变频器简单应用实例，变频器相关知识
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|什么是变频器？
变频器是一种功率控制设备，利用功率半导体器件的开/关功能将工业频率功率转换为另一个频率。
可分为AC-AC变频器和AC-DC-AC变频器。
AC-AC变频器可以直接将交流电变换为可变频率、可变电压的交流电。
AC-DC-AC变频器首先通过整流器将交流电整流为直流电，然后通过逆变器将直流电转换为可变频率和电压的交流电。
变频器配置：
变频器由主回路和控制回路两部分组成。主电路由三个主要部分组成：整流器、滤波器、逆变器。控制回路由单片机、驱动电路、光电隔离电路组成。
变频技术是为了应对交流电机无级调速的需要而诞生的。 【从SCR（晶闸管）到如今的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）】随着电力电子器件的发展，功率变换技术不断发展，脉宽调制变频变速理论（PWM-VVVF）日趋成熟。
变频调速原理：
三相异步电动机的转速为：n=n0(1-s)
其中：n0=60f/p，这是同步转速
因此，n=60f(1-s)/p
更改电机中的极对数(p)。
改变电机滑差。
转子串联电阻调速，转子串联调速。
这是改变电机电源频率（f）的变频调速。
根据三相异步电动机的公式：
E=4.44f1KN
f1——电机频率。
每相绕组的匝数为N。
-电机气隙磁通。
K——与绕组有关的常数。
=E/(4.44KNf1)=K(E/f1)K(U/f1)
变频调速控制
变频调速优点：
变频调速具有以下主要优点：
1、调速范围宽，异步电机可从0~100%无级调速（加速时间、减速时间可调）。
2、启动电流小，但启动扭矩大。
3、启动平稳，消除机械冲击，保护机械设备。
4.具有电机保护功能，降低电机维护成本。
5. 在适当的条件下可显着节省电力。
常用低压变频器特点介绍：
保护功能齐全（自保护和负载保护）：
基本接线：
逆变器寿命：
逆变器虽然是固定设备，但有滤波电容、冷却风扇等易损件，定期维护和更新，使用寿命可达10年以上。
变频器调速省电原理：
虽然变频器是节能产品，但变频器本身并不省电，相反还消耗电能。
变频器的节电效果完全取决于电机负载的运行状况。您需要调整速度以节省电量。
示例：离心泵的特性
减少操作（Q1-Q2）：
调节出口阀时泵工作点的变化：
减少操作（Q1-Q2）：
调速过程中泵工作点的变化：
阀门与调速能耗对比：
根据离心泵的轴输出公式，P=kQH/
公式：P——泵工况点的轴功率，kW
Q——工况点流量，m3/s
H——工作点水头，m
——介质密度，kg/m3
——工况点泵效率，%
求泵在b点和c点运行的轴功率和功率损失P。
P=Pb-PckQ2(Hb-Hc)/
什么是高压逆变器？
一般输出3KV至13.8KV电压的逆变器称为高压逆变器。
国外称为中压逆变器，国内主要称为高压逆变器，与低压逆变器相对。
常用高压逆变器的分类：
按输出电压模式分：
高高型：逆变器输出无升压变压器
High-Low-High 型：低压逆变器，根据中间环节的类型执行降压和升压过程
电压源：中间直流环节是电容器
电流源：中间直流环节是一个电感
按逆变电路的结构类型分：
3级（中点钳位）
GTO/SGCT电流源逆变器
电源单元电压系列配置
某品牌高压变频器结构图：
几种调速方法的比较：
变频器散热及旁路：
二级结构图：
控制电源：
1、外接电源UPS
2. UPS 面板
风扇功率：
恍惚扇
电压、电流检测：
变频器控制信号：
逆变器输出：
外部信号输入
单元与主板通讯方式：
电源单元散热方法：
水平冷却：
垂直冷却：
垂直通风散热技术风道小，散热风扇利用率高，散热效果好。
电解电容置于风道内，散热良好，寿命显着延长。
结构设计简单合理，整体运输方便。
逆变器冷却方式：
方式一：室外冷风-变频器-热风-风道至室外
特征：
1）结构简单，维护方便（请定期清洗过滤器）。
2）成本低，散热效果好。
3）运行的稳定性取决于周围环境，但以环境较好、灰尘少的情况为宜。
方式二：室外冷风-变频器-热风-室内-室外
优点：管道系统或空调无需额外费用。非常适合北方冬天。
缺点：散热受外界温度影响较大，过热容易导致逆变器停机。
方法三：室内密闭室内空调制冷——室内冷风——变频器——热风——室内。
优点：由于室内外空气不直接循环，容易保持室内环境清洁并提供冗余空调。
缺点：空调的可靠性影响变频器的稳定运行，导致空调成本高，运行成本高。
方式四：室内冷风-逆变器-热风-空气-水冷散热器-冷风-室内
1）冷却效果好，降低设备运行成本，设备寿命长，故障率低，性能可靠。
