【汇总贴】变频相关资料大集合（申请加精！！！）

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1.引言 近年来，随着变频器本身功能的不断完善，交流调速技术有了长足的进步。如何在不同应用条件下充分开发变频器自身功能、有效的降低设备的改造成本已成为一个重要问题。与通常的控制方式相比，利用变频器直流制动功能实现交流拖动系统准确停车的设计方案省去了价值昂贵的变频器专用制动单元／制动电阻，有效降低了设备改造成本，工作稳定可靠、控制精度高。 2.VVVF能耗制动的理论分析 通用变频器提供的制动方式主要有：能耗制动、再生制动、整流回馈等。在转动惯量较大的工况条件下，变频器厂家所建议采用的一般方式是外接制动电阻和制动单元的再生制动方式，某些情况下可以配合采用直流制动。这一设计思路基本为大多数目内用户所接受，并在实际使用中获得了较好的效果。但该方案需另外购买变频器厂家提供的专用制动单元／制动电阻，无形中增大了改造成本。 所谓“直流制动”，一般指当变频器的输出频率接近为零，电机的转速降低到一定数值时，变频器改向异步电动机定子绕组中通入直流，形成静止磁场，此时电动机处于能耗制动状态，转动着的转子切割该静止磁场而产生制动转矩，使电动机迅速停止。在电动机制动过程中，由于变频器输出频率逐渐降低，则定子绕组内的同步磁场转速低于转子转速，电动机处于再生制动过程，此时旋转系统存储的动能转换成电能热损耗的形式消耗于异步电动机的转子回路中，为防止电动机减速过程中所形成的再生发电制动以及直流制动过程中的能量回馈，造成变频器和电机的损坏，需串入专用制动单元／制动电阻。 一般交流电动机制动时的机械特性曲线。设A点为正常工作点。电动机同步旋转磁场转速为： 为电机同步转速，为电源频率，为电动机磁极对数。 在通常电动机的制动过程中，电动机先减速，电动机同步旋转磁场转速低于转子转速，工作点在同一转速下由曲线①的A点跳至曲线②的B点，即从第一象限过渡到第二象限称之为同一转速下特性的跳转，则电机得到反方向的制动转矩T进入发电制动状态，拖动系统沿图1中曲线②迅速降速，当低于某一转速后，向定子绕组输入直流，形成固定磁场，产生制动转矩。在这一过程中，电机将经过再生发电制动和能耗制动而最终停止。 从理论上分析，如果能够控制电动机同步磁场的转速缓慢下降，使电动机在同一转速下特性跳转时，特性曲线维持在第一象限，如图1中虚线组③所示缓慢降速，不跳转至第二象限则拖动系统在降速过程中可以有效的避免发生再生制动过程。如图1所示，当电机转速在小于临界转速nh的情况下接入直流进行制动，并相应控制接入直流的大小和时间，理论上分析电机只经历有限的能耗制动阶段，不会过热。而变频器良好的内、外特性可以保证上述各项条件的满足。 但是，采用该方法有一些必要的前提条件，首先，系统不能频繁进行启／停，否则会造成变频器直流电路故障。其次，提升机、电梯等下放重物的工况不适宜采用。再次，系统降速时间不能过短，即降速不能过快，否则工作点将进入第二象限发生再生制动过程，引起电机过热。 3.结束语 理论上的分析可以证明，该设计思路是完全合理的。实践中，变频器采用直流制动并配合适当的直流制动时间，起始频率和制动准位所产生的电机刹车效果也比较明显。

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对于使用变频器的朋友来说富士变频器应该是个不陌生的品牌，它以其简单实用的操作，较高的性价比，曾经占据着中国变频器市场的半壁江山，随着时间的推移，这个在中国市场上广泛使用的变频器也进入了故障的高发期，在日常使用中碰到变频器发生故障，我们生产第一线的工作人员又如何找到故障原因并排除故障，成为摆在我们日常操作人员面前的一大问题，下面我们就富士变频器的一些常见故障及判断解决方法和广大使用者作一个探讨。 富士变频器经过近二十年的发展无论是在机器外形体积上，还是在线路板新器件的应用上及元器件的集成度上，都有了长足的发展，新产品更是不断推陈出新，从早期的2系列发展到现在的11系列，并根据负载特性的不同推出了通用型的G系列，风机水泵专用的P系列，简易型的E系列及K系列，此外还有超小型的C系列，以及电梯专用的VG3变频器。以及早期大功率的G7，P7系列(30kW以上)，此外富士变频器还提供了一系列的选件卡包括干结点的继电器输出卡，数字量模拟量的接口卡，PG反馈卡和两台电机同步运行的同步卡。一系列的变频器的推出和选件卡的应用基本上满足了不同用户的需要，也成为富士变频器能够长足发展的基础。 l OC1,OC2,OC3 故障显示OC1，OC2，OC3，这是富士变频器最常见的故障之一了，它包括了变频器加速中过电流，减速中过电流，和恒速中过电流，此故障产生的原因主要有以下几种: (1) 加速时间过短，这是我们过电流现象中最常见的。依据不同的负载情况我们相应地调整加减速时间，就能消除此故障。 (2) 大功率晶体管的损坏也可能引起OC报警，富士变频器的大功率晶体管随着半导体技术的发展经过了几次换代，从早期的用于G2(P2)，G5(P5)，G7(P7)系列的GTR模块，到G9(P9)系列的IGBT模块，直到现在使用的IPM模块，无论从封装技术还是保护性能，都有了很大的提高，高耐压、大电流、高频、低耗、静音、多保护功能已成为大功率晶体管模块的发展趋势。大功率晶体管模块的损坏主要可能有以下几种原因造成: a) 输出负载发生短路; b) 负载过大，大电流持续出现; c) 负载波动很大，导致浪涌电流过大，都可能引起OC报警，损坏功率模块。 (3) 驱动大功率晶体管工作的驱动电路的损坏也是导致过流报警的一个原因。富士G7S、G9S分别使用了PC922，PC923两种光耦作为驱动电路的核心部分，由于内置放大电路，线路设计简单，被包括富士变频器在内的多家变频器厂家广泛使用。驱动电路损坏表现出来最常见的现象就是缺相，或三相输出电压不平衡。 (4) 检测电路的损坏也会导致变频器显示OC报警，检测电流的霍尔传感器由于受温度，湿度等环境因数的影响，工作点很容易发生飘移，导致OC报警。 ·开关电源损坏 开关电源损坏一个比较明显的特征就是变频器上电无显示，富士G5S采用了两级开关电源，它先把中间直流回路的直流电压由500多V转变成300多V，然后再通过一级开关电源输出5V，24V等多路电源，开关电源的损坏常见的有开关管击穿，脉冲变压器烧坏，以及次级输出整流两极管损坏，滤波电容使用时间过长，导致电容特性变化，带载能力下降，也很容易引起开关电源的损坏。富士G9S则使用了一片开关电源专用的波形发生芯片，由于受到主回路高电压的窜入，经常会导致此芯片的损坏，由于此芯片市场很少能买到，引起的损坏较难修复。 ·整流桥损坏 整流桥的损坏也是富士变频器常见的故障，富士G7S使用了一块带有可控硅的整流模块，它与普通整流桥的区别就在于它用可控硅替代了主回路接触器，提高了机器的可靠性。G9S小功率机器整流桥则是集成可控硅与开关管于一体。整流桥的损坏常与机器外部电源有密切联系，当整流桥发生故障后，我们不能再盲目上电源，应先检查外围设备。 · LV, OV 欠压和过压也是富士变频器的常见故障，这有主电源因素而引起的故障报警，也有机器检测电路损坏而引起报警的可能性，富士G5S使用了一片定做的电压检测厚膜电话来检测主回路直流电压的高低，G7S，G9S则是直接从直流主回路采样检测，其检测效果是一样的。 此外富士变频器也会经常出现一些与主板有密切联系的报警，包括(Err,Er1,Er7，Er3)等等，变频器的故障是多种多样的，但变频器的原理都大同小异，只是在功能实现的线路上有所区别，这需要我们在实践中不断总结，更好更快地寻找问题，解决问题，也希望我们这些从事变频维修的人员能为广大用户提供更多的帮助。

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引言 可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。 当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。 1.开关指令信号的输入 变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。 在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。 当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。 2.数值信号的输入

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变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。 通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。 另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑。 因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点： （1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。 （2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。 （3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。 （4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。 结束语 PLC和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。

