變頻器在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)是：驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化因此我國(guó)要想在注塑機(jī)方面有更大的作為，變頻器的研發(fā)與技術(shù)更新是不可或缺的！

對(duì)于塑料制品行業(yè)來(lái)說(shuō)，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一：目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動(dòng)注塑機(jī)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在注塑的生產(chǎn)周期過(guò)程中，注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力。液壓系統(tǒng)的負(fù)荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。集萃塑料總結(jié)這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過(guò)高，電機(jī)噪音過(guò)大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)中，用戶油泵電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置在注塑機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)于減少能源浪費(fèi)、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

變頻器

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

變頻器在電機(jī)啟動(dòng)與調(diào)速中的應(yīng)用淺析

變頻器的容量選擇也不是一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題，不能僅僅以電動(dòng)機(jī)的容量為準(zhǔn)。特別是對(duì)變頻器產(chǎn)生的高次諧波的干擾問(wèn)題以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的危害要引起重視，對(duì)變頻器產(chǎn)生的不可避免的電路干擾，盡管難以消除，采用適當(dāng)?shù)难b置也是可以抑制的。

隨著現(xiàn)代大功率電子技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)調(diào)速用的變頻器的性能日新月異，調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、功率因數(shù)高、操作方便且便于同其他設(shè)備接口等一系列優(yōu)點(diǎn)，使變頻器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

但是，由于變頻技術(shù)發(fā)展快，知識(shí)含量高、技術(shù)復(fù)雜，如何用好變頻器，僅靠知道簡(jiǎn)單的安裝接線，而不了解變頻器的原理及其應(yīng)用技巧，將很難用好變頻器。

現(xiàn)在，很多大型機(jī)械的驅(qū)動(dòng)用到了變頻器，變頻器的使用及維護(hù)己經(jīng)顯得越來(lái)越重要了。

一、變頻器的工作原理變頻器主要由主電路和控制電路組成。主電路包括整流電路（工頻電源的交流電變換成直流電且對(duì)直流電進(jìn)行平滑濾波）和逆變電路（直流電變換成各種頻率的交流電）兩部分。控制電路完成對(duì)主電路的控制。

逆變器的工作原理有以下幾個(gè)要點(diǎn)：逆變器是變直流為交流的;逆變電路是整流電路的反版，正好相反;通過(guò)改變晶體管的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)改變出口頻率;逆變器是通過(guò)改變晶體管的導(dǎo)通順序來(lái)改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的。逆變器的容量受晶體管的容量所限制，這也是變頻技術(shù)的難點(diǎn)。

變頻器控制系統(tǒng)的理解比較復(fù)雜，因?yàn)樽冾l器的控制方式不同，導(dǎo)致輸出的性能也不一樣。

V/F控制常規(guī)的變頻控制方式，電壓與頻率的比率保持不便;簡(jiǎn)單磁通矢量控制是通過(guò)把變頻器的輸出電流進(jìn)行矢量計(jì)算劃分為勵(lì)磁電流和扭矩成分電流，然后調(diào)節(jié)電壓使產(chǎn)生的電機(jī)電流與負(fù)載扭矩匹配，從而改變扭矩特性;磁通矢量控制是通過(guò)矢量計(jì)算把變頻器的輸出電流劃分為勵(lì)磁電流和扭矩成分電流，然后調(diào)節(jié)電壓使產(chǎn)生的電機(jī)電流與負(fù)載扭矩匹配，從而改變扭矩特性及調(diào)速精度;矢量控制是由編碼器進(jìn)行速度檢測(cè)，且由數(shù)算來(lái)確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速差，從而確定電機(jī)的負(fù)載的。

在變頻器的控制電路中，另一個(gè)突出的功能是它的保護(hù)功能，這一點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用維護(hù)很重要。

變頻器具有多種保護(hù)功能，主要的保護(hù)類型有：變頻器的保護(hù)過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓、輸出短路、輸出接地故障、瞬間失電故障、欠壓保護(hù)、主電路元器件過(guò)熱故障、制動(dòng)元件故障、過(guò)載;電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)過(guò)載保護(hù)、外部熱繼電器動(dòng)作;以及其他保護(hù)連接錯(cuò)誤、存儲(chǔ)器故障、重試次數(shù)過(guò)多、CPU出錯(cuò)等。

