變頻器選型原則與步驟詳解

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。

  變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

  衡量一個通用變頻器性能好壞的主要指標(biāo)有：起動轉(zhuǎn)矩、控制方式、轉(zhuǎn)矩控制精度、速度控制精度、速度控制方式、控制信號種類、頻率跳躍功能、載波頻率、多段速度設(shè)定、通信接口等。變頻器選型的是否正確對于機械設(shè)備的電控系統(tǒng)正常運行起著至關(guān)重要的作用。

  小編建議大家變頻器選型的時候首先要弄清楚機械設(shè)備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、起動轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度和使用環(huán)境的要求等現(xiàn)場所需條件，然后才決定選擇使用何種控制方式和防護結(jié)構(gòu)的變頻器是合適的。所謂合適，是在滿足機械設(shè)備中實際工藝生產(chǎn)的要求和使用場合前提下所說的一個說法，實現(xiàn)變頻器的應(yīng)用性價比。

  一、變頻器選型原則

  具體來講，低壓通用變頻器的選擇包括低壓通用變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面，選擇變頻器的基本原則有兩方面：變頻器功能特性能保證可靠地實現(xiàn)工藝要求，能獲得相對較好的性價比。

  為使變頻器功能特性能保證可靠地實現(xiàn)工藝要求，在變頻器選型時應(yīng)密切關(guān)注以下技術(shù)參數(shù)：

  1、根據(jù)電機實際工作電流選擇變頻器

  電機實際工作電流是變頻器選型關(guān)鍵的因素，變頻器在長時間工作時必須滿足變頻器輸出電流大于電機實際工作電流。切記！??！

  項目中通常先選電機，再根據(jù)電機選變頻器。電機實際工作電流并不是電機銘牌上標(biāo)注的額定電流，變頻器選型時應(yīng)先熟悉工況，初步估算出電機的工作電流與隨時間變化的關(guān)系，然后才確定相對應(yīng)變頻器的型號。

  1.1、一般情況下，變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩負載電機，以電機額定電流為依據(jù)選擇變頻器。

  1.2、一般情況下，變頻器拖動風(fēng)機、泵類負載的電機，以電機額定電流為依據(jù)選擇變頻器。

  1.3、時常短時間過載運行的電機，需要計算過載周期及過載電流。

  變頻器拖動這類型負載的電機，要求變頻器輸出電流Imax大于電機峰值電流，且變頻器的參數(shù)I2t在自身所允許的范圍之內(nèi)，變頻器選型時有可能放大一檔或幾檔來才能滿足現(xiàn)場需求?，F(xiàn)以10kW、20A額定電流電機舉例：假如電機間歇性工作，1秒內(nèi)過載運行時峰值電流為40A（額定電流2倍），之后停止運行20秒。此時選型就要用到變頻器過載曲線：首先將電機電流隨時間變化的曲線出來，其次看變頻器的輸出電流曲線能否覆蓋電機電流曲線（即變頻器輸出電流超過電機實是否際工作電流），只有變頻器輸出電流曲線覆蓋電機電流曲線的變頻器型號才適用于重載負荷的電機。能對于重載變頻器選型，往往有一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)可以參考。

  變頻器過載能力德力西產(chǎn)品比較好，一般允許1.6倍短時過載。不同品牌變頻器過載能力可參考該變頻器選型樣本。

  二、變頻器選型應(yīng)充分考慮環(huán)境對變頻器的影響

  1、溫度變頻器的影響

  變頻器選型時要考慮到使用環(huán)境溫度一般在-10～40℃，工作環(huán)境的溫度如果高于40℃的情況下，每升高1℃，變頻器應(yīng)降額5％使用；工作環(huán)境的溫度每升10℃，那么變頻器的壽命就會減半，所以周圍環(huán)境及變頻器散熱的問題一定要解決好。

  2、濕度對變頻器的影響 

        給變頻器選型時，若在濕度低于90％的環(huán)境中工作，空氣的相對濕度小于或等于90％，無結(jié)露。濕度若太高且濕度變化比較大的時候，變頻器的內(nèi)部比較容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，那么絕緣性能就會大幅度降低，甚至?xí)l(fā)短路。必要時，必須在箱中增加干燥劑或加熱器。

  3、海拔高度對變頻器的影響

  變頻器安裝在海拔高度在1000m以下可以輸出額定功率。當(dāng)海拔高度超過了1000m，其輸出功率會呈下降。

  4、粉塵對變頻器的影響

  在有金屬導(dǎo)電性粉塵的場合，不宜安裝變頻器。因為導(dǎo)電性粉塵會侵入變頻器的內(nèi)部，容易導(dǎo)致變頻器的內(nèi)部線路短路，嚴重情況下會燒毀變頻器。在變頻器選型時一定要想到這一點。