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误区1、使用变频器都能节电 一些文献宣称变频调速器是节电控制产品，给人的感觉是只要使用变频调速器都能节电。 实际上，变频调速器之所以能够节电，是因为其能对电动机进行调速。如果说变频调速器是节电控制产品的话，那么所有的调速设备也都可以说是节电控制产品。变频调速器只不过比其它调速设备效率和功率因数略高罢了。 变频调速器能否实现节电，是由其负载的调速特性决定的。对于离心风机、离心水泵这类负载，转矩与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。只要原来采用阀门控制流量，且不是满负荷工作，改为调速运行，均能实现节电。当转速下降为原来的80%时，功率只有原来的51.2%。可见，变频调速器在这类负载中的应用，节电效果最为明显。对于罗茨风机这类负载，转矩与转速的大小无关，即恒转矩负载。若原来采用放风阀放走多余风量的方法调节风量，改为调速运行，也能实现节电。当转速下降为原来的80%时，功率为原来的80%。比在离心风机、离心水泵中的应用节电效果要小得多。对于恒功率负载，功率与转速的大小无关。水泥厂恒功率负载，如配料皮带秤，在设定流量一定的条件下，当料层厚时，皮带速度减慢；当料层薄时，皮带速度加快。变频调速器在这类负载中的应用，不能节电。 与直流调速系统比较，直流电动机比交流电动机效率高、功率因数高，数字直流调速器与变频调速器效率不相上下，甚至数字直流调速器比变频调速器效率略高。所以，宣称使用交流异步电动机和变频调速器比使用直流电动机和直流调速器要节电，理论和实践证明，这是不正确的。 误区2、变频器的容量选择以电动机额定功率为依据 相对于电动机来说，变频调速器的价格较贵，因此在保证安全可靠运行的前提下，合理地降低变频调速器的容量就显得十分有意义。 变频调速器的功率指的是它适用的4极交流异步电动机的功率。 由于同容量电动机，其极数不同，电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多，电动机额定电流增大。变频调速器的容量选择不能以电动机额定功率为依据。同时，对于原来未采用变频器的改造项目，变频调速器的容量选择也不能以电动机额定电流为依据。这是因为，电动机的容量选择要考虑最大负荷、富裕系数、电动机规格等因素，往往富裕量较大，工业用电动机常常在50%～60%额定负荷下运行。若以电动机额定电流为依据来选择变频调速器的容量，留有富裕量太大，造成经济上的浪费，而可靠性并没有因此得到提高。 对于鼠笼式电动机，变频调速器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则，这样可以最大限度地节约资金。对于重载起动、高温环境、绕线式电动机、同步电动机等条件下，变频调速器的容量应适当加大。 对于一开始就采用变频器的设计中，变频器容量的选择以电动机额定电流为依据无可厚非。这是因为此时变频器容量不能以实际运行情况来选择。当然，为了减少投资，在有些场合，也可先不确定变频器的容量，等设备实际运转一段时间后，再根据实际电流进行选择。 内蒙古某水泥公司Φ2??4m×13m水泥磨二级粉磨系统中，有1台国产N－1500型O－Sepa高效选粉机，配用电动机型号为Y2－315M－4型，电动机功率为132kW，却选用FRN160－P9S－4E型变频器，这种变频器适用于4极、功率为160kW电动机。投入运行后，最大工作频率48Hz，电流只有180A，不到电动机额定电流的70%，电动机本身已有相当的富裕量。而变频器选用规格又比拖动电动机大1个等级，造成不应有的浪费，可靠性不会因此而提高。 安徽巢湖水泥厂3号石灰石破碎机，其喂料系统采用1500×12000板式喂料机，拖动电动机选用Y225M－4型交流电动机，电动机额定功率45kW，额定电流为84.6A。在进行变频调速改造前，通过测试发现，板式喂料机拖动电动机正常运行时，三相平均电流仅30A，只有电动机额定电流的35.5%。为了节省投资，选用ACS601－0060－3型变频器，该变频器额定输出电流为76A，适用于4极、功率为37kW电动机，取得了较好的使用效果。 这2个例子一反一正说明了，对于原来未采用变频器的改造项目，变频器的容量以实际工况为依据来选择可大幅度减少投资。 误区3、用视在功率计算无功补偿节能收益 用视在功率计算无功补偿节能效果。如文献[1]原系统风机工频满载工作时，电动机运行电流为289A，采用变频调速时，50Hz满载运行时的功率因数约为0.99，电流是257A，这是由于变频器内部滤波电容产生改善功率因数的作用。节能计算如下：ΔS=UI=×380×(289－257)=21kVA 因此该文认为其节能效果约为单机容量的11%左右。 实际分析：S即表示视在功率，即电压与电流的乘积，电压相同时，视在功率节约百分比与电流节约百分比是一回事。在有电抗的电路中，视在功率只是反映了配电系统的允许最大输出能力，而不能反映电动机实际消耗的功率。电动机实际消耗的功率只能用有功功率表示。在该例中，虽用实际电流计算，但计算的是视在功率，而不是有功功率。我们知道，电动机实际消耗的功率是由风机及其负载决定的。功率因数的提高并没有改变风机的负载，也没有提高风机的效率，风机实际消耗的功率没有减少。功率因数提高后，电动机运行状态也没有改变，电动机定子电流并没有减少，电动机消耗的有功功率和无功功率都没有改变。功率因数提高的原因是变频器内部滤波电容产生无功功率供给了电动机消耗。随着功率因数提高，变频器的实际输入电流减少，从而减少了电网至变频器之间的线损和变压器的铜耗。同时，负荷电流减小，给变频器供电的变压器、开关、接触器、导线等配电设备可以带更多的负载。需要指出的是，如果象该例一样不考虑线损和变压器铜耗的节约，而考虑变频器的损耗，变频器在50Hz满载运行时，不仅没有节能，而且还费电。因此，用视在功率计算节能效果是不对的。 某水泥厂离心风机拖动电动机型号为Y280S－4，额定功率为75kW，额定电压380V，额定电流140A。在进行变频调速改造前，阀门全开，通过测试发现，电动机电流70A，只有50%负荷，功率因数为0.49，有功功率为22.6kW，视在功率为46??07kVA。在采用变频调速改造后，阀门全开，额定转速运行时，三相电网平均电流为37A，从而认为节电（70－37）÷70×100%=44.28%。这样计算，看似合理，实质上仍是以视在功率计算节能效果。该厂在进一步测试后发现，此时功率因数为0.94，有功功率为22.9kW，视在功率为24.4kVA。可见，有功功率增加，不但没有节电，反而费电。有功功率增加的原因是考虑了变频器的损耗，而没有考虑线损和变压器铜耗的节约。产生这种错误的关键在于没有考虑功率因数提高对电流下降的影响，默认功率因数不变，从而片面夸大了变频器的节能效果。因此，在计算节能效果时，必须用有功功率，不能用视在功率。 误区4、变频器输出侧不能加装接触器 几乎所有变频调速器使用说明书都指出，变频调速器输出侧不能加装接触器。如日本安川变频器说明书就规定“切勿在输出回路连接电磁开关、电磁接触器”。 厂家的规定是为了防止在变频调速器有输出时接触器动作。变频器在运行中连接负载，会由于漏电流而使过电流保护回路动作。那么，只要在变频调速器输出与接触器动作之间，加以必要的控制联锁，保证只有在变频调速器无输出时，接触器才能动作，变频调速器输出侧就可以加装接触器。这种方案对于只有1台变频调速器，2台电动机(1台电动机运行，1台电动机备用)的场合，具有重要的意义。当运行的电动机出现故障时，可以很方便地将变频器切换到备用电动机，经过延时使变频器运行，实现备用电动机自动投入变频运行。并且还可以很方便地实现2台电动机的互为备用。 误区5、变频调速器在离心风机中的应用，可完全取代风机的调节阀门 采用变频调速器对离心风机进行调速来控制风量，与调节阀门控制风量相比,具有明显的节电效果。但在有些场合，变频调速器不能完全取代风机的阀门，在设计中要引起特别注意。为了说明这个问题，我们先从其节电原理谈起。离心风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 如图1所示，曲线(1)为风机在恒速下，风压－风量(H－Q)特性；曲线(2)为管网风阻特性(阀门开度全开)。风机工作在A点时输出风量为Q1，此时轴功率N1与Q1、H1的乘积面积(AH1OQ1)成正比。当风量从Q1减少到Q2，如采用调节阀门方法，使管网阻力特性变到曲线(3)。系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行，风压反而增加，轴功率N2与面积(BH2OQ2)成正比，N1与N2相差不多。如果采用调速控制方式，风机转速由n1降到n2,则风压－风量(H－Q)特性如曲线(4)所示，在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3(相当于面积CH3OQ2)随着显著减少，节能效果十分显著。 从上面的分析还可以看出，调节阀门控制风量，随着风量的减少，风压反而增加；而采用变频调速器调速来控制风量，随着风量的减少，风压大幅度下降。风压下降太多，有可能满足不了工艺要求。即如果工况点在曲线(1)、曲线(2)、H轴所围区域内部，单纯地依靠变频调速器调速将无法满足工艺要求，需要和阀门调节结合才能满足工艺要求。某厂引进的变频调速器，在离心风机中的应用中，因没有设计阀门，单纯地依靠变频调速器调速来改变风机工况点，吃尽了苦头。要么转速太高，风量太大；若降低转速，风压又满足不了工艺要求，吹不进风。因此离心风机在使用变频调速器调速节电时，要兼顾风量和风压这2个指标，否则会带来不良的后果。 误区6、 通用电动机只能在其额定转速以下采用变频调速器降速运行 经典理论认为，通用电动机频率上限为55Hz。这是因为当电动机转速需要调到额定转速以上运行时，定子频率将增加到高于额定频率(50Hz)。这时，若仍按恒转矩原则控制，则定子电压将升高超过额定电压。那么，当调速范围高于额定转速时,须保持定子电压为额定电压不变。这时，随着转速/频率的上升，磁通将减少，因此在同一定子电流下的转矩将减小，机械特性变软，电动机的过载能力大幅度减少。 由此可见，通用电动机频率上限为55Hz是有前提条件的： 1、定子电压不能超过额定电压； 2、电动机在额定功率运行； 3、恒转矩负载。 上述情况下，理论和试验证明，若频率超过55Hz，将使电动机转矩变小，机械特性变软，过载能力下降，铁耗急增，发热严重。 笔者认为，电动机实际运行状况表明，通用电动机可以通过变频调速器进行提速运行。能否变频提速?能提多少?主要是由电动机拖动的负载来决定的。首先，要弄清负荷率是多少?其次，要搞清楚负载特性，根据负载的具体情况，进行推算。简单分析如下： 1、事实上，对于380V通用电动机，定子电压超过额定电压10%长期运行是可以的，对电动机绝缘及寿命没有影响。定子电压提高，转矩显著增大，定子电流减少，绕组温度下降。 2、电动机负荷率通常为50%～60% 一般情况下，工业用电动机通常在50%～60%额定功率下工作。经推算，电动机输出功率为70%额定功率，定子电压提高7%时，定子电流下降26.4%，此时，即使是恒转矩控制，采用变频调速器提高电动机转速20%，定子电流也不但不会上升，反而会下降。尽管提高频率后，电动机铁耗急增，但由其产生的热量与定子电流下降而减少的热量相比甚微。因此，电动机绕组温度也将明显下降。 3、负载特性各种各样 电动机拖动系统是为负载服务的，不同的负载，机械特性不同。电动机在提速后必须满足负载机械特性的要求。经推算恒转矩负载不同负荷率(k)时的允许最高运行频率(fmax)与负荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe为额定工频。对恒功率负载，通用电动机的允许最高工作频率主要受电动机转子和转轴的机械强度限制，笔者认为一般限制在100Hz以内为宜。 应用实例： 我厂链斗输送机为恒转矩负载，因产量提高，需将其电动机转速提高20%。该电动机型号为Y180L－6，额定功率15kW，额定电压380V，额定电流31.6A，额定转速980r/min，效率89.5%，功率因数0.81，运行电流18～20A，正常时最大运行功率7.5kW，负荷率为50%。安装CIMR－G5A4015型变频调速器后，运行频率60Hz，提高转速20%，变频器输出电压最高设定为410V，电动机运行电流12～15A，下降30%左右，电动机绕组温度明显下降。 误区7、忽视变频器的自身特点 变频调速器的调试工作一般由经销厂家来完成，不会出现什么问题。变频调速器的安装工作较简单，一般由用户来完成。一些用户不认真阅读变频调速器的使用说明书，不严格按照技术要求进行施工，忽视变频器自身特点,将其等同于一般电气器件,凭想当然和经验办事，为故障和事故埋下了隐患。 根据变频调速器的使用说明书的要求，接到电动机的电缆应采用屏蔽电缆或铠装电缆，最好穿金属管敷设。截断电缆的端头应尽可能整齐，未屏蔽的线段尽可能短，电缆长度不宜超过一定的距离（一般为50m）。当变频调速器与电动机间的接线距离较长时，来自电缆的高谐波漏电流会对变频调速器和周边设备产生不利影响。从变频器控制的电动机返回的接地线，应直接连到变频器相应的接地端子上。变频器的接地线切勿与焊机及动力设备共用，且尽可能短。由于变频器产生漏电流，与接地点太远则接地端子的电位不稳定。变频器的接地线的最小截面积必须大于或等于供电电源电缆的截面积。为了防止干扰而引起的误动作，控制电缆应使用绞合屏蔽线或双股屏蔽线。同时要注意切勿将屏蔽网线接触到其它信号线及设备外壳，用绝缘胶带缠包起来。为了避免其受到噪声的影响，控制电缆长度不宜超过50m。控制电缆和电动机电缆必须分开敷设，使用单独的走线槽，并尽可能远离。当二者必须交叉时，应采取垂直交叉。千万不能将它们放在同一个管道或电缆槽中。而一些用户在进行电缆敷设时，没有严格按照上述要求进行施工，导致在单独调试时设备运转正常，正常生产时却干扰严重，以致不能运行。 如某水泥厂二次风温表突然出现指示异常：指示值明显偏低，且大幅度波动。在此之前一直运行很好。检查热电偶、温度变送器及二次仪表，均未发现问题，将相关仪表移到其他测点，仪表运行完全正常，而将其他测点的同类仪表换到此处，也出现同样现象。后发现在篦冷机3号冷却风机电动机上新安装了1台变频调速器，而且正是变频器投用后二次风温表才出现指示异常状态。试将变频器停运，二次风温表指示立即恢复正常；再起动变频器，二次风温表又出现指示异常，连续反复试验几次均是如此，从而判断出变频器的干扰是造成二次风温表显示异常的直接原因。该风机为离心式通风机，原来采用阀门调节风量，后改为变频调速调节风量。由于现场粉尘较大，环境恶劣，故将变频器安装在MCC(电动机控制中心)控制室。为了施工方便，变频器接在该风机主接触器的下侧，变频器输出电缆使用该风机电动机的动力电缆。该风机电动机的动力电缆为聚氯乙烯绝缘无钢铠护套电缆，并与二次风温表信号电缆在同一电缆沟的不同桥架层平行敷设。可见，正是因为变频器输出电缆没有采用铠装电缆或穿铁管敷设，导致了干扰现象的发生。这个教训对原来没有采用变频器的改造项目要引起特别注意。 在变频调速器的日常维护中也要特别小心。有的电工一发现变频器故障跳停，就立即打开变频器进行维修。这样做是很危险的，有可能发生人身触电事故。这是因为即使变频器不处于运行状态，甚至电源已经切断，由于其中的电容器的存在，变频器的电源输入线、直流端子和电动机端子上仍然可能带有电压。断开开关后，必须等待几分钟后，使变频器放电完毕，才能开始工作。还有的电工习惯于一发现变频调速系统跳停，就立即用摇表对变频器拖动的电动机进行绝缘测试，从而判断电动机是否烧毁。这也是很危险的，易使变频器被烧。因此，在电动机与变频器之间的电缆未断开前，绝对不能对电动机进行绝缘测试，也不能对已连接到变频器的电缆进行绝缘测试。 对变频器的输出参数进行测量时也要特别注意。由于变频器的输出为PWM波形，含有高次谐波，而电动机转矩主要依赖于基波电压有效值，故测量输出电压时，主要是测量基波电压值，使用整流式电压表，其测量结果最接近数字频谱分析仪测量值，而且与变频器的输出频率有极好的线性关系。若需进一步提高测量精度，可以采用阻容滤波器。数字万用表容易受干扰，测量有较大的误差。输出电流需要测量包括基波和其他高次谐波在内的总有效值，因此常用的仪表是动圈式电流表（在电动机负载时，基波电流有效值和总电流有效值差别不大）。当考虑到测量方便而采用电流互感器时，在低频情况下电流互感器可能饱和，所以，必须选择适当容量的电流互感器。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-3-28 13:25 编辑 ]