報(bào)警功能包括：錯(cuò)誤操作狀態(tài)報(bào)警、保護(hù)功能預(yù)報(bào)警等電機(jī)直接工頻電源啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)的啟動(dòng)電流一般為額定電流的6―7倍，且電機(jī)的加速啟動(dòng)時(shí)間由負(fù)載特性決定如果變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工頻電源啟動(dòng)相似，進(jìn)行直接啟動(dòng)，而變頻器的容量與電機(jī)相同，由于變頻器的啟動(dòng)電流過(guò)大而使其出現(xiàn)故障。因此，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須在低頻率狀態(tài)啟動(dòng)，啟動(dòng)電流控制在額定電流的1.5倍左右理工研究與實(shí)踐當(dāng)變頻器接受啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，將輸出啟動(dòng)頻率而使電機(jī)產(chǎn)生啟動(dòng)扭矩。當(dāng)變頻器在啟動(dòng)頻率情況下，電機(jī)的啟動(dòng)扭矩大于負(fù)載的啟動(dòng)扭矩時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。變頻器的輸出頻率將逐步地增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也將增加直至穩(wěn)定。變頻器的啟動(dòng)、加速過(guò)程完成。

斷開變頻器啟動(dòng)信號(hào)或設(shè)定比輸出頻率低的頻率設(shè)定值，變頻器的輸出頻率根據(jù)設(shè)定的減速時(shí)間逐漸地減少。減速時(shí)，電機(jī)的速度要比與變頻器輸出頻率等效的同頻速度高，電機(jī)會(huì)像發(fā)電機(jī)一樣把能量返回變頻器，這個(gè)過(guò)程叫再生。通常電機(jī)工頻供電時(shí)，當(dāng)斷開交流接觸器后，電機(jī)靠負(fù)載扭矩的制動(dòng)力滑動(dòng)到停止;變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，斷開啟動(dòng)信號(hào)不會(huì)立即使電機(jī)滑動(dòng)停止，而按設(shè)定的減速時(shí)間減速到停止。

這兩個(gè)概念也是作為常識(shí)來(lái)理解的。變頻器是電源變流器，包含整流器電路和逆變器電路，這些電路都是消耗能量的電路。終有一個(gè)推算效率公式：總效率=變頻器效率x驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率變頻器損耗與電機(jī)損耗由于高次諧波的影響，總損耗要比工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)大。變頻器的功率因數(shù)不能用電壓與電流的簡(jiǎn)單比率來(lái)確定，主要是由于高次諧波的影響。研宄功率因數(shù)主要是針對(duì)電流的畸變而言的，改善功率因數(shù)就可以改善電流波形，同時(shí)抑制了高次諧波，減少了干擾。

二、三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與調(diào)速隨著電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，電機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速越來(lái)越顯得重要。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程的大電流和大沖擊歷來(lái)是個(gè)不安全因素，設(shè)計(jì)人員根據(jù)電機(jī)原理給出了一系列的軟啟動(dòng)方法。電動(dòng)機(jī)調(diào)速也一樣，也經(jīng)歷了一個(gè)從調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合調(diào)速等傳統(tǒng)方法到變頻調(diào)速的過(guò)程。

電機(jī)轉(zhuǎn)速不僅取決于負(fù)載扭矩，而且取決于電機(jī)的級(jí)數(shù)和供電頻率，F(xiàn)=PN/60，N為同步速度;帶有負(fù)載的電機(jī)轉(zhuǎn)速比電機(jī)的同步速低，轉(zhuǎn)差率表示差別程度;電機(jī)輸出扭矩不是固定不變的，是跟隨著負(fù)載扭矩變化的，電機(jī)轉(zhuǎn)速也是隨負(fù)載變化而變化;電機(jī)電流也是隨負(fù)載變化而變化的，空載電流一般為額定電流的50%，低轉(zhuǎn)速時(shí)電流較大;電機(jī)的額定扭矩不是電機(jī)的輸出扭矩，而是電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所允許的負(fù)載扭矩;2.變頻啟動(dòng)電機(jī)的情況變頻啟動(dòng)電機(jī)時(shí)為了減小啟動(dòng)電流，采用了低頻啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)扭矩也減小，這就是平緩啟動(dòng)。

變頻器啟動(dòng)要注意以下幾個(gè)概念：由于變頻器輸出加到電機(jī)上的電壓的波形，不是正弦波，而是畸波，所以，在額定扭矩下的電機(jī)電流比工頻是多出10%左右，同時(shí)電機(jī)溫度有提高;變頻器輸出的電壓要隨電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化而變化。因?yàn)橥ㄟ^(guò)變頻進(jìn)行電機(jī)調(diào)速，如電壓不變，電機(jī)的磁通就會(huì)增加（磁飽和）電機(jī)的電流就要增大，電機(jī)過(guò)熱，有可能燒毀。