  三、變頻器進線電源選擇

  常用的電壓為單相交流電220V、三相交流電220V、三相交流電380V和三相交流電690V。進線電源由既有的上游變壓器電壓等級決定，在變頻器選型初期就應(yīng)明確。 電壓等級大小決定著電機接線盒的接線方式的不同。星形接法比三角接法有更高的耐壓能力和更小的工作電流。 進線電源頻率一般在50Hz，變頻器對進線頻率的波動有比較高的承受能力，變頻器二極管整流橋對頻率不敏感。

  四、正確選用變頻器冷卻方式

  常見的1000VAC以下低壓變頻器，多為內(nèi)部風(fēng)冷。在大功率變頻器的成組傳動時，變頻器散熱風(fēng)機的工作噪音很大。在必要的情況下，可以選用水冷系列變頻器。

  五、變頻器選型的外部配置要求

  1、凡內(nèi)部整流電路前沒有保護硅器件的快速熔斷器的變頻器，都應(yīng)該在變頻器與電源之間配置合適的熔斷器和隔離開關(guān)（不能夠使用空氣斷路器來代替熔斷器和隔離開關(guān)），以避免因內(nèi)部短路造成變頻器整流器件損壞。

  2、根據(jù)變頻器功率選擇變頻器引入和引出電纜，變頻器到電機若經(jīng)濟條件許可選用屏蔽力電纜，且要盡可能短，有利于降低容性漏電流和電磁輻射。若現(xiàn)場實際動力電纜使用長度超過變頻器所允許的輸出電纜長度時，變頻器應(yīng)配置輸出電抗器，避免過長電纜的雜散電容影響變頻器正常工作。

  變頻控制信號和變頻器反饋信號應(yīng)該使用屏蔽電纜，并良好接地，這樣可減少變頻器對其他儀表和控制系統(tǒng)的干擾。

  3、如在變頻器輸入端配置EMC濾波器或交流電抗器，可有效抑制變頻器功率器件通斷引起的電磁干擾，以滿足變頻器所在工況的其它設(shè)備對電網(wǎng)品質(zhì)的要求。注意：在電網(wǎng)的變壓器中性點沒接地工況，變頻器輸入端不能使用EMC濾波器。

  六、變頻器選型步驟詳解

  在變頻器選型時候，可以按照以下的六個步驟進行：

  1、明確設(shè)備的工作運行方式、容量及負載類型

  2、明確設(shè)備的工藝、性能指標(biāo)及控制要求

  3、確定內(nèi)部系統(tǒng)的組建方式、I/O接口、通信接口等 4、對各項性能指標(biāo)和要求進行歸納

  5、對歸納后的結(jié)果進行技術(shù)咨詢或直接進行招標(biāo)

  6、對變頻器性能、變頻器使用壽命、變頻器價格、變頻器服務(wù)進行綜合對比

  七、變頻器的選型注意事項

  1、注意電壓

  國內(nèi)電壓分為低壓、中壓和高壓三種，一般來說低壓包含單相220v、三相220v（一般適用國外和港澳臺地區(qū)）和三相380v，一般情況下用的三相380v與單相220v，座椅在選擇的時候一定要說清楚電壓，選錯的話是不能使用的。

  2、注意電機是否安裝電容

  如果電機是一個電容式的單相電機，這種電機的原理本身就是利用電容的相位超前的特性對電機的啟動繞組電壓進行移相，從而在電機定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場而帶動電機。一旦變頻器直接接在上面，高頻脈沖對于這個電容來說是個通路，而不能起到移相的作用，相當(dāng)于主繞組和啟動繞組同時接上電壓，但是不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電機電流就會因為堵轉(zhuǎn)而猛增，從而燒毀變頻器IGBT模塊和電機

  3、功率是否一致

  在選擇變頻器的時候，變頻器的功率必須大于等于電機額定功率，如果電機運行負載比較大，那就要使用負載變頻器或者放大變頻器檔位，這樣才能保證設(shè)備電機的正常運行 總而言之，在選擇變頻器的時候一定要注意用電和電機本身的情況，畢竟我們做這一行要考慮的主要還是安全、效益，所以在不確定電機情況的時候適當(dāng)買大一檔或者是性能較好的變頻器，還要多詢問一下技術(shù)員一些這方面的問題。