高压变频器范文第1篇
摘要：近年来煤矿矿井安全事故不断增加，为防止矿井主通风机突然启动带来的对国家电网和生产使用设备造成的损坏，解决在生产场所调节矿井通风量急剧下降等生产问题，文章提出了对大功率变频器的技术改进方案。通过实验验证和多次调试，系统采用此方案后极大地提高了煤矿的生产区的通风技术，提高了矿井的安全性、可控制性和节能减排环保效率，取得了让人满意的效果。
关键词：高压大功率变频器；煤矿主通风机；变频技术；DTC
一、高压大功率变频器控制研究的意义
现代所有煤矿矿井的安全生产都不可离开主通风机装备，它负责全矿井的通风防爆的重大任务。以前各大煤矿矿井的通风主要设计基本上是选用国产品牌的通风机，通风机的供电控制主要是采用直接电开关启动或者采用相关串联电路启动。这种启动的优点是设备装置简单易行，产品代价也不高，缺点是这种方式非常危险，容易对生产电器造成损坏，也对工人的安全构成威胁，而矿井通风量多少的调节是采取简单的手动调节风机叶片旋转角度以到达调节通风量的目的。如果以照往常的通风装备的设计及安装，将会对电网造成巨大电流冲击，严重危害矿井供电安全，而且煤矿的主通风机运行工作情况近运行特性曲线的是在驼峰区，并没有线性特性，风机特性曲线特性图早已经与原来设计的电路特性图不匹配，所以整个煤矿的通风系统不能安全运行，低压电路保护经会常常受遭到霆雷和国家电网电压高低波动的影响，尤其是同步电机的抗干扰的性能差，通风电控制系统的可控性能难以满足生产设备要求，通风系统控制没有实现闭环自动控制，同是也会对生产设备本身产生机械磨损，减少设备的使用寿命，尤其是在煤矿矿井开始建设时期和煤矿投入使用的开始时期，就算将主要的通风机的叶片角度旋转到最小，它通风量也会不好控制，严重影响矿井的风量调节，从而降低矿井通风的稳定性能，与此同时还会造成巨大电能浪费。为了提高电能的使用效率、设备使用的稳定性，延长生产设备的使用寿命，故提出对大功率变频器的技术改进方案，重新设计主通风机的搭接方案，在此改进的过程中主要增加变频器对主通风机的电路控制。具体方案在下面介绍。
二、压大功率变频器控制技术的主要内容
如今随着电子技术的发展迅速，采用交流变频传动与控制技术是该系统改进的主要内容。由于电子元器件的制造技术改进、多相变频技术的出现、自动控制以及MCU和大规模集成电路理论的飞速发展。交流变频技术得以发展，如今的高压变频装置是从二战时期德国采用关断晶闸管发展到如今的高压绝缘栅双晶闸管、IGBT的快速控制开关，而IECT电子器件的变频器件主要有采用具有多个功率多电平电路的串联，以达到降压、减少功率单元以降低电流等方式对直流电机实现速度的调节功能。这跟直流控制传动调速的装置相比有：设备维护简单易行、控制传动效率高、生产故障率低，节能环保效果好、功率小的优点。同时，现行这种技术比较成熟。可以用于工业生产当中来，目前我煤矿规划的设计生产能力是300万吨，经过最近这几年的技术改进和管理的调整，现在的生产能力可以达到450万吨，建议我矿采用电控制系统采用西门子的ZZFQ-6/400高压启动方式，这样可以减少电能的消耗，而坐落在城郊的煤矿不用考虑通风量少的问题，但即使主通风机运行在-10角度的条件下，煤矿矿井井下还是会存在通风量较大而难以控制的情况。为了达到减少矿井通风风量过大，主通风机耗能较低的结果，要不断改进交流变频传动的技术指标，实现主通风机的通风量可以随时可控，根据矿井的通风量以及安全因数对通风量实现自动控制，以实现设备启动对电网无冲击，减少设备机械冲击，达到节约电能的目的。
三、关键技术的实现步骤
在我村的煤矿矿井采用改造高压大功率变频器技术，具体拟定了两套改进解决方案：
（一）方案一
根据本次变频技术的改进经过通风部门的测试，随着挖掘矿井的深入的需要，电动机的额定功率最终选在3800kW以上，额定工作电压为6kV左右，大功率同步电动机比同步电动机更能适应国家电压波动的影响，改进过程中也可以选用4300kW的同步电机。
