，視需要而定，選用時(shí)總通過(guò)電流應(yīng)大于負(fù)載總電流1.5倍以上；
[0036]接觸器(KM)用于所控變頻器日常操作通斷，和電網(wǎng)掉電再來(lái)電時(shí)防止變頻器自動(dòng)啟動(dòng)，選用時(shí)額定電流也要大于變頻器輸出電流1.5倍以上；
[0037]無(wú)線電干擾抑制電抗器(FIL1、FIL2)因?yàn)樽冾l器輸出的是PWM(脈寬調(diào)制)波，包含了大量的高次諧波，諧波高頻分量處于射頻范圍，變頻器通過(guò)電源線和輸出線向外發(fā)射無(wú)線電干擾。又由于變頻器接在電網(wǎng)上，電網(wǎng)上各種干擾和瞬變浪涌也可干擾到變頻器的控制回路敏感部分發(fā)生誤動(dòng)作，因此設(shè)置了無(wú)線電干擾抑制電抗器。它是使用三根進(jìn)線(對(duì)單相是兩根進(jìn)線)，同方向在鐵心或鐵氧磁芯上繞制的電感，因三相三根線的正弦交流電瞬時(shí)值之和為零(單相正弦交流電兩進(jìn)線電流瞬時(shí)值也為零)，因此對(duì)正常供電，該電抗器不起作用，而對(duì)于共模電壓(即在進(jìn)線上出現(xiàn)的、瞬時(shí)值不能被抵消的干擾電壓)該電抗器起到阻擋作用，抑制了共模干擾，起到良好的抑制無(wú)線電干擾使用。抑制的頻段一般在1MHz以下，因此電感量不必大，通?？刂圃??33mH左右，是在一個(gè)閉合磁路上穿過(guò)或繞上幾匝導(dǎo)線而制成。無(wú)線電干擾抑制電抗器的連接如圖8，對(duì)小容量變頻器因電流較小，它是在同一磁芯上，三相線同方向繞幾匝。對(duì)大容量變頻器，因電流大、導(dǎo)線不好彎，則用多個(gè)磁芯,讓三根導(dǎo)線同時(shí)穿過(guò)磁芯中孔而構(gòu)成電抗器。
[0038]電壓型通用變頻器電網(wǎng)電壓交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鹘?jīng)整流后都經(jīng)電容濾波，電容器的使用使輸入電流呈尖峰脈沖狀，當(dāng)電網(wǎng)阻抗小時(shí)，這種尖峰脈沖電流極大，造成很大的諧波干擾，并使變頻器整流橋和電容器容易損壞。當(dāng)變壓器容量大于變頻器容量10倍以上，電網(wǎng)配電變壓器和輸電線的內(nèi)阻不能阻止尖峰脈沖電流時(shí)，當(dāng)同一電源上有晶閘管設(shè)備或開(kāi)關(guān)方式控制功率因數(shù)補(bǔ)償裝置時(shí)，三相電源不平衡度大于3%時(shí)，都要對(duì)輸入側(cè)功率因數(shù)作提高和抑制干擾，都需使用電源側(cè)交流電抗器。
[0039]一般而言，電壓源逆變器、電源側(cè)交流電抗器的電感量，采用3%阻抗即可防止突變電壓造成接觸器跳閘，使總諧波電流畸變下降到原先的44%左右。實(shí)際使用中為了節(jié)省費(fèi)用，常采用2%阻抗的電感量，但這對(duì)環(huán)保而言是不好的。比較好的場(chǎng)合應(yīng)使用4%阻抗或更大的電抗器。
[0040]直流電抗器接在濾波電容前，它阻止進(jìn)入電容的整流后沖擊電流的幅值，并改善功率因數(shù)、降低母線交流脈動(dòng)。直流電抗器在變頻器功率大于22kW時(shí)建議都要采用，當(dāng)變頻器功率越大，越應(yīng)該使用，因?yàn)闆](méi)有直流電抗器時(shí)，變頻器的電容濾波會(huì)造成電流波形嚴(yán)重畸變和進(jìn)而使電網(wǎng)電壓波形嚴(yán)重畸變，而且非常有害于變頻器的整流橋和濾波電容壽命。直流電抗器的電感值的選擇一般為同樣變頻器輸入側(cè)交流電抗器3%阻抗電感量的2?3倍，最少要1.7倍，
[0041]變頻器的輸出是經(jīng)PWM調(diào)制的電壓波，由于電動(dòng)機(jī)繞組的電感性質(zhì)能使電流連續(xù)，因此電流基本上是正弦形的，脈沖寬度調(diào)制(PWM)有著陡峭的電壓上升和下降的前后沿，即dv/dt很大，使得輸出引線向外界發(fā)射含量極大的電磁干擾，并且在引出線對(duì)地、電機(jī)繞組匝間、繞組對(duì)地間都產(chǎn)生很大的脈沖電流，圖10表示SPWM電壓，電流的波形。
[0042]為了減輕變頻器輸出dv/dt對(duì)外界的干擾，降低輸出波形畸變，達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)電機(jī)繞組的電壓沖擊造成絕緣損壞，降低電機(jī)的溫升和噪音，避免在變頻器輸出功率管上因dv/dt和流過(guò)過(guò)大的脈沖沖擊電流使功率管損壞，以及降低負(fù)載短路造成對(duì)變頻器的損傷，有必要在變頻器輸端增設(shè)交流電抗器。
[0043]值得指出的是脈沖電壓通過(guò)長(zhǎng)的輸電線時(shí)，由于長(zhǎng)線上波的反射疊加使得在長(zhǎng)線(即變頻器輸出導(dǎo)線)超過(guò)臨界長(zhǎng)度后，電壓有可能達(dá)到直流母線(變頻器內(nèi)直流母線)電壓的2倍。因此變頻器輸出線長(zhǎng)度受到了限制，為解除這種限制，必須接入輸出側(cè)交流電抗器。