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摘要：该文介绍了在化纤生产线这一特殊环境下变频器的运用，及变频器基本原理、结构特点。论述了用西门子变频器M440在粘胶生产线中的使用细节。特别是变频器的具体表现。最后指出我厂对变频器设备的日常维护。 关键词：化纤生产线 变频器 日常维护

引言

　　化纤生产线是粘胶纺丝类基础行业，同时也是耗能大户，其主要生产工艺都是通过各种泵、搅拌机、空气压缩机来完成。现在倡导节约型社会的今天，而能源的浪费却相当的惊人。目前，这些粘胶泵、水泵和空气压缩机大都处于电动机驱动恒速运转状态，还有企业在运行系统设计时，容量选择的较大，系统匹配不合理，往往是“大马拉小车”，造成大量的资源浪费。如将占绝对多数的非调速型电机改成调速运行,使其耗电量实现随负荷大小而变化,则可节约大量能源，将产生显著的节能效果。现代电力电子技术、交流调速技术的发展使得交流电动机变频调速在频率范围、动态响应、精度要求和使用效果等方面发生了巨大的发展。现在凡是可变转速的拖动电动机都可以用变频来调速从而达到节能降耗的目的，据我们对生产耗电能统计，每季度可节电量34%以上。因此,交流调速技术在化纤行业中的应用具有广阔的发展空间。 异步电机的转速n可以表示为

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　　公式中，n2为同步转速，Δn1为转差损失的转速，p为磁极对数，s为转差率，f为电源的频率。可见，改变电源频率就可以改变同步转速和电机转速。频率的下降会导致磁通的增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热。显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压。这就要求频率与电压协调控制。此外，在许多场合，为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，亦需要维持磁通不变，这亦由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速VVVF（Variable Velocity Variable Frequency），简称变频调速。采用变频调速技术后，提高电机的功率因数，减少无功功率消耗。 　　由变频调速原理可知，调节供胶流量，原则上有二 种方法；一是节流调节，开大供胶阀，流量上升；关小供胶阀 ，流量下降。调节流量的第二种方法是调速调节，胶泵转速升高，供胶流量增加；转速下降，流量降低，对于用胶流量经常变化的场合，采用变频调速调节流量。

二、变频调速控制系统的设计

　　变频调速器的控制可以是自动的，也可以是手动的。目前，我们在粘胶泵控制系统中使用的调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，已达到调速的目的。部分采用闭环调速控制。 　　异步电机调速有许多方法，如变极调速、变转差率调速和变频调速等。前两种转差损耗大，效率低，对电机特性来说都有一定的局限性。变频调速是通过改变定子电源的频率来改变同步频率实现电机调速的。在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因而具有高效、调速范围宽（10～100％）和精度高等性能，节电效果可达到30～40％。变频调速有两种方法：一是交－直－交变频（如图一），适用于高速小容量电机；二是交－交变频。适用于低速大容量拖动系统。

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一、变频器调速运行的节能原理

　　实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU／DSP）等部分组成。首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断控制，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过改变调制周期控制其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，而满足变频调速对U/f协调控制的要求。PWM的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。 　　采用PWM控制方式的电机转速受到上限转速的限制。如对压缩机来讲，一般不超过7000r/min。而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右，这样大大提高了快速增速和减速能力。同时，由于PAM在调整电压时具有对电流波形的整形作用，因而可以获得比PWM更高的效率。此外，在抗干扰方面也有着PWM无法比拟的优越性，可抑制高次谐波的生成，减小对电网的污染。采用该控制方式的变频调速技术后，电机定子电流下降64%，电源频率降低30%，出胶压力降低57%。 对精度要求高的供胶泵采用闭环调速控制（如图二）：

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系统主要有四部分组成（1）控制对象：电机功率100KW,额定电流150A,流量720m/h,扬程32.3m。（2）变频调速器：选用西门子MM440适配通用电机，功率110KW,额定电流160A。一般用于连续运转的混合变频器容量选择的基本方法是：变频器额定输出电流大于1.1倍的电动机的额定电流。（3）压力变送器（PT）:选用DLK100-OA/0-1Mpa,用于控制出口压力，将压力信号变换为4-20Ma的标准电信号。（4）调节器（PID）:选用WP-D905,输入信号4～20mA。采用闭环控制系统，参数超调波动范围小，偏差能及时进行控制。变频器的加速和减速可根据生产工艺要求自动调节，这种高的控制精度能保证生产工艺稳定，提高产品的质量和产量。 　　变频器具体参数设置必须和控制电机的电压，电流，容量，频率范围相一致，比较重要的是启动及停止斜率时间，和容忍输入电压波动范围的设定。设置恰当可以减少电压波动对变频器影响。这些具体参数设定是经过长期反复实践摸索出来的，对粘胶丝稳定生产起到至关重要的作用。

三、变频具体注意事项

　　变频器对线路及电气设备的过载、欠电压和短路断路进行保护，并具有分级选择保护；能直接启动电动机，并保护电动机，发动机和整流装置等免受过载、短路和欠电压等不正常情况的危害。由于化纤生产线周围整体环境恶劣、含有一定浓度的腐蚀性气体，即使加上抽排风，各种外露的金属还是氧化腐蚀、脱落严重，这对变频器等各种电器设备是一种严重考验。变频器产生故障的原因是多方面的，即使是同一原因，也会出现不同的故障现象，故障产生后为了尽早恢复正常，必须根据故障的特征、错误代码进行及时故障排除。在一次全厂秋季检查停电中，供给纺丝车间一台变频器M440停电后再送电时，由于停电时间比较长，这些老旧设备在恶劣环境下自身损坏严重，停电后室温变低，相对湿度变高在设备上电路表面产生凝露，启动失灵。只好更换一个新备台继续使用，最后经过干燥，清扫处理后它又重新可以使用了。有必要对变频器进行定期清理检修维护。 　　为防止控制器和变频器的控制信号线受空间电磁场的干扰，可在这些控制信号线的外层接屏蔽线，以提高系统的抗干扰能力。此种接线一定要注意，对屏蔽的接地点只能选取一点。不管是在控制器一边，还是在变频器的一边。这样，可保证提高系统的抗干扰能力。如果，屏蔽线在两端都接地，会使屏蔽线上产生电势差，不但不能提高系统的抗干扰的能力，反而加重外界对控制器的干扰。 变频器属于储能设备，在变频器、电动机底座或外壳，配电箱，电缆外皮和电缆盒的外壳，及穿线铜管等，需要有相应的接地或接零保护，为减少人员受伤。

总结

　　变频调速这一技术正越来越广泛的深入到粘胶化纤行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势，同时极大的优化了粘较丝生产流程，提高了粘胶丝的生产率，必将成为粘较丝生产中电力拖动系统的中枢设备。应用变频调速技术也是企业改造挖潜、增加企业效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这也是国民经济可持续发展的需要。