出于高压变频器系统在风机、电冰箱、水泵等设备上表现出非常好的的节能优点，可靠的自动控制性能，系统改进的重点是选用ABB公司ACS5000系列的DTC（直接转矩控制）变频器，额定容量大概为5000kVA。
高压变频器通过PLC微控制器和计算机协调控制，实现联动控制，整个变频控制系统的监控内容可以分为：高低压配电电源、鼓风机的风门开关控制、系统变频器的输出频率、还有就是调节电动机电路的各种电路保护、控制通风机的通风量、压力、抗震动性能等方面，并且系统还要具有完全实现闭环自动控制的功能。
（二）方案二
从市场上购买1套电源变频器，采用1套电源变频器拖动2台通风机的功能，也就是实现一拖二的功能，保留当前电机工作的主频控制系统作为后备留用，这样做的优点就是技术改造的投资相对小一些，变频器工作的利用效率高，可以减少一些投入费用，而原来的工作频率的控制柜台还可以作为应急备用。但是缺点就是无论运行哪台通风机，这套变频器始终工作在运行状态，这对电机的检修、维护非常不方便。所以，为了保险起见，我们经多次讨论，最后决定在煤矿风井安装一套变频器，实现一套变频器通过切换柜可以控制2台通风，同时当变频器发生故障时，还可以通过切换柜切换到主频状态下运行。
四、高压变频器使用的效果
煤矿通过风井主通风机变频技术手段改进以及风井主通风机变频器技术的采用，可以运用主通风机的微机控制软启动的功能，回避了大型煤矿机电设备启动时产生的瞬间电流而对国家电网的冲击危害以及稳定的解决了设备的机械冲击，减少煤矿生产的危害。
煤矿中的高压变频器应用主通风机上，提高了电网的功率因数（0.95），极大地降低了整个线路和电机内部材料的磨损，基本上不存在做无用功的情况，这样就极大地节约了电能，提高了经济效益。根据不同季节、不同时期调节矿井通风量，不再使用人工调节，完全实现了闭环调节自动控制，尤其是矿井前期通风量需求较小的时候，优势显得非常明显，节约电能可以说是做的非常合理，例如：现在煤矿里的每台主通风机装备的4×450kW的电机，其耗电量只相当于60kW的电机耗电量。
还要补充的就是，高压变频器因为采用了接口串联功率单元闭环控制的模式，两旁还增设了旁路电路的功能，系统还具备自动旁路开路/连接的功能，不会影响主通风机的正常行，而且还会在故障出现时，自动报警，防止设备进一步损坏。
五、结语
总体来说，高压变频器在煤矿矿井里的主通风机变频技术的改进和应用，已经达到了设计初期的预期目的，使用效果良好，这在煤矿井的应用中具有非常广泛的经济价值。
参考文献
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[6]韩黎．PLC在机床数控自动控制系统中的应用与研究
[D]．西安建筑科技大学，2006．
（责任编辑：文森）
高压变频器范文第2篇
1 高压变频器的常见故障及处理方法
1.1 变压器过热
根据变压器温控仪温度, 及室内环境温度, 适时调整变压器风冷启动参数, 如环境温度过高以及变压器负载较大, 应将柜底风机调整为手动长开。
及时检查更换变压器柜通风滤网, 确保通风状况良好。
1.2 柜体超温 (功率柜内温度大于45℃)
检查柜体通风滤网是否堵塞, 及时更换, 确认变频室内通风状况是否良好, 否则加强室内通风。
1.3 柜顶风机故障
柜顶风机故障后会直接导致变频器跳机或变频器超温跳机, 应定期对柜顶风机进行检查维护, 对风机护网进行清理。
1.4 光纤故障
在每次停机维护时, 要对高压变频器通讯光纤进行检查, 确认是否通讯正常, 插头是否紧固, 有无折断变形。
1.5 UPS故障
一般情况下的UPS出现故障告警, 不影响高压变频器正常运行, 只需在停机后进行维修更换即可。
但当UPS严重故障无输出时则会导致高压变频器出现无控制电源跳机, 需对回路进行旁路改造。
2 高压变频UPS器故障跳机解决方案
2.1 控制回路改造
在高压变频器正常运行过程中, 控制电源由变压器降压后通过UPS输出至负载, 我们的改造方案是当UPS输出故障或无输出时, 直接切换为变压器直接提供控制电源至负载。
