1．變頻器常見品牌的介紹

我國自20世紀(jì)80年代引進(jìn)交流變頻器技術(shù)，經(jīng)20多年的發(fā)展，在應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛應(yīng)用水平也得到了很大提高，變頻器自身也經(jīng)歷了幾番更新?lián)Q代。當(dāng)前市場(chǎng)上流行的變頻器品牌，不僅有早期的“富士”、“安川”、“三菱”、“三墾”、“日立”、“東芝”等日本產(chǎn)品與德國西門子公司的“SIEMENS”系列產(chǎn)品，歐、美的一些大公司也相繼登陸中國市場(chǎng)．而且占據(jù)相當(dāng)大的一部分市場(chǎng)份額，例如施耐德、ABB、丹佛斯、羅克韋爾(A- B)、KEB（科比）等公司。我國港臺(tái)地區(qū)的品牌有“普傳”、“臺(tái)安”、“臺(tái)達(dá)”、“愛德利”等，我國大陸的變頻器產(chǎn)業(yè)也蓬勃興起，如深圳的“華為”、山東的“惠豐”以及“安邦信”、“森蘭”、“佳靈”等?，F(xiàn)在市場(chǎng)上各種品牌的變頻器琳瑯滿目，性能檔次各不相同，操作系統(tǒng)也不一樣。一般來說，歐美國家的產(chǎn)品以性能先進(jìn)、可靠性好、適應(yīng)性強(qiáng)而著稱；日本產(chǎn)品以外形小巧、功能多而見長；港臺(tái)地區(qū)及國產(chǎn)的品牌，則以符合國情、功能簡(jiǎn)單實(shí)用、具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)在變頻器市場(chǎng)中占有一席之地。作為目前的主流機(jī)型，例如富士FRN - G9s/P9s系列，三菱FRA540/FR - F540系列，西門子MM4系列，安川VS 616G5系列，三墾SAMCO i/iP系列等，這些變頻器在功能、操作、維護(hù)及應(yīng)用注意事項(xiàng)等方面相差不多。

 2．變頻器參數(shù)應(yīng)用知識(shí)

大多數(shù)變頻器的產(chǎn)品說明書中都給出了額定電流、可配用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量三個(gè)主要參數(shù)，變頻器廠商通常根據(jù)本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出后兩項(xiàng)參數(shù)，不能確切表達(dá)變頻器實(shí)際的帶負(fù)載能力，只有額定電流是能反映通用變頻器負(fù)載能力的關(guān)鍵參數(shù)。因此，以電動(dòng)機(jī)的額定電流不超過通用變頻器的額定電流為依據(jù)是選擇變頻器容量的基本原則，電動(dòng)機(jī)的額定功率只能作為參考。

變頻器生產(chǎn)廠商所提供的產(chǎn)品樣本，是向用戶介紹其產(chǎn)品的殺列型號(hào)、功能特點(diǎn)以及性能指標(biāo)。應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握并利用所提供的信息進(jìn)行比較、篩選，選擇出最適用的變頻器。這些信息應(yīng)該包括以下的內(nèi)容：

(1)型號(hào)。變頻器的型號(hào)都是生產(chǎn)廠商自定的產(chǎn)品系列名稱，無特定意義，一般包括電壓級(jí)別和標(biāo)準(zhǔn)可適配電動(dòng)機(jī)容量，可作為選擇變頻器的參考。

(2)電壓級(jí)別。根據(jù)各國的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或不同用途，其電壓級(jí)別也各不相同，選擇變頻器時(shí)首先應(yīng)該注意其電壓級(jí)別是否與輸入電源和所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的電壓級(jí)別相適應(yīng)。通用變頻器的電壓級(jí)別分為200V和400V級(jí)兩種，用于特殊用途的還有500、600、3000V級(jí)等。一般是以適用電壓范圍給出，例如200V級(jí)給出180～220V[200×(1±10%)V]，400V級(jí)給出360～440V[400×(1±10%)V]等，在這一技術(shù)數(shù)據(jù)中均對(duì)電源電壓的波動(dòng)范圍作出規(guī)定。如果電源電壓過高，會(huì)對(duì)變頻器中的部件如整流模塊、電解電容、逆變模塊、開關(guān)電源等造成損害；若電源電壓過低，容易引起CPU工作異常，逆變器驅(qū)動(dòng)功率不足，管壓降增加，損耗加大而造成逆變模塊永久性損壞。因此電壓過高、過低對(duì)變頻器均是有害的。

