1 引言

變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的。20世紀(jì)60年代后半期開始, 電力電子器件從scr(晶閘管)、gto(門極可關(guān)斷晶閘管)、bjt(雙極型功率晶體管)、mosfet(金屬氧化物場效應(yīng)管)、sit(靜電感應(yīng)晶體管)、sith(靜電感應(yīng)晶閘管)、mgt(mos控制晶體管)、mct(mos控制品閘管)發(fā)展到今天的igbt(絕緣柵雙極型晶體管)、hvigbt(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)，器件的更新促使電力變換技術(shù)的不斷發(fā)展。20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(pwm-vvvf)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的pwm模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣, 并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波pwm模式效果比較佳。20世紀(jì)80年代后半期開始, 美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的vvvf變頻器已投入市場并廣泛應(yīng)用。

2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的效率分析
2.1 變頻器的效率與損耗

變頻器效率是指其本身變換效率。就變頻器的兩種形式而言。交-交變頻器盡管效率較高，但調(diào)頻范圍受到限制，應(yīng)用受到限制，目前通用的變頻器主要是交-直-交型，其工作原理是先把工頻交流電通過整流器變換成直流，然后用逆變器再變換成所需頻率的交流電。所以變頻器的損耗有三部分組成，整流損耗約占40%，逆變損耗約占50%，控制回路損耗占10%。其前兩項損耗是隨著變頻器的容量、負(fù)荷、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同而變化的，而控制回路損耗不隨變頻器容量、負(fù)荷而變化。變頻器采用大功率自關(guān)斷開關(guān)器件等現(xiàn)代電力電子技術(shù)，其整流損耗、逆變損耗等都比傳統(tǒng)電子技術(shù)中整流損耗力量小，根據(jù)文獻(xiàn)[1]提供資料，變頻器在額定狀態(tài)運(yùn)行時，其效率為86.4%~96%，隨著變頻器功率增大而得以提高。

2.2 變頻調(diào)速后電動機(jī)效率的變化

變頻調(diào)速后，電動機(jī)的各種損耗和效率均有所變化，根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，電動機(jī)的損耗可分為鐵芯損耗(包括磁滯損耗和渦流損耗)、軸承摩擦損耗、風(fēng)阻損耗、定子繞組銅耗、轉(zhuǎn)子繞組銅耗、雜散損耗等幾種。
鐵芯中的磁滯損耗表達(dá)式為:

說明磁滯損耗pn與磁通的交變頻率f成正比，與磁通密度的幅值bm的α次方成正比，α對于一般硅鋼片，當(dāng)bm=0.8～1.6w/m2時，α=2。
由風(fēng)機(jī)和泵類理論，其流量q與所需電動機(jī)軸功率p與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為: q∝n; p∝n3; p∝q3
變頻調(diào)速后，磁滯損耗減少速度比電動機(jī)有功減少，速度慢，損耗所占比例有所提高。
渦流損耗表達(dá)式為: pe∝af2;
式中a=(bm)2d2/rw; bm磁通密度的幅值bm; d鐵心厚度; rw渦流回路等效電阻。
軸承摩擦損耗: pz∝f1.5
風(fēng)阻損耗: pf∝f3
定子繞組銅耗和轉(zhuǎn)子繞組銅耗其大小與電源頻率f沒有直接關(guān)系，但高次諧波及脈動電流增加了電動機(jī)的銅耗。
雜散損耗及附加損耗:不論何種形式的變頻器，變頻后除基波外，都產(chǎn)生現(xiàn)諧波，這些附加的高次諧波，許多諧波的轉(zhuǎn)矩方向是與基波轉(zhuǎn)矩方向相反的，另外高次諧波也會增加渦流損耗。綜上所述，變頻調(diào)速后，電動機(jī)的磁滯損耗、渦流損耗、軸承摩擦損耗、定轉(zhuǎn)子銅損及雜散損耗在功率中所占比例都有所增加，有關(guān)文獻(xiàn)指出，變頻調(diào)速后電動機(jī)電流增加10%，溫升增加20%。

3 變頻器控制方式的合理選用

控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國產(chǎn)的共約50多種。選用變頻器時不要認(rèn)為檔次越高越好，其實只要按負(fù)載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實惠。附表中參數(shù)供選用時參考。

4 轉(zhuǎn)矩控制型變頻器的選型及相關(guān)問題

基于調(diào)速方便、節(jié)能、運(yùn)行可靠的優(yōu)點，變頻調(diào)速器已逐漸替代傳統(tǒng)的變極調(diào)速、電磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速方式。在推出pwm磁通矢量控制的變頻器數(shù)年后，1998年末又出現(xiàn)采用dtc控制技術(shù)的變頻器(直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器)。abb公司的acs600系列是第一代采用dtc技術(shù)的變頻器，它能夠用開環(huán)方式對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行準(zhǔn)確控制，而且動態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)已優(yōu)于pwm閉環(huán)控制指標(biāo)。
直接轉(zhuǎn)矩控制它以測量電機(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入。該模型每隔25μs產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通實際值，轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器將轉(zhuǎn)矩和磁通的實際值與轉(zhuǎn)矩和磁通的給定值的比較，給出其比較佳開關(guān)位置。由此可以看出它是通過對轉(zhuǎn)矩和磁通的測量，即刻調(diào)整逆變電路的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，以達(dá)到精確控制的目的。河南廣潤自動化設(shè)備有限公司  專業(yè)銷售維修變頻器、鄭州直流調(diào)速器維修、鄭州軟啟動器維修、鄭州PLC（可編程序控制器）、 維修電話：0371- 56700815  15515598858    網(wǎng)址：http://m.79194.cn

4.1 選型原則

在選型前，首先要根據(jù)機(jī)械對轉(zhuǎn)速(比較高、比較低)和轉(zhuǎn)矩(起動、連續(xù)及過載)的要求，確定機(jī)械要求的比較大輸入功率(即電機(jī)的額定功率比較小值)。
p=n . t/9950(kw)
式中: p