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原系统工况 　　一、空压机工作原理简述： 　　工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也阳转子齿被主电机驱动而旋转。 　　原空压机的主电机功率为75KW，运行方式为星-角减压起动重于后全压运行。具体操作程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力跌到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。 　　二、原系统工况存在的问题 　　1、 主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用 　　电设备的运行安全。 　　2、 主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。 　　3、 主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。 　　4、 主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作时对机械量大。 　　 　　变频改造方案： 　　一、变频改造方案设计原则 　　根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求： 　　1、 电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02Mpa。 　　2、 系统应具有变频和工频两套控制回路。 　　3、 系统具有开环和闭环两套控制回路。 　　4、 一台变频器能控制两台空压机组，可用转换开关切换。 　　5、 根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。 　　6、 为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。 　　7、 在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。 　　8、 考虑到系统以后扩展问题，变频器应满足将来工况扩展的要求。 　　二、变频器的选型 　　根据上述原则，经过多方调研、比较，最后我们选择赛普信公司生的SP500-G系列通用 　　型变频器，使该系统能够满足上述工况要求。 　　1、V5-G变频器的频率精度：数字设定为±0.01%；模拟设定为±0.2%。可使压力波动范围满足设计要求。 　　2、系统设计了变频和工频两套主回路。 　　3、系统设计了闭环与开环两套控制回路。 　　4、使用转换开关可使变频器任意控制两台空压机组中的一台。 　　5、V5-G型变频器适用恒转矩特性负载，该变频器还具有转矩补偿和提升的功能。 　　6、 在该变频器上端加装输入电抗器，有效的抑制了变频器对电网的干扰。 　　7、 在该变频器下端加装输出电抗器，保障了低频运行时电机温度噪音不超过允许范围。 　　8、 选用90KW的变频器控制75KW的电动机，在一定程度上满足了将来工况扩展要求。 三、改造方案原理 　　由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机 　　转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。 　　反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，使 　　储气罐内空气压力稳定在设定压力上。 　　四、系统调试 　　调试工作分成两部分： 　　第一， 先根据工艺要求、电机参数、负载特性预调变频器参数。 　　第二， 系统联动调试。 　　在完成变频器设定参数调整及空载运行后，进行系统联动调试。调试的主要步骤： 　　1、 将变频器接入系统。 　　2、 进行工频旁路的运行。 　　3、 进行变频回路的运行，其中包括开环与闭环控制两部分调试： 　　开环：此时主要观察变频器频率上升的情况，设备的运行声音是否正常，空 　　压机的压力上升是否稳定，压力变送器显示是否正常，设备停机是否正常等。如一切正常，则可进行闭环的调试。 　　闭环：主要依据变频器频率上升与下降的速度和空压机压力的升降相匹配，不要产生压力振荡，还要注意观察机械共振点，将共振点附近的频率跳过去。 　　空压机变频改造后的效益 　　1、节约能源 　　变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状。 　　2、运行成本降低 　　传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。 　　3、提高压力控制精度 　　变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围，也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。 　　4、延长压缩机的使用寿命 　　变频器从0HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电 　　器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。 　　5、低了空压机的噪音 　　根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空 　　压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。 　　 　 综上所述，随着变频器应用普及时代的来临，我公司已将变频器的应用扩展到传统空压机改造的领域，不仅扩大了变频器的应用市场，而且为空压机的制造业也提出了新的课题。预计在不远的将来，由于变频调速技术的介入，空压机将真正地进入经济运行时代，我们希望上述工作对于同仁们的传统的电气传动设备技术改造和推进高新技术产品有普及应用工作中能有所启示和借鉴。

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摘要：文中主要介绍了变频器的干扰的形成、来源、途径，以及防止干扰的对策及其在实际应用中几种有效的抗干扰措施。 关键词：变频器　电磁干扰　抗干扰 　　在各种工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计技术(即电磁兼容EMC)已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动化装置研制和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。谈到变频器的抗干扰问题，首先要了解干扰的来源、传播方式，然后再针对这些干扰采取不同的措施。 二、干扰信号的传播方式 变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。 （1） 电路耦合方式 即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。显然，这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。 （2） 感应耦合方式 当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种： a、电磁感应方式，这是电流干扰信号的主要方式； b、静电感应方式，这是电压干扰信号的主要方式。 （3） 空中幅射方式 即以电磁波方式向空中幅射，这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。 三、变频调速系统的抗干扰对策 根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。 1、 所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。 2、 在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流 ，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同，可分为: (1) 输入滤波器 通常又有两种： a、 线路滤波器 主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。 b、 辐射滤波器 主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。 (2) 输出滤波器 也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用，且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下方面： a、 频器的输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通（关断）瞬间，产生峰值很大的充电（或放电）电流，损害逆变管； b、 输出滤波器由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，必须与电动机侧相接。 3、 屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短(一般为20m以内)，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线(AC380V)及控制线(AC220V)完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

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摘要：文中主要介绍了变频器的干扰的形成、来源、途径，以及防止干扰的对策及其在实际应用中几种有效的抗干扰措施。 关键词：变频器　电磁干扰　抗干扰 　　在各种工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计技术(即电磁兼容EMC)已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动化装置研制和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。谈到变频器的抗干扰问题，首先要了解干扰的来源、传播方式，然后再针对这些干扰采取不同的措施。其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。 变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。 （1）输入电流的波形 变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时，整流桥中才有充电电流。因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明，输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的，分别是50HZ基波的80％和70％。 （2）输出电压与电流的波形 绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波；由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。 一、变频器干扰的来源 首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有(1)过压、欠压、瞬时掉电(2)浪涌、跌落 (3)尖峰电压脉冲 (4)射频干扰。 1、 晶闸管换流设备对变频器的干扰 当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害，从而导致输入回路击穿而烧毁。 2、 电力补偿电容对变频器的干扰 电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。 二、干扰信号的传播方式 变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。 （1） 电路耦合方式 即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。显然，这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。 （2） 感应耦合方式 当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种： a、电磁感应方式，这是电流干扰信号的主要方式； b、静电感应方式，这是电压干扰信号的主要方式。 （3） 空中幅射方式 即以电磁波方式向空中幅射，这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。 三、变频调速系统的抗干扰对策 根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。 1、 所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。 2、 在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流 ，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同，可分为: (1) 输入滤波器 通常又有两种： a、 线路滤波器 主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。 b、 辐射滤波器 主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。 (2) 输出滤波器 也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用，且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下方面： a、 频器的输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通（关断）瞬间，产生峰值很大的充电（或放电）电流，损害逆变管； b、 输出滤波器由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，必须与电动机侧相接。 3、 屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短(一般为20m以内)，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线(AC380V)及控制线(AC220V)完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。 4、正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用系统中，由于系统电源零线(中线)、地线(保护接地、系统接地)不分、控制系统屏蔽地(控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地)的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。 对于变频器，主回路端子PE(E、G)的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段，因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2，长度控制在20m以内。建议变频器的接地与其它动力设备接地点分开，不能共地。 5、采用电抗器 在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同，主要有以下两种： （1） 电抗器 串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有： a、 通过抑制谐波电流，将功率因数提高至（0.75-0.85）； b、 削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击； c、 削弱电源电压不平衡的影响。 （2）直流电抗器 串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一，就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效，可达0.95，并具有结构简单、体积小等优点。 6、理布线 对于通过感应方式传播的干扰信号，可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有： （1）设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线； （2） 其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行； 四、结论 通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，重视变频器的EMC要求，已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题，也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。我们相信变频器的EMC问题一定会得到有效解决。

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摘要：变频器恒压供水控制常见问题和解答 关键词：变频器 恒压供水 控制 1、系统压力不稳，容易振荡？ 答：系统压力不稳，可能有以下几种原因： A、压力传感器采集系统压力的位置有问题，压力采集点选取得离水泵出水口太近，管路压力受出水速度影响太大。从而反馈给控制器的压力值忽高忽低，造成系统的振荡。 B、另外，如果系统采用了气压罐的方式，而压力采集点选取在气压罐上，也可能造成系统的振荡。因为，空气本身有一定的伸缩性，而且气体在水中的溶解度斯压力的变化而变化，水泵出水和通过气体传递压力之间有一定的时间差，从而造成系统振荡。 C、控制器和变频器的加减速时间与水泵电机功率不相符。一般情况下，功率越大，其加减速时间也就越长。此项参数用户可多选几个数据进行试验。比如，15KW一般为10至20秒之间。 2、小泵起停过于频繁？ 答：系统之中，控制器的参数中的第11项参数，即小泵停止压力误差过小。在所有主泵都关闭以后，当系统的实际压力低于设定的压力时，小泵则起动。随着系统压力的上升，使得系统的实际压力高于设定压力与小泵停止压力误差这两者之和时，小泵则被系统关闭。所以，解决问题的方法是将此项参数调高一定值即可。 3、模拟输出不正常，变频器运行频率与控制器输出不符？ 答：首先，应确定是什么硬件出了问题。使控制器进入手动调试状态，分别用万用表量出控制器输出0Hz及50Hz时所对应的模拟量输出值。如果控制器的模拟输出值在0Hz时大于30mV，或在50Hz时小于控制器第5项参数定标的电压值，则说明控制器输出存在问题。这里有几种情况: A、如果随着控制器的频率变化，输出一直保持不变，说明控制器的模拟输出电路损坏。 B、如果模拟输出值也是变化的，但不能达到最大值，可通过调节控制器小窗口中VR3电位器可解决。 其次，如果控制器的输出值正常，当控制器输出达到最大值时，变频器不能达到50Hz，说明是变频器的设定值存在问题，可调节变频器的频率增益解决。 4、水泵切换时，变频器输出不为零,为什么？ 答：用户应确定控制器给变频器的控制线全部接上，在水泵进行切换动作时，控制器会给变频器一个滑行停车信号，即EMG信号。有的用户EMG这根信号线并没有接，从而直接导致上述情况。此类现象要绝对禁止，否则，容易损坏变频器。如果有EMG信号线，请仔细检查接线是否接实。确定接实，没有线路故障后，再用万用表检查控制器的EMG是否有输出。如果当控制器处于切换时，EMG信号没有输出，则说明是控制器的问题。 5、控制器与变频器的抗干扰接线如何接法？ 答：为防止控制器和变频器的控制信号线受空间电磁场的干扰，可在这些控制信号线的外层接屏蔽线，以提高系统的抗干扰能力。此种接线一定要注意，对屏蔽的接地点只能选取一点。不管是在控制器一边，还是在变频器的一边。这样，可保证提高系统的抗干扰能力。如果，屏蔽线在两端都接地，会使屏蔽线上产生电势差，不但不能提高系统的抗干扰的能力，反而加重外界对控制器的干扰。 6、控制器的数据跑飞，或数据偶尔不正确，如何解决？ 答：此种情况是控制器受到严重的干扰所造成的。往往控制器的工作环境比较恶劣，干扰的信号来自多方面。请用户在修改控制器的状态或参数之后，一定要将控制器小窗口内黑色的键盘锁定开关拨至LOCK的位置。这样，不光是防止别人无意识地修改参数，也可保证系统数据不会跑飞。如果数据偶尔不正常，控制器能自动运行并未停止，系统稳定压力并未改变，此时控制器可自动将原数据读回来。假如控制器已经不能正常工作，用户可将控制器的电源断开，过一会再重新开机，系统会恢复正常工作。如果用户忘记锁定键盘锁定开关，设定数据以被改写，则需用户重新设定系统参数即可。设定完成之后，要注意锁定开关。 9、工作时系统压力高于设定值，为什么主机不停？ 答：主要原因可能是以下几项之一： (1)如果压力传感器反应的压力和面板的压力不相符，只是压力传感器的压力高于设定值，而面板反映的压力并未超出，则应查看压力传感器是否损坏，接线是否有问题。此时控制器主机不停是正常的。 (2)如果上述情况不存在，控制器和传感器的压力相符，均高于设定压力，则应检查附属小泵的设定状态，看小泵是否为开启状态。如果小泵是关闭的，主机不停也是正常的。如果小泵是开启的，请查看主泵的运行频率，最低频率并非设定值，此时说明系统正处于正常的供水过程之中。 10、消防水泵不能定时巡检，为什么？ 答：首先，检查控制器的消防定时巡检功能是否已经打开，其功能代码是第12项。如果此项功能已处于打开状态，而且设定了定时巡检的时间值，请查阅控制器运行的记录，查看是否有控制器掉电的情况。如果控制器在运行过程之中发生了掉电，控制器将重新记录时间，当时间到达设定的巡检时间时，才做巡检功能。