如图所示, 正常运行情况下:
当UPS输出正常时, 继电器K35、接触器KM5吸合, 由UPS为负载提供电源, UPS运行指示灯亮。
当UPS出现输出故障或无输出时, 由于UPS无输出, 继电器K35、接触器KM5断开, UPS与负载断开连接;同时旁路侧KM6吸合, 通过电源侧直接为负载提供电源。此时UPS运行指示灯灭。
根据外部UPS运行指示灯, 工作人员可及时发现UPS状态。
2.2 实现无扰切换
通过二次回路的改造能够实现在UPS出现输出故障时通过切换旁路为负载提供电源, 但在切换同时会出现瞬时的断电, 同样会导致高压变频器无控制电源跳机。
为此我们同高压变频器厂家技术人员沟通, 最后在高压变频器控制电源板上增加了4个400μF电容, 确保在能够在无控制电源状态下维持3秒, 不会因切换时的瞬时断电而导致跳机。
3 高压变频器日常维护及定期维护
3.1 变频器的日常维护及巡视
3.1.1 经常检查室内温度, 通风情况, 注意室内温度不要超过45℃。
3.1.2 保持室内清洁卫生。
3.1.3 经常检查变频器内是否有异常声响, 异味, 柜体是否发热;排风口是否有异味。
3.1.4 经常使用1张A4纸检查变压器柜、功率单元柜进风口风量, 看纸张是否能被过滤网牢牢吸住, 如有问题应及时排除 (检查冷却风机是否运转正常, 更换或清洗过滤网) 。
3.1.5 建议变频器投入运行头一个月内, 将变频器所有进出线电缆、功率单元进出线电缆、控制电缆紧固一遍, 以后每半年紧固一遍。并用吸尘器清除柜内灰尘。
3.1.6 定期记录变频器运行情况, 发生故障跳闸时, 要记录故障情况, 查明原因并排除后方可再次上电。
3.2 变频器定期维护
3.2.1 定期维护间隔推荐为每半年一次, 如灰尘较多, 过滤网更换周期可缩短到一周一次。
3.2.2 清扫工作:过滤网、变压器柜、单元柜。
3.2.3 紧固工作:变压器进出线电缆、功率单元进出线电缆、控制电缆。
通过上述, 可以避免绝大部分的高压变频器故障, 提高高压变频器的使用效率, 同时也要根据高压变频器各元器件的寿命做好检修更换及备品备件计划。
摘要：介绍如何降低高压变频器的故障率。通过高压变频器的常见故障, 通过技术改造、维护保养等手段降低故障发生概率。
高压变频器范文第3篇
功率单元的电压等级和串联数量决定变频器的输出电压, 功率单元的输出电流决定变频器的输出电流。
由于采用整个功率单元串联, 所以不存在器件串联引起的均压问题, 也不存在二极管嵌位电路或电容嵌位电路引起的直流侧分压电容电压不均衡问题, 但是串联功率单元较多, 对单元本身的可靠性要求较高。这种变频器的一个发展方向是采用额定电压较高的功率单元串联, 在达到满足输入、输出波形质量要求的前提下, 尽量减少单相串联单元的个数, 提高系统可靠性。
1 多重化整流电路
由于中高压变频器容量一般较大, 且应用日趋广泛, 对电网谐波污染的问题已经不可忽视, 国际上对谐波污染控制的标准中, 应用较普遍的是IEEE519-1992, 我国也有相应的谐波控制标准, 应用较为广泛的是国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》。IEEE519-1992标准规定在电网短路电流小于20倍负载电流时总谐波电流失真小于5%。变频器对电网的影响主要取决于变频器整流电路的结构和特性。在变频器中常用的是电压型二极管整流电路, 它的输入谐波电流取决于电网侧阻抗和直流电抗器的大小, 由于采用二极管不可控整流, 换相在对应线电压最小时才发生, 导致di/dt非常小, 由于换相重叠角与输入电抗有关, 当电源侧阻抗较大时, 换相更加缓慢, 使高次谐波电流相对于晶闸管整流电路大大降低, 但与规定的5%的谐波电流失真率相比仍然较大。为了解决这一问题, 有以下三种解决办法。
