变频器维修知识 | 浅谈变频器是如何完成电机调速的？

    作为动力设备的异步电机在电力和化工行业中都是。但作为高能耗设备，异步电机的输出功率无法与负荷成正比变化，在大多数情况下只能通过挡板或阀门的开度来进行调节，但电机的耗能是无法调节的，造成很大的能量损失。近年来，随着变频器生产技术的成熟以及应用范围的日益开阔，变频器已成为了各大企业对电机电源技术改造的重要手段之一。我们除了掌握变频器维修知识以外，也要知道变频器是如何完成电机调速的。

变频调速原理。

n=60f(1-s)/p(1)

其中n是异步电动机的速度；

F——异步电动机的频率；

S——电动机的转差率；

P——电机的极对数。

    从公式(1)可以看出，转速n与频率f成正比，只有改变频率f才能改变电机的转速，当频率f在0 ~ 50 Hz范围内变化时，电机转速调节范围很宽。变频调速是通过改变电机电源的频率来实现调速。

变频器主要采用交流-DC-交流模式。首先通过整流器将工频交流电源转换成DC电源，然后将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可控整流器，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。变频器使用中的突出问题是谐波干扰。当变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。尽管所有变频器制造商都采取了措施来控制变频器的谐波，基本满足国家标准的要求，但谐波仍然是选择和使用变频器时最重要的问题。

    变频器的输出电压包含基波以外的其他谐波。低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而高次谐波会增加变频器输出电缆的漏电流，使电机输出不足，因此必须抑制变频器输出的高次和低次谐波。

    由于变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，整流器的输入电流实际上是电容的充电电流，呈现出大谐波成分的陡脉冲波。

    谐波消除主要采用以下对策:

a、增加变频器电源的内部阻抗。通常，电源设备的内部阻抗可以缓冲变频器 DC滤波电容的无功功率。该内部阻抗是变压器的短路阻抗。当电源容量相对小于变频器时，内部阻抗值相对较大，谐波含量较小。相对于变频器，电源容量越大，内部阻抗值越小，谐波含量越大。因此，在选择变频器电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。

b、安装电抗器安装电抗器实际上从外部增加了变频器电源的内部阻抗。谐波电流可以通过在变频器或变频器或两者的交流侧安装电抗器来抑制。

c、变压器多相运行时，变频器的整流部分通常为6脉波整流器，因此产生的谐波比较大。变压器多相运行的应用，如使两个由相差30°的Y-△和△-△组成的变压器构成12脉波整流器，可以降低谐波电流，起到抑制谐波的作用。

d、调整变频器的载波比，提高变频器的载波比，可以有效抑制低次谐波。

e、滤波器滤波器的应用可以检测变频器谐波电流的幅值和相位，产生与谐波电流同幅反相的电流，从而有效吸收和消除谐波电流。

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