變頻器在我國的發(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)來說，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，又造成油溫過高，電機(jī)噪音過大，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)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(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，如過流、過壓、過載保護(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;通過改變晶體管的導(dǎo)通時(shí)間來改變出口頻率;逆變器是通過改變晶體管的導(dǎo)通順序來改變電機(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)過電流保護(hù)、過電壓、輸出短路、輸出接地故障、瞬間失電故障、欠壓保護(hù)、主電路元器件過熱故障、制動(dòng)元件故障、過載;電機(jī)的過熱保護(hù)過載保護(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)速越來越顯得重要。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程的大電流和大沖擊歷來是個(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^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載能力來表示;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，沒有辦法，經(jīng)多位的一致認(rèn)為，只能將親愛的變頻器移出電柜（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！??！