(1) 在整流桥输出和滤波电容之间串入直流电抗器, 这样可以减少输入电流的谐波含量, 然而也会带来弊端, 影响滤波电容对变压器输入浪涌电压的吸收效果。
(2) 利用多重化整流电路减小输入电流的谐波。采用12脉波整流电路后, 其网侧电流仅含次谐波, 谐波含量随谐波次数的增大而迅速下降, 也随脉波数的增大而减少, 因此电流谐波含量会大大降低。除了6脉波、12脉波整流电路结构外, 还可采用更高脉波数的结构, 如18脉波、24脉波, 输入谐波也会随着降低, 但导致系统结构更加复杂, 成本增加。
(3) 整流侧采用P W M整流电路, 通过PWM控制使电网输入电流接近正弦波, 谐波电流很低, 但大大增加了系统的复杂性和成本。
如果级联型中高压变频器的输入变压器仅仅起到隔离和变压的作用, 各绕组的相位一致, 将导致输入电流的谐波含量超过给定标准, 对电网造成严重污染。因此, 一般级联型中高压变频器的输入变压器采用移相设计, 以达到降低输入谐波电流的目的。对单相m个功率单元串联的结构, 变压器的3m个绕组采用延边三角形联结, 依次相差π/3m电角度, 分别给m个单元供电, 形成6m脉波的整流电路。各单元流过整流电路的电流经过变压器折算到一次侧后, 输入电流中仅含谐波6mk±1次谐波, 大大减少了输入电流的谐波含量, 假定5个功率单元串联, 形成30脉波的整流电路, 网侧电流仅含次谐波, 总的电流失真率可低于1%, 不加任何滤波器就可满足电网对电流谐波失真的要求。另外, 各次谐波电流的有效值与谐波次数成反比, 与基波电流的比值是谐波次数的倒数。在相同负载的情况下, 多重化整流电路的基波电流与电压的相位差的余弦值即位移因数都是cosα, 不随整流脉波数的增加而提高, 但基波因数随脉波数的增加而提高, 所以总体输入功率因数也相应提高。对于二极管整流电路而言, 相电流相对于相电压的延迟角α一般小于15°, 对应的位移因数大于0.966, 所以采用多重化 (18脉波以上) 的二极管整流电路, 总的输入功率因数基本上可保持在0.95以上。
采用二极管整流电路的另一个优点是变频器对浪涌电压的吸收能力较强, 雷击或操作过电压可以经过变压器 (变压器的阻抗一般为8%左右) 产生浪涌电流, 经过功率单元的整流二极管, 给滤波电容充电, 滤波电容足以吸收进入到单元内的浪涌能量。另外, 变压器一次侧安装了压敏电阻吸收装置, 起到进一步的保护作用。而一般的电流源型变频器, 输入电阻很高, 对浪涌电压的吸收效果远不如电压型变频器。
因此, 由于采用了多重化整流电路, 级联型中高压变频器的输入功率因数较高, 串联单元的个数越多, 对电网的污染越小, 当然, 单元个数的增多也增大了变压器的制造难度。
2 逆变电路结构
2.1 传统级联型多电平逆变电路
传统级联型多电平逆变电路是指多个同样的单相电压型H桥直接串联 (以后称单相H桥) 。当C1=C2=L=Cn时, 称为传统级联型多电平逆变电路。除了具有多电平共同的优点之外, 这种电路的主要特点有以下几点。
(1) 直流侧采用独立直流电源, 不存在电压均衡问题。
(2) 对于输出相同的电平数, 与其它拓扑结构相比, 所需器件个数最少。
(3) 实际应用中, 嵌位式电路在五电平以上的应用较少, 而级联型可以产生更高电平, 使用于更高电压, 谐波含量更少, 由N个单相H桥组成三相电路, 输出相电压电平个数是2N+1, 线电压电平个数是4N+1。
(4) 控制方法比较简单, 每个单相H桥都是PWM控制, 再进行波形重组。
(5) 由于每个单相H桥结构相同, 给模块化设计带来方便, 且装配简单, 系统可靠性高。另外, 容易实现冗余设计, 一个单元出现故障而被旁路后, 可以用剩余模块降额运行或用冗余模块代替继续满额运行。
(6) 单元串联主要的缺点是需要多个独立的直流电源, 变压器造价较高, 应用受到一定限制。
2.2 混合级联型多电平逆变电路