[0044]如圖4所示，輸出側(cè)交流電抗器的繞制在磁芯上的導(dǎo)線頭尾的位置關(guān)系到電感向外發(fā)射干擾能量的大小程度，繞組頭在里層，尾在外層，因此接變頻的輸出接負(fù)載電機(jī)較好，這樣，變頻器輸出端的強(qiáng)干擾被外層屏蔽，減少干擾向外發(fā)射。
[0045]小功率制動(dòng)單元一般在變頻器內(nèi)部，外部只接制動(dòng)電阻。大功率的制動(dòng)單元由外接的制動(dòng)單元接到變頻器母線上，當(dāng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)，電機(jī)的電能反饋回母線，使母線電壓升高，升高到一定值時(shí)，開(kāi)通制動(dòng)單元的開(kāi)關(guān)管，用制動(dòng)電阻消耗母線上一部分電能，維持母線電壓不繼續(xù)往上升高，使電機(jī)能量消耗在制動(dòng)電阻上，從而獲得制動(dòng)力矩。制動(dòng)單元的導(dǎo)線長(zhǎng)度一般不大于5m，接到變頻器的直流母線(P+、N端)要使用雙絞線或密著平行線，其目的是減少電感，導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于電機(jī)輸電線的1/2?1/4。
[0046]變頻器的外部布線:(I)主回路導(dǎo)線載面按照電動(dòng)機(jī)布線要求，電流密度一般在3?4A/mm2以下；
[0047](2) R、S、T和U、V、W的主回路導(dǎo)線在鐵管內(nèi)保護(hù)布線時(shí)，不得一根或兩根導(dǎo)線敷設(shè)在一根鐵管內(nèi)，必須三相的三根線布在同一個(gè)鐵管內(nèi)，這是由于正弦波三相電流瞬時(shí)值之和為零，不會(huì)在鐵管上造成磁通和引起損耗而發(fā)熱；
[0048](3)變頻器輸出U、V、W三根線如敷沒(méi)在鐵管和蛇皮金屬管內(nèi)，因?qū)﹁F管和蛇皮管電容的作用，會(huì)造成變頻器內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)器件的瞬時(shí)脈沖過(guò)電流，使功率開(kāi)關(guān)損壞，一般在布線長(zhǎng)度超過(guò)30m(有管)?50m(無(wú)管)時(shí)變頻器的U、V、W端子處需插入交流電抗器；如果導(dǎo)線絕緣層較薄，布線長(zhǎng)度還應(yīng)更短；當(dāng)一個(gè)變頻器驅(qū)動(dòng)多個(gè)電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)按配線的總長(zhǎng)度計(jì)算；當(dāng)接入輸出側(cè)交流電抗器后，饋向電動(dòng)機(jī)的總長(zhǎng)度也不要超過(guò)400 m；
[0049](4)變頻器的控制線必須遠(yuǎn)離輸入輸出強(qiáng)電導(dǎo)線，相距10mm以上，不能為了布線美觀把控制線和輸入輸出強(qiáng)電導(dǎo)線捆綁在一起；
[0050](5)變頻器的輸入信號(hào)線要使用雙絞線或屏蔽線，以有效地減弱外界電磁場(chǎng)造成的干擾，雙絞線的絞合程度應(yīng)在每cm為I絞以上；
[0051](6)在遠(yuǎn)距離控制作開(kāi)關(guān)操作時(shí)，用繼電器擔(dān)任中間操作可有效地減少外界對(duì)控制線引起的干擾；
[0052](7)多數(shù)變頻器的操作鍵和顯示部分做在一起，成為一個(gè)操作盒，操作盒可取下做遠(yuǎn)距離控制操作，此時(shí)連接導(dǎo)線往往是電纜或排線，要求它們遠(yuǎn)離電力線和輸入輸出強(qiáng)電導(dǎo)線，必要時(shí)應(yīng)穿入屏蔽管套內(nèi)，外部電器控制線很長(zhǎng)時(shí)也需要屏蔽，方法相同；
[0053](8)粗的主回路電線與變頻器接線端子連接時(shí)必須可靠連接，線頭用標(biāo)準(zhǔn)的與接線端子相配的冷壓端子，使用冷壓鉗壓接；
[0054](9)調(diào)節(jié)頻率等的電位器、開(kāi)關(guān)之類元器件要求使用可靠產(chǎn)品，而且安裝時(shí)注意屏蔽，免受外界干擾，否則會(huì)誤認(rèn)為變頻器有問(wèn)題；
[0055](10)所有連接線接好后要進(jìn)行檢查，防止漏接、錯(cuò)接、碰地、短路；
[0056](11)投入電源后，發(fā)現(xiàn)還要改接線時(shí)，首先要切除電源，并注意直流回路電容上的電完全放完(直流電壓表測(cè)量小于25V),才可操作；
[0057](12)不能將負(fù)載功率因數(shù)校正用電容接到變頻器的輸出端，因電容的接入會(huì)導(dǎo)致逆變功率器件流過(guò)大的瞬變脈沖電流而損壞；