(3)最大適配電動(dòng)機(jī)功率。通用變頻器的最大適配電動(dòng)機(jī)功率(kW)歿對(duì)應(yīng)的額定輸出電流( A)是以4極普通異步電動(dòng)機(jī)為對(duì)象制訂的。6極以上電動(dòng)機(jī)和變極電動(dòng)機(jī)等特殊電動(dòng)機(jī)的額定電流大于4極普通異步電動(dòng)機(jī)，因此，在驅(qū)動(dòng)4極以上電動(dòng)機(jī)及特殊電動(dòng)機(jī)時(shí)，不能僅依據(jù)功率指標(biāo)選擇變頻器，要考慮通用變頻器的額定輸出電流是否滿足所選用的電動(dòng)機(jī)的額定電流。

(4)額定輸出指標(biāo)。通用變頻器的額定輸出指標(biāo)有額定功率，額定輸入、輸出電壓，額定輸出電流，額定輸出頻率和短時(shí)過載能力等。其中額定功率為通用變頻器在額定輸出電流下的三相視在輸出功率；額定輸出電壓是變頻器在額定輸入條件下，以額定容量輸出時(shí)，可連續(xù)輸出的電壓；額定輸出電流則是通用變頻器在額定輸入條件下，變頻器可承受的最大電流。

(5)瞬時(shí)過載能力。通用變頻器的電流瞬時(shí)過載能力常設(shè)計(jì)成150%額定電流1min或1.2倍額定電流1min。與異步電動(dòng)機(jī)相比，變頻器過載能力較小，這主要是由于主回路半導(dǎo)體器件過載能力小。例如，400V、10kW、4極異步電動(dòng)機(jī)的額定輸出電流為32A，若用通用變頻器拖動(dòng)，通用變頻器可允許短時(shí)最大輸出電流為32A×1.5=48A (150%，Imin)，如果瞬時(shí)負(fù)載超過了變頻器的過載耐量，即使變頻器與電動(dòng)杌的額定容量相符，也應(yīng)該選擇大一檔的通用變頻器。

(6)電源。通用變頻器對(duì)電源的要求主要有輸入電源電壓、頻率、允許電壓波動(dòng)范圍、允許電壓不平衡度和允許頻率波動(dòng)范圍等。其中輸入電源電壓指標(biāo)包括輸入電源的相數(shù)，如三相、380V、+10%～15%，相間不平衡度≤2%、50×(1±5%)Hz；允許電壓波動(dòng)范圍和允許頻率波動(dòng)范圍為額定輸入電壓幅值和頻率的允許波動(dòng)的范圍。也有的變頻器對(duì)電源電壓指標(biāo)給出的是一個(gè)允許輸入電壓的范圍，如200～240V和380～480V等。

(7)效率。變頻器效率是指綜合效率，即變頻器本身的效率與電動(dòng)機(jī)的效率的乘積，也即電動(dòng)機(jī)的輸出功率與電網(wǎng)輸入的有功功率之比。變頻器的綜合效率與負(fù)載及運(yùn)行頻率有關(guān)，在電動(dòng)機(jī)負(fù)載超過75%且運(yùn)行頻率在40Hz以上時(shí)，變頻器本身的效率可達(dá)到95%以上，綜合效率也可達(dá)85%以上，對(duì)于高壓大功率變頻器，其系統(tǒng)效率可達(dá)96%以上。

(8)功率因數(shù)。變頻器的功率因數(shù)是指整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，它不僅與電壓和電流之間的相位差有關(guān)，還與電流基波含量有關(guān)，在基頻和滿載下運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)一般不會(huì)小于電動(dòng)機(jī)滿載工頻運(yùn)行的功率因數(shù)，所以一般可不予考慮。電動(dòng)機(jī)本身的功率因數(shù)一般在0.7～0. 96之間，容量大、極對(duì)數(shù)少些的電動(dòng)機(jī)，功率因數(shù)大；容量小、極對(duì)數(shù)多的電動(dòng)機(jī)，功率因數(shù)也小。整個(gè)系統(tǒng)昀功率因數(shù)又與系統(tǒng)的負(fù)載情況有關(guān)，輕載時(shí)小，滿載時(shí)大；低速時(shí)小，高速時(shí)大。通常為改善功率因數(shù)要加裝直流電抗器，實(shí)際上是為了降低網(wǎng)側(cè)輸入電流的畸變率，減小諧波無功功率，因而也提高了整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)。

