概述：
我國應(yīng)用變頻技術(shù)的歷史已有30年多年，隨著科技的不斷進(jìn)步，應(yīng)用范圍也開始涉及多個(gè)領(lǐng)域，市場規(guī)模也在逐年擴(kuò)大。當(dāng)前國內(nèi)外變頻器品牌目前也已發(fā)展至140多個(gè)，新成立的企業(yè)和經(jīng)銷商也遍布全國。雖然目前的國產(chǎn)品牌與進(jìn)口品牌在性能上還有一定的差距，但隨著我國科技快速發(fā)展，這部分差距并不是不可逾越的。同時(shí)受益于國內(nèi)工業(yè)鏈條的完整性，國產(chǎn)品牌的生產(chǎn)效率與制造成本上都有極大的發(fā)揮空間。
變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其性能已達(dá)到或超過DC調(diào)速系統(tǒng)，VFD具有體積小、噪音低、成本低、異步電機(jī)易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，大大簡化了生產(chǎn)工藝，降低了初期投資成本。一般來說，合理的使用可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備自動(dòng)化，同時(shí)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
一、低壓型的分類、工作原理和結(jié)構(gòu)
1、低壓型是如何分類的
由于分類標(biāo)準(zhǔn)的不同。大致可分為通用型和專業(yè)型。而根據(jù)工作原理來分，則可分為AC-AC型和AC-DC-AC型，其中AC-DC-AC型也可根據(jù)主電路的工作方式分為電流型和電壓型。另外，從變頻技術(shù)的發(fā)展方向來看，也可分為VVVF與矢量型、直接轉(zhuǎn)矩控制型，等等。
2、低壓工作原理
一般來說變頻器（以下簡稱VFD）通常是采用交叉-直接-交叉的工作模式。但相對而言，低壓型應(yīng)用廣泛，其技術(shù)成熟、成本低、易維護(hù)是其廣泛應(yīng)用的主要原因。VFD工作原理簡單來說就是將工頻交流電轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的電力設(shè)備。根據(jù)交流電機(jī)同步轉(zhuǎn)速N=60f/p的公式(其中N為電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，f為工頻，p為電機(jī)的極對數(shù))，交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速只要改變頻率就可以改變。
3、低壓型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
主電路組成:
電壓類型:電壓功率由DC變?yōu)榻涣餍?，回路濾波為電容。
電流類型:電流電源由DC變?yōu)榻涣餍停芈窞V波為電感。
VFD主要由以下四部分組成:
(1)整流器:目前廣泛使用的是二極管變換器，可以將工頻變?yōu)镈C功率，也可以構(gòu)成可逆變換器。因?yàn)樗膭?dòng)力方向是可逆的，所以它可以再生運(yùn)行。
(2)平波回路:整流器整流后的DC電壓有脈動(dòng)電壓，是電源頻率的6倍。為了抑制電壓波動(dòng)，需要用電容和電感吸收脈動(dòng)電壓(即電流)。當(dāng)器件的容量較小時(shí)，如果元件有余量，可以直接使用平滑電路。
(3)逆變器:逆變器將DC功率轉(zhuǎn)換為交流功率，從而在固定時(shí)間內(nèi)獲得三相輸出。
(4)控制電路:為異步電機(jī)電源主電路提供信號(hào)控制電路。包括電壓頻率運(yùn)算電路、主電路電流電壓檢測電路、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路、可放大控制信號(hào)的運(yùn)算電路驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)和逆變器保護(hù)電路。
二、低壓型產(chǎn)品選擇
1、低壓型產(chǎn)品類型選擇概述
目前，大多數(shù)用戶根據(jù)VFD制造商的說明或選擇手冊進(jìn)行選擇。一般由廠家提供VFD額定電流，可與電機(jī)額定功率、額定容量相匹配?？捎秒姍C(jī)的參數(shù)均由廠家根據(jù)廠家或國標(biāo)電機(jī)給出，不能真實(shí)反映實(shí)際的承載能力。因此在選擇VFD時(shí)，應(yīng)以電機(jī)額定電流不超過額定電流的原則為參考。此外，在選擇VFD，還應(yīng)了解電機(jī)的工藝條件和相關(guān)參數(shù)，并注意電機(jī)的類型和工作特性。
(1) 額定電流的選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，為了保證安全可靠運(yùn)行，額定電流必須大于負(fù)載(電機(jī))的額定電流，尤其是負(fù)載特性經(jīng)常變化的電機(jī)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，額定電流是電機(jī)額定電流的1.05倍以上。
(2) 額定電壓的選擇：額定電壓需要根據(jù)輸入側(cè)母線電壓選擇。原則上，額定電壓應(yīng)與輸入電壓一致。如果輸入電壓過高，將會(huì)損壞。
2、低壓型產(chǎn)品選擇注意事項(xiàng)