逆变旁路模式：
(1) 1对1手动刀闸旁路解决方案
(2)一对一自动接触器旁路方式
(3) 1对2手动刀闸旁路方案
(4)1对2自动旁路方案
同步切换（电机软启动）
自动旁路与手动旁路对比：
变频器节能原理：
交流异步电机：
F：电机输入电源频率
P：是异步电机的极对数。
N：电机拖动负载的速度
S：滑差（正常：0至0.05）
对于平方律扭矩负载，例如风扇和泵，电机的输出功率与电机速度的立方成正比。
风机或水泵的负载一般称为平方扭矩负载，其中扭矩与速度的平方成关系，其输出为扭矩乘以速度，即输出与速度的立方。这是风机、水泵采用变频调速后，节能的基本原理。
学期：
平方扭矩负载：在各种风机、水泵、油泵中，叶轮旋转时，在一定转速范围内，空气或液体所施加的阻力，近似与转速n的平方成正比。随着转速降低，扭矩随转速的平方降低。该负载所需的功率与速度的立方成正比。
恒转矩负载：负载转矩TL与转速n无关，在任何转速下TL始终恒定或基本不变。例如，输送机、搅拌机、挤出机等摩擦载荷，起重机、卷扬机等势能载荷都属于恒扭矩载荷。
恒功率负载：塑料薄膜生产中的机床主轴、轧机、造纸机、卷取机和开卷机所需的扭矩一般与转速成反比。这就是所谓的恒功率负载。
变频与工频：
变频是指电机，这里的变频泵是指由变频电机驱动的泵。
变频是指频率可以调节，变频电机可以调节速度，而工频电机日常使用频率为50Hz，不能调节速度。
变频泵可以调节流量，而工频泵流量恒定，无法调节。
工频是指我国的工频为50Hz，是一个常数。
选择逆变器时，您需要决定：
1）散热问题：逆变器因内部损耗而产生热量。主电路约占变频器各部分损耗的98%，控制电路占2%。为保证变频器正常可靠运行，需要对变频器进行冷却。通常，风扇用于散热。变频器内置风扇可以带走变频器箱内的热量。如果风扇不能正常工作，必须立即停止变频器。大功率逆变器还需要在控制柜内加装风扇。控制柜的风道应设计合理，所有进风口均应设有防尘网。保证排风顺畅，避免机柜内产生涡流和固定场所积聚灰尘。 根据变频器说明书中规定的通风量选择合适的风扇。 安装风扇时，请注意抗冲击问题。
2）电磁干扰问题：
一、由于变频器在运行时进行整流、变频，对周围产生大量的干扰电磁波，这些高频电磁波对周围的设备、仪表造成一定的干扰，并产生高次谐波.马苏。高次谐波通过电源回路渗透整个电网并影响其他设备。如果变频器的功率很大，占整个系统的25%以上，就需要考虑对控制电源的干扰对策。
二、如果系统中存在高频冲击负载，如电焊机或电镀电源等，逆变器本身就会受到干扰保护，所以必须考虑整个系统的电能质量。
变频器接线规范：
信号线和电源线必须分开走线。使用模拟信号远程控制逆变器时，请将控制逆变器的信号线连接至强电，以减少模拟信号对逆变器及其他设备的干扰。各回路（主回路和顺序控制回路）分开接线。请保持至少30厘米的距离。即使在控制面板内也必须遵守这些接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。
信号线和电源线必须放置在单独的金属管或金属软管中。如果连接PLC和变频器的信号线没有放置在金属管内，则容易受到变频器和外部设备的干扰。由于没有内置电抗器，逆变器输入输出级的电源线会受到外界的强烈干扰，因此一定要保护好信号线所在的金属管和金属软管。要将信号线与电源线完全分开，请将信号线延伸到逆变器的控制端子上。
1）模拟控制信号线采用双屏蔽线，线材规格为0.75mm2。接线时，应将电缆外皮剥得尽可能短（约57毫米），并用绝缘胶带将屏蔽线包好，防止与其他装置或装置接触。造成干扰。
2) 为了提高接线的简单性和可靠性，我们建议信号线使用压接条端子。
变频器运行及相关参数设置：
变频器的设置参数较多，每个参数都有一定的选择范围，在使用过程中，经常会因个别参数设置不当而导致变频器不能正常工作。
控制方式：速度控制、扭矩控制、PID控制或其他方式。采用控制方法后，一般需要根据控制精度进行静态或动态辨识。
最低工作频率：电机运行的最低速度。当电机低速运行时，散热性能会很差。如果电机长时间低速运行，可能会出现故障。烧完。此外，在低速时，电缆中的电流也会增加，导致电缆发热。
最大工作频率：典型变频器的最大频率为60Hz，有的达到400Hz。频率越高，电机旋转速度越快。在普通电机中，轴承不能长时间以过高的速度旋转。电机转子能够承受这样的离心力。
载波频率：载波频率设置越高，高次谐波成分越高，受电缆长度、电机发热、电缆发热、变频器发热等影响较大。
电机参数：变频器设置电机的功率、电流、电压、转速、最高频率等参数。这些参数可以直接从电机铭牌上获得。
跳频：控制压缩机时必须避开压缩机喘振点，因为在某些频率点可能会发生共振，特别是当整个设备相对较高时。