[0058](13)直流電抗器的參數(shù)要與變頻器相配，安裝前應(yīng)去掉變頻器上原PU P+上的短路銅件，在此處接入直流電抗器；
[0059](14)制動(dòng)單元的母導(dǎo)線接到變頻器的直流母線(P+、N端)，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的接線都要盡量短，長(zhǎng)度不大于5m，使用雙絞線或密著平行線，導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于電機(jī)輸電線的1/2?1/4 ；
[0060](15)變頻器外殼應(yīng)可靠接地。
[0061]變頻器安裝后的調(diào)試:
[0062]通電前檢查:察看變頻器安裝空間、通風(fēng)情況、是否安全足夠；銘牌是否同電機(jī)匹配；控制線是否布局合理，以避免干擾；進(jìn)線與出線絕對(duì)不得接反，變頻器的內(nèi)部主回路負(fù)極端子N不得接到電網(wǎng)中線上，各控制線接線應(yīng)正確無(wú)誤。
[0063]當(dāng)變頻器與電機(jī)之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度超過(guò)約50m，當(dāng)該導(dǎo)線布在鐵管或蛇皮管內(nèi)長(zhǎng)度超過(guò)約30m，特別是一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)等情況，存在變頻器輸出導(dǎo)線對(duì)地分布電容很大，應(yīng)在變頻器輸出端子上先接交流電抗器，然后接到后面的導(dǎo)線上，最后是負(fù)載，以免過(guò)大的電容電流損壞逆變模塊，在輸出側(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)的時(shí)候，還要將PWM的調(diào)制載頻設(shè)置在低頻率，以減少輸出功率管的發(fā)熱，以便降低損壞的概率。
[0064]確認(rèn)變頻器工作狀態(tài)與工頻工作狀態(tài)的互相切換要有接觸器的互鎖，不能造成短路，并且兩種使用狀態(tài)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)向相同；
[0065]根據(jù)變頻器容量等因素確認(rèn)輸入側(cè)交流電抗器和濾波直流電抗器是否接入；
[0066]電網(wǎng)供電不應(yīng)有缺相，測(cè)定電網(wǎng)交流電壓和電流值、控制電壓值等是否在規(guī)定值。
[0067]如圖5-34所示，為本案各個(gè)應(yīng)用狀態(tài)及連接關(guān)系:
[0068]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例I
[0069]在吸塵送風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用:如果利用微壓差信號(hào)驅(qū)動(dòng)變頻器減速運(yùn)行，年平均只需60%的電能運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
[0070]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例2
[0071]在中央空調(diào)送風(fēng)機(jī)上應(yīng)用:用壓力傳感器(DC 4-20MA)保持管道內(nèi)風(fēng)壓，平均只要50%運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
[0072]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例3
[0073]在冷卻塔上應(yīng)用:利用濕度傳感器調(diào)整變頻器，使風(fēng)機(jī)調(diào)整，平均只需40%運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
[0074]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例4
[0075]在給水泵上應(yīng)用:在泵的輸出管道上安裝壓力傳感器，調(diào)節(jié)變頻器，使泵只需平均85%的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
[0076]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例5
[0077]在干燥機(jī)的送風(fēng)機(jī)上應(yīng)用:用檢測(cè)室內(nèi)混濕度，對(duì)變頻器的風(fēng)機(jī)進(jìn)行均衡調(diào)節(jié)，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0078]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例6