(1)負(fù)載類型要想匹配。
石化行業(yè)的負(fù)荷主要包括泵和風(fēng)機(jī)。泵分為水泵、油泵、添加劑泵、計(jì)量泵、提升泵、攪拌泵和洗滌泵，其中提升泵、攪拌泵和洗滌泵多為重負(fù)荷，其余為常規(guī)負(fù)荷。風(fēng)機(jī)分為空冷風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。空冷風(fēng)機(jī)和鍋爐引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，都是重負(fù)荷，一般認(rèn)為是重負(fù)荷，其余為常規(guī)負(fù)荷。當(dāng)選擇VFD時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載屬性進(jìn)行選擇。如果不清楚負(fù)載類型或負(fù)荷類型在不同工藝條件下可能會(huì)發(fā)生變化，建議根據(jù)負(fù)載類型案來選擇可以以避免出現(xiàn)不匹配的情況出現(xiàn)。
(2)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。
通常來說在生產(chǎn)制造的過程中，環(huán)境溫度和濕度都比較高。當(dāng)環(huán)境溫度低于30攝氏度，相對濕度低于80%，海拔低于100米時(shí)，在額定電流下運(yùn)行安全；如果環(huán)境溫度超過40℃，實(shí)際電容量和電流會(huì)隨著環(huán)境溫度的升高而逐漸降低。如果環(huán)境相對濕度超過90%，可能會(huì)發(fā)生冷凝，導(dǎo)致內(nèi)部部件短路。如果高度超過100米，輸出功率會(huì)降低。此外，應(yīng)避免在粉塵環(huán)境中使用。
(3) 可選配件的選擇。
配件選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致故障率提升，主要集中在過濾器和反應(yīng)器的選擇上。
三、低壓型產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用
1、低壓型產(chǎn)品的連接
由于接觸器、過濾器和電抗器在一回路中的安裝位置，會(huì)對VFD有很大的影響，下面重點(diǎn)分析這三個(gè)裝置。
(1)接觸器
接觸器主要有兩種連接方式:安裝在后側(cè)和安裝在變前側(cè)。接觸器安裝在機(jī)身背面，優(yōu)點(diǎn)是在電機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)沒有頻繁沖擊。缺點(diǎn)是充電時(shí)間長，有功率損耗。接觸器安裝在機(jī)身前側(cè)，具有電機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)完全斷電，不掉電的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是電機(jī)頻繁啟動(dòng)會(huì)造成頻繁的充電沖擊，影響組件的使用壽命。
綜上所述，如果電機(jī)啟動(dòng)不頻繁，接觸器可以安裝在前側(cè)和后側(cè)，但更適合安裝在后側(cè)。如果電機(jī)頻繁啟動(dòng)，建議將接觸器安裝在后側(cè)。
(2)濾波器
輸入濾波器主要用于對電網(wǎng)進(jìn)行濾波，抑制電網(wǎng)諧波作用于VFD，抑制整流產(chǎn)生的諧波返回電網(wǎng)；輸出濾波器主要優(yōu)化VFD，濾除諧波，使輸出波形更加正弦。
(3)電抗器
輸入電抗器可以抑制電網(wǎng)側(cè)諧波，保護(hù)整流橋；當(dāng)輸出電纜超過規(guī)定長度時(shí)(一般允許電纜長度為250m)，應(yīng)選擇輸出電抗器。
2、安裝環(huán)境
經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，在惡劣環(huán)境下，故障率會(huì)明顯增加，特別是對溫度、濕度和粉塵敏感。因此，在選擇安裝環(huán)境時(shí)，需要選擇溫度、濕度可控、粉塵小的環(huán)境。
(1)環(huán)境溫度
實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)適合在溫度小于等于35攝氏度的環(huán)境下工作，否則溫度越高負(fù)載能力越低。
(2)環(huán)境濕度
當(dāng)周圍環(huán)境濕度較高時(shí)，設(shè)備內(nèi)部容易凝結(jié)，容易造成短路事故。因此，我們必須控制環(huán)境濕度。
(3)粉塵環(huán)境
應(yīng)盡量在無塵環(huán)境中使用，因?yàn)榉e塵會(huì)導(dǎo)致電子元件短路損壞。
四、常見故障及處理
1、無法啟動(dòng)
原因:是負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或扭矩過大造成的。
處理方法:適當(dāng)提高啟動(dòng)頻率和扭矩，檢查保護(hù)設(shè)置。
2、過壓跳閘
原因:電源電壓過高或下坡時(shí)間短所致。
處理方法:檢查運(yùn)行狀態(tài)是否正常。
3、過載
原因:低壓型產(chǎn)品過載能力相對較差或電機(jī)參數(shù)設(shè)置不合理。
處理方法:檢查內(nèi)部電流檢測電路和低壓變頻器的參數(shù)設(shè)置。