为了减少单元模块个数的同时增加输出电压的电平数和提高波形质量, 许多学者提出了混合级联型多电平逆变电路, 主要包括两种情况, 一是各个级联单元的直流侧电容电压不同;二是级联单元的逆变结构不同。级联单元的逆变结构可以有多种结构, 包括单相H桥、二极管嵌位式多电平、电容嵌位式多电平等, 这些结构相互组合可以构成不同的级联型多电平逆变电路, 再与不同的直流侧电容电压进行组合, 得到更多种类的拓扑结构。本文只对其中应用较广的几种结构进行分析。
首先介绍一下最大扩展原则。如果已知串联的单元个数和每个单元输出的电平数, 就可以根据最大扩展原则来确定逆变器获得最多电平数输出时, 各个单元直流侧电容电压的比值。最大扩展原则如下所述:对于由m个级联单元串联构成的单相多电平变换器, 若每个单元输出的最大电平数为nj (i=1, 2, …, m) , 那么当各个单元的直流电压按式 (1) 设置时, 可得到最大输出电平数n, 如式 (2) :
以2个单元均为单相H桥 (2-H桥) 为例, 2个单元输出的最大电平数都是3, 利用最大扩展原则, 当Vdc2/Vdc1=1/3时, 可得到最大电平数的输出n=3×3=9。因此, 为了得到更大电平数的输出, 当各单元的独立直流电源的电压比是20:2:22:L:2N和时30:3:32:L:3N, 分别称为2N型和3N型混合级联结构, 可看作是应用最大扩展原则的一个特例, 但电压比为1∶4或更高时, 输出电平中会出现超过单位电平的跳变, 正弦波失真率变大, dv/dt也变大, 因此用于逼近正弦波的实用价值不大。在2-H/2-H结构的直流侧电容的电压比不同的情况下, 输出的电平数也不同, 如表1所示。
另外, 当串联单元的逆变结构不同时, 又可以组成新型的混合级联型多电平逆变器, 研究较多的是级联单元为二极管嵌位式或电容嵌位式结构, 而且一般为3电平嵌位式, 称为3-H结构, 这样就又出现了3-H/3-H和2-H/3-H两种拓扑结构, 利用最大扩展原则可以确定各个单元的直流侧电容电压比, 很容易得到输出的最大电平数。
如表1所示, 2-H/2-H混合级联型逆变器在不同直流电压比的情况下输出相电压的电平数和器件数的比较 (其中N为单相串联功率单元的个数) 。
在混合级联多电平变换器中, 高电压单元可用GTO等高耐压、低开关频率的功率器件组成, 低电压单元可用IGBT等低耐压、高开关频率的功率器件组成, GTO单元以输出电压的基波频率为切换频率, 主要输出基波能量, IGBT单元在较高的开关频率下进行PWM调制, 用来改善输出波形, 提高整机效率。
摘要：级联型中高压变频器将若干个独立的低压功率单元的输出串联, 实现高压输出。电网电压经过移相变压器降压后给功率单元供电, 每个功率单元分别由输入隔离变压器的一个二次绕组供电, 变压器二次绕组之间相互绝缘。功率单元为三相输入的整流电路和单相输出的交-直-交电压源型逆变器结构, 将相邻的功率单元串联起来构成单相, 三相输出Y型联结。
高压变频器范文第4篇
1 改造方案
对四台450kW/10kV锅炉引风机电机进行改造, 选用利德华福生产的HARSVERT-A型变频器作为主件, 该变频调速系统具有谐波含量小, 功率因数高、编程灵活、操作方便、模块化结构、故障率低、免维护、易维修等特点。高压变频器内置整流变压器, 将输入的10kV电压降至720V左右后再由功率单元升压至1250V左右, 每个功率单元内都有4个IGBT逆变桥进行PWM控制, 将8个功率单元串联并由功率模块控制组成交流正弦波后输出至引风机电机, 靠调节频率的方法来调节引风机转速来控制风量, 来达到节省电能的目的。
为了充分保证系统的可靠性, 变频控制为一拖一方案, 保留原系统所有设备, 将高压变频器串入高压电机回路, 共配备4台高压变频器和4台手动旁路柜。变频调速系统可由现场主控系统进行协调控制, 根据运行工况按设定程序, 实现对锅炉引风机电动机的转速控制。系统变频运行时, 改变变频器频率的办法改变电机转速来改变风机流量和压力。若变频器某单元故障, 变频器自动将该单元短路, 高压变频器可降频运行;当变频器故障单元大于2时, 高压变频器可自动或手动切换到工频运行, 保证系统工作的可靠性。主回路原理如图1所示。