[0079]在農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)上應(yīng)用:為了對(duì)室濕調(diào)節(jié)和換氣，使用了多個(gè)風(fēng)扇，用變頻器控制，可獲得培養(yǎng)飼養(yǎng)環(huán)境最佳化。
[0080]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例7
[0081]在工業(yè)清洗機(jī)上應(yīng)用:使用變頻器可根據(jù)洗滌的材料、數(shù)量改變洗凈機(jī)的正反轉(zhuǎn)速度，脫水時(shí)調(diào)到高速，方便控制，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)。
[0082]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例8
[0083]在食品工業(yè)上應(yīng)用:使用變頻器可控制加工時(shí)間等參數(shù)，使質(zhì)量最佳，生產(chǎn)效率最聞。
[0084]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例9
[0085]在制面機(jī)上應(yīng)用:使用變頻器可根據(jù)碾壓輥的碾壓量方便地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，廣品質(zhì)量提聞。
[0086]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例10
[0087]攪拌機(jī)上應(yīng)用:使用變頻器可根據(jù)材料去調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使產(chǎn)品質(zhì)量提高。
[0088]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例11
[0089]在干燥熱處理機(jī)上應(yīng)用:為使室內(nèi)濕度均勻，又變頻器控制多個(gè)風(fēng)扇，風(fēng)速不均勻性減少，可獲得高性能的產(chǎn)品。
[0090]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例12
[0091]在纖維工業(yè)機(jī)器上應(yīng)用:對(duì)不同材料的紡梭速度，用變頻器調(diào)節(jié)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0092]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例13
[0093]在洗凈、脫水機(jī)上應(yīng)用:改變速度的同時(shí)可利用變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，緩?fù)Ｖ沟?，提高了安全性?br> [0094]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例14
[0095]在料斗上應(yīng)用:在原料供給、與傳送帶速度的配合上使用變頻器可達(dá)到高精度的配合。
[0096]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例15
[0097]在卷料機(jī)上應(yīng)用:使用變頻器可根據(jù)卷料張緊情況方便地調(diào)節(jié)各電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)卷料過(guò)程全自動(dòng)化，使產(chǎn)品質(zhì)量提高。
[0098]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例16
[0099]風(fēng)機(jī)、水泵類流量調(diào)節(jié):使用變頻器后避免了閥門(mén)(風(fēng)機(jī))等阻力器造成的能耗，可實(shí)現(xiàn)最大幅度節(jié)能。使用調(diào)節(jié)器后可實(shí)現(xiàn)流量穩(wěn)定輸出，易實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)控制。
[0100]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例17