(9)變頻器的主要控制特性。變頻器控制特性的參數(shù)比較多，通常包括以下內(nèi)容。

1)變頻器運(yùn)行控制方式。變頻器運(yùn)行控制方式非常重要，它是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，針對(duì)被拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的自身特性、負(fù)載特性以及運(yùn)轉(zhuǎn)速度的要求，控制變頻器輸出電壓（電流）和頻率的方式。一般可分為U/f、控制方式、轉(zhuǎn)差頻率控制方式、矢量控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式。新型的通用變頻器還派生了多種用途的U/f控制方式，如西門子MM440變頻器就有多種運(yùn)行控制方式，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，現(xiàn)以MM440變頻器為典型，將各種控制方式簡(jiǎn)要說明如下。

a)線性U/f控制方式。設(shè)定時(shí)，P1300=0。線性U/f控制方式可用于降轉(zhuǎn)矩和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

b)帶磁通電流控制(FCC)的線性U/f控制方式。設(shè)定時(shí)，P1300=1。該控制方式可用于提高電動(dòng)機(jī)的效率和改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

c)拋物線二次方特性U/f控制方式。設(shè)定時(shí)，P1300=2。該方式可用于平方降轉(zhuǎn)矩員載，獲得較理想的工作特性，如風(fēng)機(jī)、水泵控制等。

d)帶節(jié)能運(yùn)行方式的線性U/F控制方式。設(shè)定時(shí)，P1300=4。該控制方式的特點(diǎn)是變頻器可以自動(dòng)搜尋并運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)功率損耗最小點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能的目的。

e)紡織機(jī)械的U/f控制方式。設(shè)定時(shí)，P1300=5。該控制方式設(shè)有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償或諧振阻尼功能。電流最大值隨電壓變化而變化，而不跟隨頻率變化。

f)用于紡織機(jī)械的帶FCC功能的U/f控制方式。設(shè)定時(shí)P1300=6。該控制方式是帶磁通電流控制(FCC)的線性U/f控制方式和紡織機(jī)械的U/f控制方式的組合控制方式，設(shè)有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償或諧振阻尼功能，可提高電動(dòng)機(jī)的效率，改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

g)與電壓設(shè)定值無關(guān)的U/f控制方式。設(shè)定時(shí)，P1300=19。電壓設(shè)定值可以由參數(shù)P1330給定，此時(shí)與斜坡函數(shù)發(fā)生器頻率無關(guān)。

h)無傳感器矢量控制。設(shè)定時(shí)，P1300=20。該控制方式的特點(diǎn)是，用固有的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行控制，低頻運(yùn)行轉(zhuǎn)矩大、瞬態(tài)響應(yīng)快、速度控制穩(wěn)定。

i)無傳感器矢量轉(zhuǎn)矩控制。設(shè)定時(shí)，P1300=22。該控制方式的特點(diǎn)是變頻器可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩?？梢酝ㄟ^設(shè)定轉(zhuǎn)矩給定值，使變頻器輸出轉(zhuǎn)矩維持在設(shè)定值。

j)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制。在異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)差也會(huì)同時(shí)發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之變化。所謂轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制，指不需要速度反饋而在負(fù)載大小發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)依然保持原恒定的轉(zhuǎn)速，若負(fù)載增大而使轉(zhuǎn)速降低，設(shè)定的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償頻率加上原設(shè)定的運(yùn)行頻率，使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)原先的轉(zhuǎn)速；若負(fù)載減小，則與上述動(dòng)作相反，使增大的轉(zhuǎn)速降低，保持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的恒定。