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11、控制器时钟运行正常，但控制部分没有输出或控制器没有任何相应？ 答：在这种情况下，主要是控制器内的数据出现了严重的错误。主要有以下几项参数：第6项，变频器的功率值已超出200KW；第7项，变频器的加减速时间已超出200秒；第8项，频率下限超出50Hz。出现以上情况后，可以先将控制器的电源断开，过一段时间（不少于15秒钟），然后再加电。此时，一般系统会恢复正常。如果系统仍为原样，则说明数据存储器已经被改写。请重新设定参数即可改正。修改完成后，请不要忘记将键盘锁定开关拨至LOCK位置。 12、如何使用流量补偿，及内、外补偿的区别？ 答：流量补偿是为了使远端管网达到稳定而采用的一种补偿性措施。C1型控制器的流量补偿分为内、外补偿两种方法。主要区别在于内补偿是在设计控制器的程序时，按照一定的管网流量损失的曲线而确定的二次曲线函数计算所得的值，加入控制器正常的模拟输出值而得出的最后结果，对水泵的转速进行控制，从而达到使管网压力得到补偿的控制方法。而外补偿则是根据外部所接的流量计所反馈的数值，经过转换后，和控制器正常输出值相叠加所得结果进行控制的。具体内补偿和外补偿的接线请用户参考控制器的说明书，或者参考本应用指南的工程附图内所示的接线方法。 13、控制器不起泵，RUN灯闪烁，为什么？ 答：因为此时控制器处于定时关机状态。用户将控制器的第16项功能代码设定为ON并规定了控制器开机和关机的时间，此时控制器时钟正处于这一时间段。将控制器的第16项参数更改即可。 14、控制器中，K2的作用是什么？ 答：开关K2作为控制器扩充功能用，目前用户暂用不到。 15、通讯出错，出现08现象应如何解决？ 答：先将通讯线接牢固，如果现象依旧，再判断控制器的主机是否还在正常工作。方法是接通控制器的RUN/STOP和GND端子，使其处于自动运行状态，观察控制器主机上的RUN灯是否亮，重复几次，如果RUN灯随之变化，则说明控制器主机仍然能正常工作。否则，控制器已经损坏。请用户与我所联系。 16、面板始终显示P000，这是为什么？ 答：首先，检查控制器的参数设定是否正确，检查第3项参数（控制器的压力量程）是否被设定为零。如果是非零，则将控制器上压力传感器的几个端子的控制线拆下，用万用表测量SV端与GND端之间是否为5V直流电压，如果正常，此时面板应显示正常的压力范围。否则控制器已损坏。如果测量所得结果不为5V，说明输出模拟量的供给电源故障。 17、键盘锁定打不开，怎么办？ 答：这种情况多数是键盘锁定开关接触不良的原因，可将键盘锁定开关上下多拨动几次，用力将开关推到位。如果还未解决，可将控制器的电源断开，向黑色开关内滴少量工业用酒精，再拨动几次。待酒精挥发干净后，通电试验，如果还未解决，则必须更换开关。 18、切泵切不过去，是怎么回事？ 答：如果当控制器每次发生切换信号时，切泵动作都不能完成，说明外部的控制逻辑的接线存在问题。如果控制器正常工作之中，发生切换泵切不过去时，说明控制器受到了较为强烈的干扰。用户可按前面提到的抗干扰接线的方法，将线路检查一下，必要时可将控制器的接线做适当修改。 19、 04报警，应如何处理？ 答：04报警，说明控制器检测到水位信号，请检查水位传感器的接线是否有问题。如果接线正常，可将接线拆下，用短接线将水位信号进行短接。如果问题仍然存在，则说明控制器的水位检测部分有故障。否则，说明是水位传感器的问题。 20、如果系统之中，只有一个水位信号，控制器应怎样接线？ 答：此时可将控制器的LA2短接，水位信号接入LA1上。此时应注意水位传感器所提供的信号类型，正确接入控制器方可使系统正常工作。 21、控制器未能按设定的时间间隔定时换泵，为什么？ 答：当系统压力稳定时，水泵不发生切换的情况下，控制器应当按设定的时间间隔进行换泵动作。在此过程之中，如果发生过水泵切换，或是中途停过机，则水泵的定时换泵时间将重新计时。如果发生未能按设定时间间隔换泵，请连续监测控制器，如果在设定的时间段内，没有发生以上提及的情况，而且也没有定时换泵，说明控制器有故障。 22、当反馈压力低于设定压力时，长时间不启动水泵是什么原因？ 答：此种情况下，请用户查看控制器的设定参数的第13项的设定值。此项是设置控制器的切泵压力误差的。为了防止水泵的频繁起停，允许压力在设定值减此项误差值为下界，设定值加此项误差值为上界的范围之内，不作水泵的起停或者切换。所以，如果用户觉得控制器不启动水泵的时间太长，则应将此项参数设置得小一些。

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【摘　要】 本文主要介绍了高压变频器的国内外发展现状，着重阐述了它的国民经济中的重要作用，以及未来发展态势。 【关键词】 现代电力电子；功率半导体；高压变频器 1　前言 　　十一五规划中，建设节约型社会是今后发展的一项重要内容。有效地利用能源、节约能源是建设节约型社会的具体体现。 电动机是公认的耗电大户，其占整个国民经济用电量的6成以上，对它进行节能改造，潜力巨大。要建设节约型社会，是我们必须要做的工作内容。大力推广变频调速技术是实现这一目标的必要手段，它也是交流电动机节能改造的工作重点。 2　高压变频器的发展背景及其重要意义 　　随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的高压变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高。 3　国产高压变频器的发展现状 　　目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为AC380V的中小功率产品，而在高压大功率变频器方面，却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。 　　国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，且普通采用V/f控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展阶段，每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如下几个方面： ① 国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场，并加快了本地化的步伐。 ② 具有研发能力和产业化规模的企业少。 ③ 国产高压变频器的功率等级较低，目前不超过3500KW。 ④ 国内高压变频器的技术标准还有待规范。 ⑤ 与高压变频器相配套的产业很不发达。 ⑥ 生产工艺落后，勉强满足变频器产品的技术要求，但是价格低廉。 ⑦ 变频器中使用的功率半导体，驱动电路，电解电容等关键器件完全依赖进口。 ⑧ 与发达国家的技术差距在缩小，具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。 ⑨ 已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。 ⑩ 能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。 4　国外高压变频器的发展现状 　　国外各大品牌的变频器生产商，均形成了系列化的产品，其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能，完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前，在发达国家，只要有电机的场合，就会同时有变频器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下： ① 技术开发起步早，并具有相当大的产业化规模。 ② 能够提供特大功率的变频器，目前已超过10000KW。 ③ 变频调速产品的技术标准比较完备。 ④ 与变频器相关的配套产业及行业初具规模。 ⑤ 能够生产变频器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。 ⑥ 高压变频器在各个行业中被广泛应用，并取得了显著的经济效益。 ⑦ 产品国际化，当地化加剧。 ⑧ 新技术，新工艺层出不穷，并被大量的、快速的应用于产品中。 ⑨ 目前，没有10KV产品。 5　高压变频器的未来发展态势 　　交流变频调速技术是强弱电混合，机电一体的综合技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题，后者要解决的软硬件控制问题。因此，未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展，其主要表现为： ① 高压变频器将朝着大功率，小型化，轻型化的方向发展。 ② 高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加（器件串联和单元串联）两个方向发展。 ③ 更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。 ④ 现阶段，IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色，SCR、GTO将会退出变频器市场。 ⑤ 无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。 ⑥ 全面实现数字化和自动化：参数自设定技术；过程自优化技术；故障自诊断技术。 ⑦ 应用32位MCU、DSP及ASIC等器件，实现变频器的高精度，多功能。 ⑧ 相关配套行业正朝着专业化，规模化发展，社会分工将更加明显。 6　结束语 　　建设节约型社会是全人类的事业，高效地利用能源，是本世纪必须要解决的问题。

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作者：蔡晨远 4， 运行时“过电压”保护，变频器停止输出 检查电网电压是否过高，或者是电机负载惯性太大并且加减速时间太短导致的制动问题，请参考第8条。 5， 运行时“过电流”保护，变频器停止输出 电机堵转或负载过大。可以检查负载情况或适当调整变频器参数。如无法奏效则说明逆变器部分出现老化或损坏。 6， 运行时“过热”保护，变频器停止输出 视各品牌型号的变频器配置不同，可能是环境温度过高超过了变频器允许限额，检查散热风机是否运转或是电动机过热导致保护关闭。 7， 运行时“接地”保护，变频器停止输出 参考操作手册，检查变频器及电机是否可靠接地，或者测量电机的绝缘度是否正常。 8， 制动问题（过电压保护） 如果电机负载确实过大并需要在短时间内停车，则需购买带有制动单元的变频器并配置相当功率的制动电阻。如果已经配置了制动功能，则可能是制动电阻损坏或制动单元检测失效。 9， 变频器内部发出腐臭般的异味 切勿开机，很可能是变频器内部主滤波电容有破损漏液现象。 [ 本帖最后由 hong6601 于 2009-3-28 17:10 编辑 ]