由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3和高压开关QF、电动机M组成。其中, QS2和QS3之间存在机械互锁逻辑, 不能同时闭合, 防止误操作。变频运行时, QS3断开QS1和QS2闭合;工频运行时, QS1和QS2断开, QS3闭合。高压开关QF、电动机M为现场原有设备。QS2和QS3的作用是:一旦变频装置出现故障, 即可马上断开QS2, 将变频装置隔离, 手动合旁路刀闸QS3, 在工频电源下起动电机运行。
2 变频改造后收益分析
2.1 直接收益
Y KK 5 0 0-6型4 5 0 k W/1 0 k V锅炉引风机电机的额定电流为33.5A, 在变频器投入使用前引风机电机电流值在19A～22A之间, 经过一个月的数据统计计算出本月4台引风机电机共耗电680000KW/h。从2009年9月1日起变频器开始投入使用, 变频器投入使用后引风机电机电流值降至9A～15A之间, 经过一个月的数据统计计算出4台引风机电机共耗电525000KW/h。根据现场实测变频后设备节电率为:
以上数据说明高压变频器在唐钢动力厂热电二车间锅炉引风机上的应用节能效果显著。
2.2 间接效益
(1) 变频改造后, 实现电机软启动, 启动电流小于额定电流值, 启动更平滑。
(2) 电机以及负载转速下降, 系统效率得到提高, 取得节能效果。大大减少了对设备的维护量, 节约了人力物力资源。
(3) 由于电机以及负载采用转速调节后, 工作特性改变, 设备工况得到了改善, 延长了设备使用寿命。
(4) 降低了厂房设备噪声污染。
(5) 负载改变频后, 由于变频器采用单元串联移相技术, 因此在理论上可以消除35次以下谐波。由于实际制造工艺的限制, 网侧电压谐波总含量可以控制在2%以内, 电流谐波总含量小于2%。延长了电机的使用寿命。
(6) 变频输出采用PWM技术控制, 输出电压波形基本接近正弦波, 谐波总含量小于1%, 上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求。延长了电机的使用寿命。
(7) 使用变频调节, 可实现参数的实时恒定运行, 提高了系统运行的安全稳定性。
(8) 采用自动控制, 进一步提高了设备运行控制和系统运行管理的自动化水平, 从而真正实现自动调节, 大大增强了运行的安全可靠性。
3 结语
唐钢动力厂热电二车间锅炉引风机电机采用HARSVERT-A系列高压变频器, 不但操作方便、容易、维护量小, 而且增强了运行的安全可靠性, 又达到了较好的节能效果。变频调速技术作为一种先进的电机调速方式, 其优异的性能以及带来可观的经济效益早已为人们所知。实践证明在风机的系统中接入变频系统, 利用变频技术改变电机转速来调节风量和压力的变化用来取代阀门控制风量, 能取得明显的节能效果。
摘要：为促进电力使用中的节能降耗以及提高自动化和工艺水平, 尤其是降低厂用电率提高机组的经济运行, 对锅炉引风机采用了高压变频器技术。本文介绍了高压变频器技术在唐钢动力厂锅炉引风机系统上的应用, 并分析了实际的节能效果。
关键词：高压变频器,锅炉引风机,节能
参考文献
高压变频器范文第5篇
摘要：随着我国工业水平的逐渐提升，变频器在工业设备上的应用越来越广，变频器在机械设备的应用中呈现出良好的控制性特征，可以有效实现工业设备软启动和无级调速作用，并且使得工业设备的加减速得到有效控制，在极大程度上提高工业设备的使用性能和自动化。近几年来，变频器在工业生产中得到广泛应用，变频器在使用的过程中存在一些问题，会严重影响工业设备的性能，相关人员要重视变频器的维护，采取有效措施解决变频器在工业设备应用中存在的问题，才能确保工业设备的性能良好，使用寿命更长。本文简要叙述了变频器在工业设备上的应用，分析了变频器在工业设备上的应用现状，并总结出完善变频器在工业设备上应用的有效措施。
