变频器的发展水平是由电力电子技术.电机控制方式以及自动化控制水平三个方面决定的。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显得尤为重要.而得到迅猛的发展。
一.变频器的选择方法及注意事项
由于国产厂家制造变频器历史比较短.技术积累相对较少.所以变频器的正确选择对于控制系统的正常运行显得是非常关键的,选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性和适用场合。
1.1、变频器的选择方法。
通用变频器的选择包括变频器的型式选择和容量选择两个方面。其总的原则是首先保证可靠地实现工艺要求,再尽可能节省资金。变频器类型的选择要根据负载的要求进行。对于风机,泵类等平方转矩.低速下负载转矩较小,通常可选择普通功能型的变频器。对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械采用具有转矩控制功能的高功能型变频器则是比较理想的。因为这种变频器低速转矩大,静态机械特性硬度大.不怕负载冲击,具有挖土机特性。为了实现大调速比的恒转矩调速.常采用加大变频器容量的办法。对于要求精度高、动态性能好、响应快的生产机械(如造纸机械.轧钢机等J.应采用矢量控制高功能型通用变频器。大多数变频器容量可从三个角度表述:额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项.变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出,或随变频器输出电压而降低.都很难确切表达变频器的能力。选择变频器时.只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。需要着重指出的是,确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数.例如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼形异步电动机额定电流.;台金工业常用的电动机不仅额定电流大很多,同时它允许短时处于堵转工作状态,且传动大多是多电动机传动。应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。
1.2、注意事项。
由于变频器的类型很多,用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时因注意以下几点注意事项:
(1)单相电动机不适用变频器驱动。
(2)选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波,会造成电动机的功率因数和效率都会变坏。因此.用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较.电动机的电流增加1 o%而温升增加约20%。所以在选择电动机和变频器时.应考虑到这种情况.适当留有裕量,以防止温升过高.影响电动机的使用寿命。
(3)当变频器用于控制并联的几台电机时.一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值.要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下.变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。
(4)使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此.不要超过最高转速容许值。
(5)选择变频器时,一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘.水汽会影响变频器的长久运行。驱动防爆电动机时.变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。
二.发展趋势
由于变频器在空调、电梯、冶金.机械等行业的广泛应用,变频器的发展迅速。从空气动力研究用的变频控制器到潜艇船舶用的变频螺旋桨控制器。从风机水泵用的变频器到家用中央空调变频控制器。据机械信息研究院的统计,2000年,中国变频器市场容量接近30亿元。其中日本.欧美品牌占据主导地位.但国内生产商经过近几年的高速发展,业已占领了很大一部分低端市场。目前变频器的国内电机配比率仍低于1%.潜在市场巨大.国内变频器市场在未来的5年~10年内仍将保持高速发展。电力电子技术的发展,广阔的市场需求.在城市无功补偿、城市电网稳压.有源滤波.直流输电系统.柔性输电系统.地铁与轻轨.电动汽车、风力发电,大功率储能……通过这场电力电子领域的革命来带动各行业的发展,更方便地服务于社会.使人类对电能的变换与控制进入一个随心所欲的新时代。市场的需求.变频器产业可能会像汽车产业一样成为主要产业.成为国家工业支柱及命脉。然而这个市场并不是现成的,需要人们去开发。目前,大部分人甚至还没有认识到通过变频器技术到底可以实现些什么。因此我们需要不断开拓市场.找出最需要这种技术的地方,并适当地进行应用。预计未来将会出现很多由风险资金和企业家投资的企业来加入变频器产业的发展,百家争鸣群雄争霸的局面将会继续,但历史规律将会注定只有不断创新拥有核心技术的企业才能立于不败之地。