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引言： 本软件设计涉及一种高压变频器的标准人机界面控制方法，属于基于PC的自动化控制领域，在高压变频器产品中极具重要的地位。 　　随着高压变频器产品的使用日益增加，高压变频器产品广泛应用于冶金、石化、电力、交通、城市建设等各行各业，用户对高压变频器的现场使用千差万别，表现在：各自所控制的负载对象为除尘风机、给水泵、引风机、输油泵、压缩机、凝结泵等等各不相同；各自所控制的目标为风压，水压，流量、水位等等也不相同。同时，各自的工艺流程、自动化水平、控制方法，系统给定、以及现场的数据采集和现场总线通讯等，也是各有区别。另外，随着生产和技术的发展，由于技术或设备的改造，用户很可能对高压变频产品提出更新的升级要求。 　　因此，这就要求我们研制出一种基于标准化的软件平台，使得高压变频监控软件具有高度的自适应能力和很强的开放性能，用户或者代理商可以自定义安装，甚至与自身的自动化控制系统或现场通讯总线顺利结合, 以满足各自的监视和控制的需求；从而提高软件的应用能力，应用范围；同时，还提高软件服务的质量并降低软件维护的成本和复杂性。 随着高压变频器产品的广泛应用，人们对变频器的人机界面控制或其上位控制，越来越重视，一个实用友好的用户界面，可以增强设备的易操作性，同时还可以明显的提高工作效率。 　　目前的变频器的显示介质主要以LCD、LED面板为主，显示界面主要以字符显示为主，参数显示和设定不直观，对操作人员要求高，容易误操作，控制功能有限，操作繁琐。市场上的工业控制人机界面软件大多是通用型的组态软件，适合于对生产过程的流程控制，对于特定领域的高压变频器的控制有一定的局限性，为了满足用户现场不同的变频控制要求，需要专业人员对人机界面软件进行设计和组态，使得产品开发效率低，规模化生产和产品维护都不方便。另外，由于是购买第三方的软件，对产品的升级和售后服务也可能会产生一定的影响。 　　因此，我们凭借高压变频器产品在市场中良好运行的多年经验，以及对各种现场用户需求的广泛理解，提出了高压变频监控软件标准化平台的设计思想，该高压变频监控软件标准化平台的设计具有以下鲜明的特点： 　　● 系统以工程化、模块化的设计为基础： 在项目实施过程当中，运用工程化的思想，使得开发过程规范化，并且贯彻到需求、设计、编码和测试工作的各个环节，保证了项目在开发过程中的可控性和达到预期的质量要求；同时，进行模块化设计，将系统细分为核心层、中间层、用户界面层和应用层。这种工程化、模块化的设计，为软件技术的重用和可延续性的发展打下良好的基础。 　　● 方便快捷地为用户提供人机界面标准化的服务： 　　由于高压变频产品市场的开启，生产的任务比较大，同时，不同用户的现场环境和用户要求各不相同，使得为用户提供快捷方便的标准化服务尤为重要。人机界面最终是要解决高压变频器本身和不同用户现场接口的问题，通过标准化的设计方法，从各自的需求中寻找共性，完成了对不同用户的标准化服务，提高了工作的效率和服务水平，同时，也做到了方便、快捷。 　　● 为了保证数据和操作的安全性，建立了统一的权限管理模式： 系统功能的开放，导致数据和操作的安全性的问题。为了解决这一问题，在权限管理的模式中，权限等级分为操作员、管理员、系统员，而每种权限可以赋予多个用户。操作员的权限范围限定在基本的功能切换和启动停车等常规操作，相当于用户现场的值班人员；管理员的权限在拥有操作员的全部权限同时，可以修改与现场相关的用户自定义配置，相当于现场的项目负责人或维护管理人员或项目设计人员；系统员的权限同时具有操作员的全部权限和管理员的全部权限，同时，可以修改与变频器相关的属于内核方面的系统参数，是关系到系统运行的重要参数；在进入系统前，首先进行身份识别，检查用户权限，进行统一的权限管理。 　　● 为高压变频器自身的发展提供技术平台： 　　随着高压变频调速技术的发展，以及不断引入先进的控制理论和控制方法，通过监控软件标准化的数据接口，配合下位控制器的核心控制标准化程序，可以定制和扩展内部变频控制参数以及电机控制用数学模型，从而为高压变频器向高性能发展留有扩展的空间。 系统功能： 　　● 基本功能： 　　作为高压变频监控软件，应当首先实现其基本功能：对变频器的启动、停车、复位等操作；开环和闭环的工作模式切换；对系统的运行情况进行常规记录；报告故障并报警提示；参数的设置和备份等等。 　　● 电流电压波形采样的功能： 　　通过对变频器的输入和输出的电流电压进行采样和检测，可以协助系统进行过流保护，并且查看运行中的波形质量，以及进行功率因素和系统功率的计算等等。 　　● 变频器柜体温度采样： 　　对高压变频器的功率单元柜和控制柜的温度进行检测，并可以设置报警范围，从对变频器的柜体从温度上进行检测和保护。 　　● 自动调度的功能： 　　用户填写自动调度表格，并输入到系统当中，使得变频器可以按照用户的安排，在不同的时间，自动工作在不同的工作模式当中，方便用户的使用。 ● 系统自诊断： 　　自动检测核心主控制器, 可编程序逻辑控制器PLC，以及上位机等当前的状态，辅助分析基本的各控制器间的通讯情况，并设计内核检测的功能，协助控制器分析运行性能或解决故障。 　　● 系统自修复： 　　系统赖以生存的数据环境不可破坏，每次进入系统时，自动检测数据文件的完整性，提示并自动产生遭破坏的数据文件，修复到系统的出厂设置。 　　● 用户向导： 　　使得用户按照系统的提示步骤，并根据现场的实际使用情况和应用逻辑，进行简单的设置就可以完成系统的定义而满足现场实际的应用。 　　● 用户策略： 　　通过定义用户的运行策略，使得变频器在需要的时刻工作在不同的运行模式和给定模式。系统提供功能锁定的设定方法，通过远控锁以及本控锁，锁定用户的基本给定方式和控制功能的使用逻辑，满足现场相当部分的用户使用逻辑，更大程度上满足用户的使用逻辑上的不同要求。

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提要：本文主要介绍变频器在油田的重要生产设备之一－游梁式抽油机节能改造的应用，通过分析设备和工艺对节能和提高工艺水平做了说明，并对改造方案和应用中应该注意的问题做了简单介绍。 前言: 我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，不像中东的油田那样具有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。因此，石油行业十分重视节约电能。 在我国的石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油（有杆抽油井）占总机械采油的90%以上。全国产油量70%以上靠有杆抽油机来完成。其能耗已占油田能耗的三分之一。全国每年耗电约四十二亿人民币。由于各油田每年要有几千口新井投入生产，　连同原有设备更新，每年要新增几千台抽油机。抽油机在我国石油开采有重要的地位。 目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。2003年，胜利油田某采油厂采用变频器对抽油机实施改造油井泵效率显著提高，日均增油2吨，节电率达到30％以上，下面简单介绍节能改造的原理和操作方案。 游梁式抽油机工作原理 　　它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。 除上述两方面问题外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高产油量；在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电动机转速，减少冲程，有效提高充盈率。 　　目前，对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下两个方面的优点： 　　(1)提高电网质量，减小对电网影响。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为避免电网质量的下降，需引入变频控制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。 　　(2)节能。一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作情况的连续变化，取决于地下的状态，若始终处于工频运行，也会造成电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。 节能改造的实施方案 （一）、简单降速方式：直接加装变频器并将电动机运行频率降下来，降低电机转速，增加每个冲程的时间，达到节能效果。实际应用中能达到15％－30％的节电效果。 （二）、变化冲程方式：经过实测井况和油水比例，根据游梁式抽油机的运行特性，对每个冲程中下降和提升设置不同的频率，随时调整电动机的转速，抽油杆慢速下降快速提升，不仅达到节电效果，而且能够有效地调整油水比例，提高产量。实际应用中对近40台改造后的游梁式抽油机现场实测，较工频运行时平均节电38％，如果再计算产油量的提高，综合效益非常可观。 　　实际应用中容易出现的问题及解决方法 在实际应用过程中出现了许多问题，主要集中在游梁式抽油机发电状态产生能量的处理上。对于上述第一种情况，采用变频器加能耗制动单元可较方便实现，这是以多耗电能为代价的，主要因为发电能量不能回馈电网造成。在未采用变频器时，电动机处于电动状态时，从电网吸收电能；电动机处于发电状态时，释放能量，电能直接回馈电网的，并未在本地设备上耗费掉。综合表现为抽油机供电系统的功率因数较低，对电网质量影响较大。但在使用普通变频器时，情况发生了变化。普通变频器输入是二极管整流，能量不可反方向流动。上述这部分电能没有流回电网的通路，须用电阻就地消耗，这是必须使用能耗制动单元的原因。 使用环境对变频调速系统的影响不容忽视，变频调速系统安装位置大多数是野外的抽油机附近，降雨、结露、潮湿、冰冻、灰尘、昆虫、小动物都会对变频器造成严重损害，同时还要防盗。这些情况要在安装之初就充分解决，目前大多数现场采用的办法是双层、防水防尘配电柜来解决上述问题。这样基本上能解决野外作业的环境影响，但是同时造成散热不良的问题，为保证正常工作，需要在变频器容量的选择上充分考虑。 电网质量对变频器的影响也很大，游梁式抽油机的供电线路较远，电网容易产生波动，很多对电网稳定要求高的变频器会经常出现过电压或者欠电压保护，因为变频器具备适应电网波动较大场合使用的特性，所以应用变频器以来，虽然电网有较大波动（310V――430V）之间，一直能够正常运行。 野外安装，防雷击也是重要方面，在安装时要注意设置避雷装置。 【结论】：变频技术因其节能、利于提高工艺水平、方便构成自控系统的优势，在各个行业得到越来越过广泛的应用。应用变频调速是企业提高工艺水平、节能挖潜、增加效益的重要途径，今后必将得到更广泛的应用，为企业创造巨大的效益。