所以為保持磁通為一常數(shù)，電壓要隨頻率的變化而變化;變頻器不能輸出高于供電電源的輸出電壓，所以在高頻時(shí)，輸出電壓是恒定的;引入標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的概念，也就是常說(shuō)的變頻電機(jī)，是專為變頻器設(shè)計(jì)的，標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)按理論可以在120HZ下運(yùn)行三、電動(dòng)機(jī)與變頻器的匹配首先，什么是變頻器的容量，可以從以下幾方面來(lái)理解：在電動(dòng)機(jī)提速或恒速時(shí)，變頻器的效能是輸出電流，也就是變頻器能夠給電機(jī)提供多少電流。變頻器這種輸出電流的效能可以由它的額定輸出電流或過(guò)載能力來(lái)表示;在電動(dòng)機(jī)減速運(yùn)行時(shí)，由于變頻器的減速操作使其驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)變成了發(fā)電機(jī)，能量的流動(dòng)是從電動(dòng)機(jī)流向變頻器，同變頻器提速和恒速運(yùn)行時(shí)相反。變頻器這時(shí)的作用是要消耗這些能量。減速時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載返回的部分能量由電動(dòng)機(jī)消耗，而其余部分則由變頻器來(lái)消耗。

另外，由于電動(dòng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)負(fù)載返回的能量會(huì)使變頻器的端電壓升高，當(dāng)電壓升高到一特定值時(shí)，就會(huì)又產(chǎn)生再生能量消耗或直接返回到供電電源側(cè)。

選擇變頻器容量時(shí)要注意：首先，變頻器的容量應(yīng)該與其驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的容量相匹配，另外，變頻器的選擇要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性、運(yùn)行方式等情況來(lái)決定。

然后，再具體的分析就是根據(jù)機(jī)械側(cè)要求的電機(jī)轉(zhuǎn)速、加速扭矩、減速扭矩、電機(jī)扭矩等，以及電機(jī)電流、電機(jī)的冷卻系數(shù)等檢驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)確定。其中，重點(diǎn)要適合啟動(dòng)時(shí)扭矩的要求，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)點(diǎn)要滿足電動(dòng)機(jī)輸出扭矩大于負(fù)載扭矩;加速過(guò)程的扭矩的要求，電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩必須小于電動(dòng)機(jī)加或減速時(shí)的所需負(fù)載扭矩;減速過(guò)程的再生制動(dòng)的要求（散熱）電機(jī)的溫升的要求，電機(jī)絕緣的等級(jí)等，變頻器的再生制動(dòng)扭矩由減速時(shí)的電動(dòng)機(jī)損耗和變頻器損耗來(lái)確定。這里，在變頻器的具體選擇中要注意以下幾點(diǎn)：為了增加變頻器的加速能力和啟動(dòng)扭矩，可以在變頻器的參數(shù)中加大它的扭矩提升值或增加變頻器的容量;為了增加變頻器的再生制動(dòng)扭矩，以改善變頻器的減速性能，可以采用增加變頻器的容量。

近期的一個(gè)項(xiàng)目中，電柜里安裝了15路PT100溫度變送器4路壓力，溫度線全部采用三芯屏蔽電纜，接地可靠（信號(hào)PE獨(dú)立接地）,1個(gè)變頻器，CPU226、模擬量模塊5只。

在實(shí)際調(diào)試中發(fā)現(xiàn)只要變頻器運(yùn)行，有兩路溫度模擬里上下波動(dòng)很大，關(guān)閉變頻器后溫度曲線很自然，心里想，干擾的源頭只能是變頻器了，沒(méi)有辦法，經(jīng)多位的一致認(rèn)為，只能將親愛(ài)的變頻器移出電柜（原本考慮在實(shí)際中能直觀的看到變頻器輸出頻率），安裝到風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的架子上后，效果十分明顯，溫度曲線很自然的在走屬于它的獨(dú)享之路。

總結(jié)：

1、論壇里關(guān)于信號(hào)干擾的帖子也很多，大家是否都在犯同樣的錯(cuò)，就是將變頻器安裝在含有模擬量出入的電柜里。（省事的辦法就直接安裝到負(fù)載現(xiàn)場(chǎng)，不必再犯重復(fù)的錯(cuò)誤。）

2、在使用變頻器時(shí)，要充分按照變頻器使用原則，則在變頻器的輸入與輸出端加上濾波器，防止其產(chǎn)生的高頻電磁波疊加在模擬量通道上。

3、測(cè)量線要全部采用屏蔽電纜，屏蔽再好兩端接地，不要與變頻器的接地線混合在一起。切記！！！