关键词：变频器；工业设备；调速；功率
一、变频器在工业设备上的应用
随着我国工业水平的不断提高和工业技术的快速发展，大量工业设备应运而生，但是我国的工业设备在使用的过程中会产生大量的能耗，这对我国能源节约活动的开展时极为不利的，例如我国电动机的发电量仅占全国发电量的70%，风机和水泵的耗电量就占到了全国用电量的33%，出现这一现象的主要原因是风机和水泵设备是通过调节入口和出口挡板进行设备调速的，在使用的过程中，由于输入功率过大，在挡板和阀门截流的过程中会产生大量的能源消耗，采用变频器对风机、水泵设备进行流量调节，能够在极大程度上降低风机、水泵设备消耗的功率，变频器的投入使用使得风机、水泵设备的节电率高达20%～50%，因此，变频器在工业设备中应用广泛，能在一定程度上降低工业设备的使用功率。
在工业设备变频器的选择上，应该按照工业设备的类型、调速范围、启动转矩对变频器进行科学合理的选择，使得变频器符合工业设备使用要求和标准。通常情况下，工业设备的负载可以划分为三种类型，即风机泵类型、恒功率类型和恒转矩类型，在进行工业设备变频器选择的过程中，首先要对工业设备负载的性质进行细致分析，根据工业设备负载类型的不同，选择符合工业设备使用标准的变频器，确保工业设备和变频器的功率相互协调和使用，确保变频器类型选择准确，使得变频器在工业设备应用中能够安全运行，延长工业设备的使用寿命。
由于工业设备在使用的过程中调速十分困难，对于调速性能要求高的工业设备应该采用直流进行调速，但是工业设备中使用直流电进行调速，会导致维修难度增大，随着我国工业设备变频调速技术的不断提升，工业设备在使用变频器进行调压的过程中用交流调速来取代直流调速，因此，需要格外注意的是对直接转矩的有效控制，从而充分满足工业设备使用要求。利用变频器进行工业设备调速，起动电流较小，可以有效实现软启动和无级调速的目的，这就使得工业设备减速控制更便捷，能在极大程度上节约电能，因此變频器在工业设备中应用广泛。变频器属于精密电子装置，因此在工业设备中使用变频器要格外注意防尘防湿，确保工业设备中变频器的运行环境良好，温度适宜，这样能在极大程度上降低变频器的故障率，使得变频器的使用寿命更长。在工业设备中进行变频器安装接线时，要在变频器输入端加装空气开关，以免变频器发生短路。
二、变频器在工业设备上的应用现状
1.次谐波较低严重影响工业设备负载。目前工业设备上应用的变频器主电路形式一般可以分为三部分，即整流、逆变和滤波。变频器主电路的整流部分是三项桥式不可控整流器，变频器的中间滤波部分通常再用较大的电容作为滤波器。变频器的逆变部分采用的是IGBT三项桥式逆变器，并且变频器逆变部分的波形是以PWM波形输入的。工业设备上常用的变频器输出电压中除了含有基波以外，还含有其他形式的谐波，如果存在较低次谐波，就会对工业设备负载造成极大的不利影响，如果存在较高的谐波，就会使工业设备中变频器的漏油量大大增加，就会导致工业设备运行受阻，当工业设备的变频器输出高低次谐波时，相关人员没有采取有效措施对其进行抑制，就会影响工业设备变频器的正常使用。
2.噪声和振动引起工业设备各部位谐振。在工业设备使用过程中，采用变频器进行调速，会产生噪声和振动，这主要是由变频器在工作的过程中输出的波形中含有高低次谐波，这会使得变频器在工作的过程中产生噪声和振动。随着变频器运转频率的变化，变频器的高次谐波发生了较大范围的变化，产生的噪声和振动将会使得工业设备各部位谐振。在使用变频器进行工业设备调速时，变频器的输出电压和电流中含有高次谐波，随着高次谐波磁通量的逐渐增大，产生的噪音也会逐渐增大。工业设备中的变频器在工作时，输出波形中的高次谐波会使得磁场对工业设备各部位产生一定的电磁策动力，当工业设备各部位产生的电磁策动力和工业设备部件的固有频率重合或者相近时，就会产生谐振，长期下去会使得工业设备发生故障和损坏，严重影响了工业设备的正常使用，不利于工业设备的正常运行，降低了工业设备的使用寿命。
