陈波
重庆中石化通汇能源有限公司408017
摘 要： 目前，变频调速技术的应用越来越广泛，尤其是 V/f 控制的感应电动机通用变频调速系统，已广泛应用于国民生活的各个领域。然而，传统的调速系统存在着电流波形正弦低、电机噪声大、轻载电流波形容易振荡等问题，因此，研究通用混频器调速系统的关键技术对工业的发展具有重要的现实意义。
关键词： 高压变频器 调速系统 维修保养 模块温度控制
一．变频器调速系统设计
有两种主要的方法来控制 VFD 的速度: 联网或硬连线。网络包括通过一个通信协议(例如 Modbus，Modbus/TCP，EtherNet/IP)传输预期的速度，或者通过使用 Display Serial Interface 的键盘传输速度，而硬连线则包括一个纯电子通信手段。典型的硬线通信方式是: 4-20mA，0-10VDC，或使用内部24VDC 电源与电位器。控制 VFD 的一种流行方法是启用自动启动，并将 L1、 L2和 L3放入接触器中。通电接触器就可以打开驱动器，输出到指定的速度。根据驱动器的复杂程度，可以开发多种自动启动行为，例如，驱动器自动启动，但不自动启动，从清除紧急停止，直到重启已经循环。在起动电机时，VFD 最初施加低频和低电压，从而避免了直接在线起动时产生的高励磁涌流。在 VFD 启动后，频率和电压以控制的速率增加或提高以加速负载。这种起动方法通常允许电机发展其额定扭矩的150% ，而 VFD 在低速范围内从主电源吸取的额定电流不到50% 。一个 VFD 可以调整，以产生一个稳定的150% 的启动扭矩从静止直到全速。然而，电动机的冷却功能会变差，并可能导致过热，因为转速降低，如果没有电动风扇的通风，通常就不可能长时间低速运转并产生巨大扭矩。对于 VFD，停止序列与起始序列刚好相反。施加在电动机上的频率和电压以一个可控的速率降低。当频率接近零时，电动机关闭。少量的制动扭矩是可用的，以帮助减速负荷一点点快于它将停止，如果电机只是关闭和允许滑行。通过增加制动电路(由晶体管控制的电阻)来消散制动能量可以获得额外的制动力矩。使用四象限整流器(有源前端) ，变频器能够通过施加反向扭矩和向交流线路注入能量来制动负载。
二．变频器调速系统维修保养
2.1 运维过程中的电流谐波控制
当电力公司的电压变得扭曲由于谐波，损失在其他负荷，如正常的定速交流电动机增加。这种情况可能导致过热和较短的操作寿命。此外，变电站变压器和补偿电容器也受到负面影响。特别是，电容器可以引起共振条件，可以不可接受地放大谐波水平。为了限制电压畸变，可能要求 VFD 负载的所有者安装滤波设备，将谐波畸变降低到可接受的限度以下。或者，公用事业公司可以采取一种解决方案，在受大量 VFD 设备使用影响的变电站安装自己的过滤设备。在大功率电力装置中，采用多相移相变压器的多脉冲整流桥式变压器可以减小谐波畸变。
它也可以取代标准二极管桥式整流器与双向 IGBT 开关装置桥式镜像标准逆变器使用 IGBT 开关装置输出到电机。这类整流器包括有源 infeed 变换器(AIC)、有源整流器、 IGBT 供电单元(ISU)、有源前端(AFE)或四象限运行。通过 PWM 控制和合适的输入电抗器，AFE 的交流电流波形可以近似为正弦波。AFE 固有的再生能源在四象限模式从直流侧到交流电网。因此，不需要制动电阻，如果经常需要驱动器来制动电机，则驱动器的效率得到提高。
2.2 调速控制系统结构和方法的优化仿真设计
现代交流电机驱动控制技术的发展主要是为了寻找低成本的替代高性能四象限直流伺服驱动的方法。在这些应用中，使用轴装式速度发生器和旋转变压器已成为惯例，在最有效的矢量控制方案中使用的数字轴位编码器被认为是可以接受的。然而，轴编码器确实存在问题。精密光学编码与内部信号调节电子学被广泛使用。这些降低了系统的可靠性，特别是在恶劣的环境中，也需要小心布线与电噪声特别注意的范围。还有一些情况下，位置反馈是极难获得的。对于运输车辆等直线电机驱动器来说尤其如此。最后，编码器是一个成本因素，因为提供特殊的电机轴扩展和编码器安装表面导致更昂贵的机器。矢量控制技术的快速发展对“可调速”交流驱动器几乎没有什么影响。这些通常是简单的输出频率可变的电压源逆变器，用于需要很少动态控制的应用，如泵和风扇。现在已经很清楚，这些驱动器可以受益于闭环电流控制技术，这种技术已经演变为用于矢量控制系统。电流控制很容易适用于现有的电压源逆变器，它减少了过电流跳闸的发生率，提高了逆变器的利用率。
三．模块温度控制方法探究
微处理器在测量系统中的广泛应用要求传感器具有数字输出。这对于低成本、高分辨率的温差测量系统来说是正确的。铂电阻温度传感器具有制造误差小、温度范围宽、测量精度高等优点，适用于精密加工。将两个 RTD 的电阻差编码为数字的直接方法是，首先将其转换为中间形式，如电压或电流，然后通过电压或电流控制的弛豫振荡器进行数字化转换。这种温差频率控制器结构简单，但温度分辨能力差。这是因为振荡频率不仅取决于 RTD 的电阻，而且还取决于温度敏感晶体管的参数。在此基础上，可以尝试研究新型的 TD/F 转换器。在这个转换器中，两个 RTD 测得的温差首先转换成直流电流。然后通过基于模拟电感的电流控制调谐振荡器将电流编码为其等效频率。
四．结束语
综上所述，许多固定速度的电动机负载应用，直接从交流线路电源供应，可节省能源，当他们在变速运行的方式变频器。在变扭矩离心风扇和泵的应用中，这种节能效果尤为明显，因为负载的扭矩和功率分别随转速的平方和立方而变化。这一变化给予一个大的功率减少相比，固定速度的运作相对较小的减少速度。例如，在63% 的速度下，电机负载只消耗其全速功率的25% 。这种减少是根据亲和力法则，定义了各种离心负荷变量之间的关系。
参考文献：
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