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一、引言 锅炉主要的控制技术在於煤效率及用电效率，传统方法使用风门档板及阀门控制鼓风机、补水泵、循环泵的流量，其设计上并未考虑节能目的，同时，生产工艺及生产任务不同，蒸汽需求量变化时，需改变给煤（喷降）量，以达到高效率燃烧，传统的控制方式采用人工操作、耗电高、控制精度代，且需非常熟练的技术人员操作，烟囱才会冒出黑烟。锅炉常因一台不够用，需再开一台并联使用，便当蒸汽压力需求量不足两台时，常需排空放汽，以降低蒸汽压力，既浪费能源又污染环境。 二、锅炉供水控制系统的改造 传统的锅炉水位控制系统中，给水泵是连续恒速运行的，并且流量的控制是通过调节水管道中调节阀和回流支路实现的。这两种方法都存在明显的缺陷。采用调节阀调节时，由于阀门的开度的减小，水泵出口的压力会上升阀门两边的压差将增大。当增大到很大时不但会造成水泵的能量的浪费，而且使该水泵的振动和磨损加大，进而寿命缩短。采用回流支路调整时，大量的水回流也同样造成能量的消耗。 水泵的工作原理 由水泵的工作原理可知流量与转速N成正比，扬程H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N三次方成正比，电机的转速与电源频率F成正比，因此改变电源频率，可改变电动机即给水泵的转速，从而达到调节给水流量的目的。 系统组成及原理 本系统主要由一单片机和一台变频器组成，这里汽包水位是被控变量，给水量与蒸发量是两个辅助的冲量，这三个变量是由电动差压变送器进行检测，然后经过单电机的计算输出4～20mA的电流信号控制变频器以实现给水泵转速的调节。 在设计系统时，首先应确定变频器的输出频率，因为这一参数的选择关系到整个系统的控制效果，应根据水泵流量，扬程等参数和最大用水量和最小用水量确定。 变频器的工作状态 变频器通过与外部电路相连的输入输出端子设置。手动和自动两种工作状态，手动工作状态通过调节电位器来给定变频器输出频率，这种工作状态是在单电机因某种情况停用时进行操作的，自动工作状态时由单片机的输出信号进行控制。 在实际应用中，该系统较传统调节阀控制方式最实出的优点是同期节电率高达近20%并且水泵磨损严重的问题得到解决，维修率明显降低，延长设备的使用寿命而且能更好地提高系统的自动化水平。 三、锅炉鼓(引)风控制系统的改造 锅炉的鼓（引）风机的风量也是经常变动的，由于汽量变化是经常变化的，所以风 量就需要经常调节如由阀门调节，锅炉的控制室到阀门的距离较远，操作十分不便，也不可能调节得当，风量调节过大，空气含氧量超标，浪费了热能，风量调节过小，煤渣残留碳份超标又浪费了煤，因此为了提高控制水平，保证空气含氧量和煤渣残留的碳份达标，必须对风量进行有效的调节，调节的方式，必须方便、灵敏、可靠。 为了提高锅炉风量的控制水平，又能达到节能的效果，采用变频调速方式对风量进行调节，是首选的方案。由于应用变频调速技术可根据用汽量的变化，随时调整鼓引风机的转速，减少了噪音对环境的污染（电机均运行于额定转速以下，风的噪音随之下降）对提高工业卫生水平起到一定的作用，由于鼓引风机长期低于额定转速的状态之下运行电机及风机的轴承不易损坏，延长了使用寿命，电机的发热量也减少了，维修量下降。停机时间减少，节约了大量的维修费用。 应用变频器的节能效果 一般使用的风机、水泵设备额定的风量、流量，通常都超过实际需要的风量流量，又因为工艺要求需要在运行中变更风量、流量，而目前，采用档板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍，虽然方法简单，但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费大量电能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。 从流体力学原理知道，风机风量与转速及电机功率的关系，用下述关系式表示： 式中，Q－风量(流量)Ｈ－风压（扬程）P－轴功率n－转速 当风量减少风机转速下降时，其电动机输入功率迅速降低，例如风量下降到80%，转速(n)也下降到80%时其轴功率则下降到额定功率的51%；若风量下降到50%，轴功率将下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大，下图两条曲线之间的阴影部分表示了采用变频调速方式的节电效果。 上述的原理也基本适用于水泵，因此对风量流量调节范围较大的风机水泵，采用调速控制来代替风门或阀门调节，是实现节能的有效途径。 驱动风机，水泵，大多数为交流异步电机，（大功率的多数为同步电机），异步电动机或同步电动机的转速与电源的频率f成正比，改变定子供电频率就改变了电动机的转速，变频调速装置，是将电网50Hz的交流电，变成频率可调电压可调的交流电去驱动交流电动机实现调速的。 变频调速的特点是效率高，没有因调速带来的附加转差损耗，调速的范围大，精度高、无级调速。容易实现协调控制和闭环控制，由于可以利用原鼠笼式电动机，所以特别适合于对旧设备的技术改造，它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点，又能达到节电的显著效果，是风机水泵节能的较理想的方法。 采用菱科变频器调速，可取代风门档板阀门控制流量，并控制给煤机，给煤量改造效果如下： 1、节省用电约30%-80%，约6-9个月即回收投资。 2、提高燃烧效率，节省用煤10%左右。 3、降低排烟浓度，避免冒黑烟的环境污染。 4、不必依赖有经验的操作人员，可以数据化控制。 5、可以开环或闭环控制，也可选用RS-485通讯接口作电脑集中控制。 6、多台锅炉并联运转时控制更方便。 7、驱动电机软起动，没有起动的冲击流。

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题要：本文主要介绍变频器在油田的重要生产设备之一－游梁式抽油机节能改造的应用，通过分析设备和工艺对节能和提高工艺水平做了说明，并对改造方案和应用中应该注意的问题做了简单介绍。 前言: 我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，不像中东的油田那样具有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。因此，石油行业十分重视节约电能。 在我国的石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油（有杆抽油井）占总机械采油的90%以上。全国产油量70%以上靠有杆抽油机来完成。其能耗已占油田能耗的三分之一。全国每年耗电约四十二亿人民币。由于各油田每年要有几千口新井投入生产，　连同原有设备更新，每年要新增几千台抽油机。抽油机在我国石油开采有重要的地位。 目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。2003年，胜利油田某采油厂采用变频器对抽油机实施改造油井泵效率显著提高，日均增油2吨，节电率达到30％以上，下面简单介绍节能改造的原理和操作方案。 游梁式抽油机工作原理 　　它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。 目前，对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下两个方面的优点： 　　(1)提高电网质量，减小对电网影响。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为避免电网质量的下降，需引入变频控制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。 　　(2)节能。一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作情况的连续变化，取决于地下的状态，若始终处于工频运行，也会造成电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。 节能改造的实施方案 （一）、简单降速方式：直接加装变频器并将电动机运行频率降下来，降低电机转速，增加每个冲程的时间，达到节能效果。实际应用中能达到15％－30％的节电效果。 （二）、变化冲程方式：经过实测井况和油水比例，根据游梁式抽油机的运行特性，对每个冲程中下降和提升设置不同的频率，随时调整电动机的转速，抽油杆慢速下降快速提升，不仅达到节电效果，而且能够有效地调整油水比例，提高产量。实际应用中对近40台改造后的游梁式抽油机现场实测，较工频运行时平均节电38％，如果再计算产油量的提高，综合效益非常可观。 　　实际应用中容易出现的问题及解决方法 在实际应用过程中出现了许多问题，主要集中在游梁式抽油机发电状态产生能量的处理上。对于上述第一种情况，采用变频器加能耗制动单元可较方便实现，这是以多耗电能为代价的，主要因为发电能量不能回馈电网造成。在未采用变频器时，电动机处于电动状态时，从电网吸收电能；电动机处于发电状态时，释放能量，电能直接回馈电网的，并未在本地设备上耗费掉。综合表现为抽油机供电系统的功率因数较低，对电网质量影响较大。但在使用普通变频器时，情况发生了变化。普通变频器输入是二极管整流，能量不可反方向流动。上述这部分电能没有流回电网的通路，须用电阻就地消耗，这是必须使用能耗制动单元的原因。 使用环境对变频调速系统的影响不容忽视，变频调速系统安装位置大多数是野外的抽油机附近，降雨、结露、潮湿、冰冻、灰尘、昆虫、小动物都会对变频器造成严重损害，同时还要防盗。这些情况要在安装之初就充分解决，目前大多数现场采用的办法是双层、防水防尘配电柜来解决上述问题。这样基本上能解决野外作业的环境影响，但是同时造成散热不良的问题，为保证正常工作，需要在变频器容量的选择上充分考虑。 　　除上述两方面问题外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高产油量；在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电动机转速，减少冲程，有效提高充盈率。 电网质量对变频器的影响也很大，游梁式抽油机的供电线路较远，电网容易产生波动，很多对电网稳定要求高的变频器会经常出现过电压或者欠电压保护，因为变频器具备适应电网波动较大场合使用的特性，所以应用变频器以来，虽然电网有较大波动（310V――430V）之间，一直能够正常运行。 野外安装，防雷击也是重要方面，在安装时要注意设置避雷装置。 【结论】：变频技术因其节能、利于提高工艺水平、方便构成自控系统的优势，在各个行业得到越来越过广泛的应用。应用变频调速是企业提高工艺水平、节能挖潜、增加效益的重要途径，今后必将得到更广泛的应用，为企业创造巨大的效益。

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摘要：本文介绍建材行业的变频调速改造，首先叙述水泥制管机的工艺过程，然后着重介绍改造情况及注意事项和改造后的节能进行了定量的分析。 　　关键词：水泥制管机，变频调速，电磁调速器, 耗能的分析与计算一、 概述 　　 随着国民经济的快速发展，水泥及其制品在基础建设领域中发挥了巨大的作用，其行业呈现出一派朝气勃勃的兴旺景象。但由于该行业设备从国外学习和引进的时间较早，设备国产化的的时间也早，大约在上世纪70年代已经定型。多年来，大部分的设备厂商未调整产品结构，没有进行深入的开发，而且又不继续引进新技术，沿用上世纪70年代的技术进行生产，调速的方式大部分都以电磁调速为主，造成大批能耗高、性能低的水泥制品设备继续进入市场，并且这些能效比很低的设备一直在运行，大量消耗电能。 　　水泥管加工容易、原材料来源广泛、价格低、使用寿命长，并且，在建筑、市政施工中得到了广泛的应用。水泥管桩因其施工方便快捷，省时、省工且质量可靠，造价相对低廉，大量用于高速公路，桥梁，房屋基础，河堤，码头的基础设施中。 　　二、 水泥制管的工艺过程 　　 水泥管桩是众多的水泥制成品之一，它的生产工艺有多种，为保证水泥管管壁厚薄的均匀性、致密性，其中使用最普遍的生产加工工艺是离心成型法。离心成型是将完成配料好的混凝土注入模腔中，首先进行低速搅拌，搅拌均匀后电机升速到中速，在离心力的作用下基本成形，且混凝土逐渐密实，再经过高速成型脱水，整个工艺过程结束。水泥电杆的生产也是用类似的离心浇注法，其生产工艺与此大体相同。 离心成型法对电气传动设备要求较高，首先要求满载启动，启动力矩应在电机100%额定力矩以上；其次低速运转的时间长，要求低速力矩大；最后由于制管机调速范围大，为保证水泥管桩的质量，要求在整个工作速度范围内，转速基本稳定。早期的调速方式有机械式分级调速、整流子电机调速、直流调速、电磁调速等。由于电磁调速结构简单，使用简便价格相对较低，因此，近年来在水泥制管设备中，电磁调速用得较多。但电磁调速效率低，最高转速时效率为85%，速度越低效率也越低。水泥管离心成形工艺低速的时间占50%左右，电磁调速速度低速时耗能相当大。 　　水泥制管机负载机械特性为大惯性负载，起动前模腔内需加足一根水泥管桩定量的混凝土，启动后低速运行，显然是重载起动。电磁调速器低速运行时机械特性软，低速转矩较差，要保证生产的正常进行，电动机的容量选得较大，这又使耗能进一步增加。一般制管机的电气传动由1台75kW(55kW)的电磁调速电机驱动。电磁调速电机的调速的范围有限，而低速力矩又较差，但混凝土进行低速搅拌要求力矩大，不能满足时转速会出现不稳定现象，甚至可能无法启动。转速的不稳定性对产品质量有一定的影响。另外，4极交流异步电动机的额定转速为1440r/min，但电磁调速器最高只能调到1200r/min。速度高，对水泥管的质量的提高有益。从以上制管机对电气传动的要求上看，用电磁调速器是一种无奈的选择。现在变频器的价格已经下降到合理的水平，以变频器的优异性能完全可满足制管工艺要求，用变频调速代替电磁调速是最佳的选项。 三、 水泥制管的变频调速 　　 根据以上的情况，变频器的机械特性近似为恒转矩，电机在5Hz便可运行，高速50Hz时可达1440r/min，调速比1：10，极大地满足了水泥制管的工艺要求。东莞市大岭山鸿基管桩厂有4台离心浇注机，电机的型号和功率分别为Y260M-4-75KW 2台，Y250M-4-55KW 2台，全部采用电磁调速。将电磁调速改造为变频调速，简单的方法是用变频器驱动电磁调速电机，将电磁调速器杯型转子的励磁调到最大，如前所述效率为85%。为达到最高的节能效率，将电磁调速电机换为普通Y系列三相鼠笼电机，变频器用菱科SB40S75KW 2台，BT40S55KW 2台。变频器设置为外控端子操作，电位器调节变频器的频率。加速和减速时间设定比较长，均为120s，降速到变频器的输出频率5Hz时，启用直流制动，操作十分方便。使用了变频器后，转速稳定性好，管桩的成型的质量有了较大的提高。变频调速后，考虑到电机运行在低速的时间比较长，电机的散热受到一些影响，温度会升高。在改造过程中，将电磁调速电机换为Y系列交流异步电动机时，如果是等容量的代换，由于原来电机的容量就选得比较大，改造后电机的温升不会超过额定值，不必加恒速风扇降温；如果是非等容量代换，代换电机的容量比电磁调速电机小时，那就需在电机尾罩上加恒速风机，以利于电机的散热。 四、 节能分析 　　 水泥制管机是采用55kW或75kW的电磁调速电机，转速通常控制在300-1200r/min，这是根据离心制管工艺情况，对电机速度进行控制。实践证明，采用变频调速的方法取代电磁调速平均节能量50%左右。