[0101]在恒壓供水中應(yīng)用:使用壓力變送器、PID調(diào)節(jié)器對(duì)變頻器實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋后，變頻器隨時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使泵的輸出壓力穩(wěn)定，省去了水塔及附加建設(shè)費(fèi)用；推廣大流程類工藝控制中，可實(shí)現(xiàn)流程工藝自動(dòng)控制，使用森蘭變頻器還可實(shí)現(xiàn)多泵控制。
[0102]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例18
[0103]在帶式輸送機(jī)上應(yīng)用:可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；使用位置傳感器后，可實(shí)現(xiàn)變速度擺控和啟停自控；選用變頻器等于或大于電機(jī)功率即可，向下輸送時(shí)應(yīng)考慮再生制動(dòng)。
[0104]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例19
[0105]粉料輸送的應(yīng)用:利用檢測(cè)攪拌機(jī)電機(jī)的電流I，反饋回來(lái)與給定值比較，控制變頻器，使輸送器電機(jī)得到調(diào)節(jié)；提高工作效率，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化作業(yè)；設(shè)備安全性大幅度提聞。
[0106]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例20
[0107]板材軋制輥調(diào)速應(yīng)用:由一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，使速度調(diào)節(jié)方便，實(shí)現(xiàn)同相位，啟停平穩(wěn)，大大提高板材軋制的質(zhì)量和效率。
[0108]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例21
[0109]印染機(jī)同步控制:使用滑輥獲得了同步訊號(hào)，去調(diào)節(jié)變頻器，使印染中的每一個(gè)工序的布料張緊程度一致，達(dá)到同步；同頻運(yùn)行使印染精度大幅度提高；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，克服人工調(diào)整的困難。
[0110]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例22
[0111]中央空調(diào)冷卻塔上應(yīng)用:冷卻塔電機(jī)根據(jù)冷卻水溫度變速運(yùn)行，使冷卻水溫度平衡；空調(diào)的舒適性提高；低噪音，設(shè)備壽命延長(zhǎng)。
[0112]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例23
[0113]通風(fēng)系統(tǒng)自控應(yīng)用:利用溫度傳感器反饋室內(nèi)溫度，作用于變頻器風(fēng)扇電機(jī)，使室內(nèi)溫度維持正常值，通風(fēng)恒溫，舒適，省電，低噪音。
[0114]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例24
[0115]機(jī)床主軸調(diào)速:對(duì)要求主軸調(diào)速的機(jī)床用變頻器可達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速，速度可高于電網(wǎng)頻率決定的同步速度；適用于低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不大的機(jī)床，但當(dāng)?shù)退俎D(zhuǎn)矩大時(shí)，需要機(jī)械變速器以便改變轉(zhuǎn)矩；無(wú)級(jí)調(diào)速平穩(wěn)，精度高，設(shè)置簡(jiǎn)單。
[0116]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例25
[0117]電梯上的應(yīng)用:運(yùn)用PLC控制變頻器輸出頻率及相序，可方便地使電梯上、下，及按S型曲線運(yùn)行，沒(méi)有沖擊；電梯的舒適性提高；電梯運(yùn)行速度提高。
[0118]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例26
[0119]在塑料擠出機(jī)上應(yīng)用:塑料擠出的出口有壓力，傳感器將擠出壓力反饋到調(diào)節(jié)器和變頻器，調(diào)整擠出機(jī)主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而穩(wěn)定壓力，保證產(chǎn)品質(zhì)量；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，擠出力穩(wěn)定；操作簡(jiǎn)化，質(zhì)量提高。