3.变频器过热会损坏变频器。变频器在进行工业设备调速的过程中，变频器的内部会产生一定的损耗，就会使得变频器发热，变频器内部以电路为主，约占98%，变频器的控制电路约占2%，为使得变频器在工业设备调速中正常运行，必须采取有效措施对变频器进行散热处理，以免变频器在工作的过程中热量过高发生故障。当工业设备中的变频器内部部件发生故障时，变频器的整流模块部分和逆变模块部分很容易发生损坏，判断变频器整流模块部分是否发生损坏很容易，当变频器没有出现短路情况时，只需及时更整流桥即可。当变频器的逆变模块部分发生损坏时，判断其是否发生损坏比较苦难，发生损坏的主要原因是由变频器外部和变频器的质量引起的，通常情况下在修复变频器的驱动电路后，如果驱动波形良好，才能进行逆变模块的更换。但是通常情况下相关工作人员没有及时发现变频器部件和部分模块出现故障，没有意识到变频器过热对变频器自身造成的损坏。
三、完善变频器在工业设备上应用的有效措施
1.抑制谐波的措施。为有效抑制工业设备变频器高次谐波，可以采用适当增加变频器供电电源内阻抗、安装电抗器、实现变频器多相运行和设置专用谐波等方式，采用这些方式能有效抑制变频器工作中产生的谐波。通常情况下，变频器电源设备的内阻抗可以起到缓冲直流滤波电容无功功率的作用，变频器电源设备内阻抗越大，产生的高次谐波越小，这就属于变频器的短路阻抗，因此，在进行变频器供电电源选择的过程中，应该选择短路阻抗较大的变频器。还可以在工业设备变频器的输入端和输出端接入合适的电抗器，或者在输入端和输出端安装高次谐波滤波器，从而有效吸收变频器工作时产生的高次谐波，增大电源或者负载的阻抗，从而有效实现抑制变频器高次谐波的目的。为有效抑制变频器工作中产生的高次谐波，还可以采用变频器多相运行的形式。由于工业设备中常用的变频器为六脉整流器，变频器在工作中产生的谐波较大，此时采用变频器多相运行的形式，使得变频器达到12脉波的效果，有效降低变频器工作时产生的高次谐波。此外，还可以设置专用滤波器对变频器和相位进行检测，使其产生一个与谐波电流幅值相同但相位相反的电流，将其应用到变频器中，从而有效实现吸收高次谐波电流的目的。
2.降噪、降振的有效措施。工业设备中变频器在工作的过程中，电动机会产生很大的噪声，这与PWM控制开关的频率具有十分密切的聯系。通常情况下，可以再变频器输出端连接一个交流电抗器，从而达到抑制和减小噪声的目的，当较低频率的变频器噪声音量较大时，要对变频器轴系统的固有频率谐振进行细致的检查。为有效减弱或者消除变频器工作时工业设备的谐振，可以再变频器输出端接入交流电抗器，有效吸收变频器输出电流中的高次谐波。但是用PAM形式或者方波PWM形式的变频器进行工业设备调速时，可以将其改为正弦波形式的PWM变频器，从而有效减小脉动转矩，方式工业设备在谐波的作用下发生振动。
3.解决变频器发热问题的有效措施。工业设备中使用的变频在很容易出现发热现象，变频器过热会严重影响变频器的质量、性能和使用寿命，因此，要对工业设备变频器发热问题采取有效措施，降低变频器的热量，可以再变频器的内部安装风扇，驱散变频器机箱内部的热量。此外还要注意的是变频器运行环境温度的控制，变频器属于电子装置，内部含有很多电子元件和电解电容等，因此变频器对运行环境温度要求较高，要确保变频器的运行环境温度处于—10℃到50℃之间，并且尽可能的降低变频器运行时的温度，使得变频器能够正常运转，减少变频器的故障发生率，演唱变频器的使用寿命，使其稳定性良好。
总结：工业设备是我国工业生产的基础，变频器在工业设备上的投入使用有效改善了工业设备的性能，使得工业设备的使用寿命更长，但是变频器在工业设备的投入使用中仍然存在一定的问题，相关人员要做好机械设备变频器的保养和维护工作，对工业设备变频器进行细致的检查，对于出现故障的变频器应该及时维修或者更换。
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