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一、搅拌机的配置及运行概况： 液体搅拌机械在化工等行业的生产过程中应用很广泛。 搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量的，而搅拌机在实际使用过程中，则不一定要在最大转速下工作，有很多时间都可以工作在非满载状态；传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速；机械方式调速会增大搅拌机的损耗，同时会使搅拌机工作在波动状态，也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态，很不经济。 由泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速（频率）的关系可知：变频器调速方式的节能效果很高，胜过以往的任何一种调速方式，并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似，故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多问题，并可通过变频节能收回投资。 二、搅拌机变频方案： 根据搅拌机配置及运行转矩大的特点，通常是在搅拌机上加装设一套范用型的变频器调速装置；保留搅拌机原工频系统，并与搅拌机的变频系统互为备用可相互切换使用，工频与变频之间设联锁。 三、搅拌机变频调速装置的功能及优点： 1、搅拌机变频节能装置为开环调节； 2、软启动方式可减小启动冲击电流； 3、变频器带有智能保护，故障时可自动停机； 4、可根据不同的工艺采用不同的转速； 5、通过变频调速实现节能： 因为搅拌机的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速的特性与泵类负载相似，即其运行功率与其转速（频率）的三次方成正比，粘度高的该比例会有所下降（一般会介于二次方与三次方之间）。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。 例：一搅拌机容量：1×75KW ，转速180r/min，实际用160r/min也可； 故，变频节电率=1-160^3/180^3=0.3=30%或=1-160^2/180^2=0.21=21%，在21%~30%之间。

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变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。 　　随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网的谐波污染和输入功率因数；三要看本身的能量损耗（即效率）如何。这里仅以量大面广的交—直—交变频器为例，阐述它的发展趋势： 　　 　 　　主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化；开关频率不断提高，开关损耗进一步降低。 　　变频器主电路的拓扑结构方面。变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器，而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的公害。 　　脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。 　　交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。 　　微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。运动控制系统是快速系统，特别是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。近几年来，国外各大公司纷纷推出以DSP（数字信号处理器）为基础的内核，配以电机控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器，价格大大降低，体积缩小，结构紧凑，使用便捷，可靠性提高。DSP和普通的单片机相比，处理数字运算能力增强10～15倍，可确保系统有更优越的控制性能。数字控制使硬件简化，柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性，可实现复杂控制规律，使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实，易于与上层系统连接进行数据传输，便于故障诊断、加强保护和监视功能，使系统智能化（如有些变频器具有自调整功能）。 　　交流同步电动机已成为交流可调转动中的一颗新星，特别是永磁同步电动机，电机获得无刷结构，功率因数高，效率也高，转子转速严格与电源频率保持同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类，自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似，用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器，如采用交—直—交变压变频器时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器，现正开发无转子位置传感器的系统。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制，其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。

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一、概述 在我国的电力工业中，火电占绝对优势地位（火电装机容量占74%，发电量占80%）。每个火电机组都有大量辅机设备，如给水泵、凝结泵、吸风机、送风机、一次风机、二次风机、循环水泵等等，这些辅机大多用高压大容量的异步电动机拖动，容量大，耗电也多（大约占厂用电的80%）。由于这些辅机的容量在设计上就有一定量的安全冗余，加上机组经常进行负荷调节，导致它们经常在截流状态下运行，造成许多不必要的能源浪费。为了实现节能降耗，高压大功率变频器作为一种新近发展起来的高效节能的调速技术，在电厂的辅机调速中得到了广泛应用。同时，电厂辅机调速工艺的一些特殊要求，反过来又促进了变频调速技术自身的发展和进步。 二、电厂对变频器的特殊要求 对电厂而言，设备的可靠运行是最为重要的因素之一。任何一种辅机调速设备，不管性能多么好，节能多么显著，如果可靠性没有保证，一切就都无从谈起。因为一旦这些关键的辅机设备因为调速装置故障而非正常停机，往往导致主机负荷大幅度下降，严重时将引起主机停机，锅炉熄火停运，从而造成发电事故，其引起的损失，远远不是节能效益可以比拟的。所以高压变频器在电厂的应用，对其可靠性就有相当高的要求。 衡量变频器的可靠性，应主要从以下几个方面考虑： 1、设备本身的平均无故障运行时间 如何保证变频器本身的无故障运行时间，需要从设计、原材料采购、生产、检验等多个环节进行质量控制。设计上考虑不周全，生产工艺不规范、检验手段的不完善和不到位，都将直接导致设备质量的下降，这也是正规企业和小作坊的根本区别。那些连加工场地也没有、检验手段也没有、仅靠几个人购买一点器件攒出来的变频器，也许在试验室能勉强运转，但这种设备在工业现场可能根本无法运行，或者根本无法长期运行，可靠性无从谈起。 正因为如此，一些企业在选择变频器的时候，对变频器生产厂家进行考察，了解厂家的管理水平、生产规模、工艺流程、硬件设施的配套等情况，实在是十分必要的。 2、控制电源丢失不停机 HARSVERT-A系列变频器为电压源型变频器，决定了对其主电路的控制和主电源的相位无关，所以不需要提供触发用的同步控制电源。换句话说，HARSVERT-A系列变频器的控制电源不存在和主电源的相位关系要求，在现场提供的控制电源失电时，变频器利用自身配备的UPS为控制系统供电，变频器可以继续运行，做到控制电源丢失时（比如维修人员误拉低压电、开关跳闸、熔丝熔断等），仍然保持辅机设备的运行。 为了进一步提高控制电源的可靠性，某些HARSVERT-A变频器经过改进，还配备双路控制电源切换功能，能够接受电厂的直流操作电源。相对交流电源而言，电厂的直流操作电源由于有蓄电池供电，具有更高的可靠性。HARSVERT-A变频器在交流控制电源正常时，采用交流控制电源。交流控制电源异常后，变频器在发出报警的同时，可以无扰动切换为直流操作电源供电，正常运行不会受到影响。交流和直流控制电源都出现问题时，变频器还可以无扰动切换为UPS供电，从而最大程度上保证了控制电源的连续性，进而保证变频器和辅机设备的运行安全。 3、合理设定变频器的故障保护功能 不管什么类型的变频器，出于设备自身安全考虑，都会具有各种各样的保护功能。但在电厂应用中，如何保障发电机组的安全运行才是最最主要的，这就要求变频器对自身的保护功能应按照现场的实际情况作合理设定。对于一些问题，从变频器生产厂家的角度看，也许是很严重的问题，但从电厂的应用角度看，可能降为次要问题。比如变频器运行过程中柜门被非法打开，厂家认为可能导致人员触电酿成事故，应做停机处理，但电厂认为只作报警即可，不要导致电厂主机设备停机。任何一种变频器，都应该对用户的需求具有亲和力，以满足现场的使用需要为前提。基于现场的这种需要，HARSVERT-A变频器对许多故障增加了"报警"或"停机"选项，对一些必须做停机处理的故障，则实行分级检测，在事态还不十分严重时事先提供报警。比如变压器严重过热必须停机，但在其温升达到跳闸停机值之前的某个门坎时，变频器就事先提供超温报警信息。如果产品定型，报警保护功能固化，不能根据现场应用更改，则难以满足现场的使用需求。 2、HARSVERT-A高压变频调速系统可靠性的制造保证： HARSVERT-A变频器已形成规模化生产，大批量的生产保证了生产所用的元器件可以从外国厂家或大的贸易代理商直接定货而不是到小商贩那里去零星采购，在器件采购管理上以及进口渠道上，保证器件的质量。 由于生产的批量化，变频器所有的板级产品可以采用先进的机器焊接技术来生产，克服人工焊接可能存在的虚焊。各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术，同时进行防潮、防尘、防盐雾处理，并进行72小时老化和高低温循环试验，增强了印刷板对各种恶劣环境的适应能力。各个功率单元在组装整机前，要分别进行老化和满载测试。每套变频调速系统出厂前，都要经过几十项严格的生产测试，利德华福公司严格按照ISO9001质量管理体系对变频器的生产制造过程进行了全面的质量控制。 四、HARSVERT-A针对电厂应用的改进 北京利德华福技术有限公司从2000年推出第一台HARSVERT-A变频器样机到现在，业绩已经达到一百多台，其中大部分应用在电力行业。针对电力行业的特殊工况，产品进行了不断地改进和完善，主要体现在以下一些方面： 1、对电网波动的适应能力的改进 一些按欧美电网波动标准生产的进口变频器，对电网电压波动的承受能力为±5%（早期产品），最大到±10%（晚期产品），超过则瞬间保护停机。HARSVERT-A变频器按照我国自己的电网情况进行设计，承受电压波动的能力可以到±15%。但实践证明，即使满足±15%电压波动的适应能力，在电厂应用过程中，特殊情况下，仍然满足不了要求，变频器需要进行改进。 一座火力发电厂往往装备多台机组，每台机组又有多台辅机，这些辅机都挂在相同或不同的电源母线上。每当有大容量辅机（如磨煤机、锅炉给水泵等）启动时，电源母线电压都有较大的降落（超过-15%），会影响同一母线上其他设备的正常运行。更有甚者，当发生同一母线下多台辅机群启时，电源母线电压可能下降更多（超过-30%），持续时间更长（20秒以上）。 针对电厂的这种工况，HARSVERT-A变频器进行了设计改进，大幅度提高了其抗电网波动的能力，做到电压波动在±15%以内时，变频器可以维持满额输出；电网电压降落在-15%~-35%以内时，只要持续时间不超过30秒，变频器都短时降额运行，不进行欠压保护，等电网电压恢复正常后，变频器自动恢复到原来的工作状态，大大减少了电压跌落造成的停机现象。 在有些情况下，电厂辅机设备有进行供电母线切换的需要，在母线切换过程中，被切换的辅机设备往往产生短暂的主电源完全失电现象。大部分进口变频器在发生主电源失电时只能停机，少量进口变频器虽然不会立即停机，但也只能坚持5个周波（仅20ms），实际上许多母线切换过程并不能在20ms的时间内完成。HARSVERT-A系列变频器经过设计改进，可以坚持3秒内不停机，则完全可以满足母线切换的需要。