[0120]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例27
[0121]在活套式拉絲機(jī)上的應(yīng)用:基本原理同張力調(diào)節(jié)類似，每一級(jí)活套拉制該級(jí)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到每一級(jí)拉膜的金屬絲秒流量相等，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)；大大提高合格率，免去人工調(diào)整。
[0122]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例28
[0123]在注塑機(jī)上應(yīng)用:在注塑成型I個(gè)循環(huán)中“合膜、升壓、注射、測(cè)量、保壓、升膜”的各工序，油壓泵的轉(zhuǎn)速不斷變化，用變頻器可使加工穩(wěn)定、質(zhì)量保證、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0124]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例29
[0125]在切料機(jī)上的應(yīng)用:在切料機(jī)上根據(jù)食品的種類、用途改變切料長(zhǎng)度，使用變頻器可以改變傳送帶的速度來(lái)達(dá)到，使工作效率和切斷精確度提高。
[0126]本案變頻器應(yīng)用實(shí)例30
[0127]在醫(yī)療器械X線上的應(yīng)用:用于X線機(jī)升降、移動(dòng)、定位、使運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、適合醫(yī)院環(huán)境。
[0128]上述對(duì)實(shí)施例的描述是為了便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本案技術(shù)，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可輕易對(duì)這些實(shí)例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本案不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本案的揭示，對(duì)于本案做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型變頻器，包括整流單元、濾波與逆變單元、控制單元，其特征在于: 整流單元、濾波與逆變單元、控制單元依次連接，其中的整流單元把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海? 濾波與逆變單元其中的濾波部分把脈動(dòng)較大的交流電進(jìn)行濾波變成平滑的直流電；逆變部分把直流電又轉(zhuǎn)換成三相交流電，利用功率開(kāi)關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動(dòng)、輸出脈沖寬度被調(diào)制的PWM波，或者正弦脈寬調(diào)制SPWM波； 控制單元用來(lái)產(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 相應(yīng)地，在整流單元內(nèi)部裝有直流電抗器，在濾波與逆變單元外部設(shè)置控制電源輔助輸入電路并且該電路帶有三個(gè)開(kāi)關(guān)，在濾波與逆變單元與控制單元之間安裝頻率設(shè)定電位器，該電位器與頻率設(shè)定電流輸入、模擬頻率計(jì)相接，位于控制單元外端接入一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)脈沖計(jì)數(shù)電路，位于這個(gè)計(jì)數(shù)電路與頻率設(shè)定電位器之間設(shè)置若干接點(diǎn)輸入信號(hào)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型變頻器，其特征在于:所述控制單元輸出端設(shè)置RS485通信接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型變頻器，其特征在于:所述直流電抗器通過(guò)線路分別連接外部制動(dòng)電阻部分、制動(dòng)單兀。
【文檔編號(hào)】H02M5/44GK203951370SQ201420304994
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】劉贊淼, 劉贊宇 申請(qǐng)人:上海成名電氣有限公司