2)頻率特性，變頻器的頻率特性通常包括以下內(nèi)容。

a)輸出頻率范圍。指通用變頻器可控制的輸出頻率范圍，最低的起動(dòng)頻率一般為0. IHz，最高頻率則因變頻器性能指標(biāo)不同而不同，一般為400Hz，有的機(jī)型是650Hz。輸出頻率再高就屬于高頻變頻器的范圍。

b)設(shè)定頻率分辨率。頻率分辨率即可分辨的最小頻率值。在數(shù)字化通用變頻器中，若通過外部模擬信號(hào)0-10V或4～20mA對(duì)頻率進(jìn)行設(shè)定，其分辨率由內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器決定，若以數(shù)字信號(hào)進(jìn)行設(shè)定，其分辨率由輸入信號(hào)的數(shù)字位數(shù)決定。模擬設(shè)定分辨率可達(dá)到1/3000，面板操作設(shè)定分辨率可達(dá)到0.01Hz。有的變頻器還有對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行偏置調(diào)整、增益調(diào)整、上下限調(diào)整等功能。對(duì)需要較高控制精度的場(chǎng)合，還可通過可選件解浹。有的變頻器可選用數(shù)字(BCD碼、二進(jìn)制碼)輸入及RS232C/RS485串行通信信號(hào)輸入模塊。

c)輸出頻率精度。輸出頻率精度為輸出頻率根據(jù)運(yùn)行條件改變而變化的程度。輸出頻率精度一頻率變動(dòng)值／最高頻率×100%，通常這種變動(dòng)都是由于溫度變化或漂移引起的。當(dāng)模擬設(shè)定時(shí)，輸出頻率精度為±0. 2%以下；當(dāng)數(shù)字設(shè)定時(shí)，輸出頻率精度為±0.01%以下。

3) U/f特性。U/f特性是在頻率可變化范圍內(nèi)，通用變頻器輸出電壓與頻率的比。一般的通用變頻器可以在基本頻率和最高頻率時(shí)分別設(shè)定輸出電壓，通常給出電壓范圍，如400V級(jí)輸入，160～480V。

4)轉(zhuǎn)矩特性。由變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，其溫升比使用工頻電源時(shí)略高。在低速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)冷卻效果下降，允許的輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)下降。變頻器的轉(zhuǎn)矩特性通常包括以下內(nèi)容。

a)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。對(duì)應(yīng)于0Hz時(shí)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，通常給出0.5Hz時(shí)最大輸出轉(zhuǎn)矩的百分?jǐn)?shù)，如0. 5Hz、200%。

b)轉(zhuǎn)矩提升。由變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，在低頻區(qū)會(huì)欠勵(lì)磁，為了順利起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的欠勵(lì)磁，使低頻運(yùn)行時(shí)減小的轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)，轉(zhuǎn)矩提升功能通常是可設(shè)定或自整定。

c)轉(zhuǎn)矩限制。通常在產(chǎn)品說明書中說明轉(zhuǎn)短限制功能的特性，如當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，轉(zhuǎn)矩限制功能將自動(dòng)調(diào)整輸出頻率，防止變頻器過電流跳閘。轉(zhuǎn)矩限制功能通常可設(shè)定，并可用觸點(diǎn)輸入信號(hào)選擇。

5) PID控制。通常在產(chǎn)品說明書中說明PID控制功能的控制信號(hào)及反饋信號(hào)的類型及設(shè)定值，如鍵盤面板設(shè)定，電壓輸入DC O～I(xiàn)OV，電流輸入DC 4～20mA，多段速設(shè)定，串行通信接口鏈接設(shè)定RS485，設(shè)定頻率／最高頻率×100%，反饋信號(hào)O～I(xiàn)OV、4—20 mA或20～4mA等。

6)調(diào)速比。調(diào)速比是上限頻率(如50Hz)與可以達(dá)到的最低運(yùn)行頻率(如0.5 Hz)之比。最低頻率所對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱值，如轉(zhuǎn)矩性能、溫速精度、速度響應(yīng)等應(yīng)能滿足運(yùn)行要求。如最低頻率是0. 5Hz，上限頻率為50Hz，則調(diào)速比為100：1。調(diào)速比間接表達(dá)了通用變頻器的低頻、性能和速度控制精度。

7)制動(dòng)方式。采用通用變頻器控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以進(jìn)行電氣制動(dòng)。通用變頻器的電氣制動(dòng)分為內(nèi)部制動(dòng)和外部制動(dòng)，內(nèi)部制動(dòng)一般有交流制動(dòng)和直流制動(dòng)，外部制動(dòng)有制動(dòng)電阻制動(dòng)和電源回饋制動(dòng)。