變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法

變頻器輸出電壓的波形是正弦波不?那肯定不是，變頻器輸出電壓的波形是一系列的脈沖波，但這一些列的脈沖波接入電機，所產生的電流波形卻像極了正弦波，可以說，與接入正弦波電壓所產生的效果幾乎是一樣的。

其實，這就確定了變頻的意義，不但頻率可以改變，達到改變電機轉速的目的，而且還可以讓電機正常的工作，這無不集結了人類的聰明與智慧，本人愚拙，也只能發(fā)此感嘆!

脈沖波是如何產生的哪?毫無疑問，是由三相六只IGBT交替開通、關斷所產生的。那么，六只IGBT又是如何實現(xiàn)交替導通、截止的哪?那肯定是由IGBT的驅動電路來完成的。那么，六只IGBT的驅動電路是受誰控制的哪?那肯定是由主控電路(CPU)控制的!CPU要根據用戶給定的頻率信號和控制方式，實時地計算，進行正弦脈寬調制(SPWM)。

那么，SPWM又是如何調制的哪?所謂正弦脈寬調制，就是脈寬與占空比按正弦規(guī)律變化，脈寬就是脈沖時間的長短，可以是正脈沖，也可以是負脈沖，而占空比就是脈寬與周期的比值，是在一個周期內脈寬所占周期的百分比。在下圖中，就是tp與tc的比值。

要進行正弦脈寬調制的關鍵是如何確定上升沿與下降沿的精準時刻。

變頻器在進行正弦脈寬調制時，各脈沖的上升沿與下降沿時刻是由正弦波和等邊三角波的交點來決定的。

這是在半個周期內的調制出來的波形。等邊三角波是由三角波發(fā)生器產生的，它就是變頻器的載波，它的頻率就是載波頻率。載波的振幅值決定了脈沖的高度，載波頻率則決定了每半個周期內脈沖的個數。

正弦波是調制波，由正弦波發(fā)生器產生，它的頻率就是變頻器的給定頻率，幅值由壓頻比(V/F)及給定頻率確定。

由以上可知，正弦脈寬調制的脈沖序列是調制波(正弦波)調制載波(三角波)的結果。而CPU的工作就是實時計算出各脈沖的上升沿和下降沿精準時刻。

到這應該會有“柳暗花明又一村”的感覺，CPU輸出的，只是高低電平的事，而這個高低電平就決定了IGBT的開通與關斷，IGBT的開通與關斷則成就了變頻器輸出等同于按正弦規(guī)律變化的脈沖波。

同一橋臂的上、下兩個IGBT總是交替導通的，上半橋導通，則下半橋截止，反之亦然。而同一相所產生的脈沖序列就作為IGBT開通、關斷的控制信號，上半橋，正脈沖導通，負脈沖截止，下半橋，負脈沖導通，正脈沖截止。

變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

變頻器控制原理圖設計分析：

1)首先確認變頻器的安裝環(huán)境;

I. 工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。II.環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現(xiàn)結露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。III.腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。IV. 振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F(xiàn)這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。V. 電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統(tǒng)，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導致控制單元失靈或損壞。

2)變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法;

I.變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。II.控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。III. 電機電纜應獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。IV.與變頻器有關的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜(其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔)或遵從變頻器的用戶手冊。

3)變頻器控制原理圖;

I. 主回路：電抗器的作用是防止變頻器產生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網從而影響其他的受電設備，需要根據變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器;濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照變頻器的容量進行選擇?？梢杂米冾l器本身的過載保護代替熱繼電器?！I.控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。

4)變頻器的接地;

變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力設備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。

常見故障分析：

1) 過流故障：過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。2)過載故障：過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器;如后者則要對生產機械進行檢修。3)欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。