在变频器选型中应注意的事项与问题

变频器选型中的几个问题

摘 要 讨论了在变频器选型中应注意的事项与问题，从大中功率节能调速的合理电压等级、高性能调速系统中的矢量控制与直接转矩控制、有速度传感器及无速度传感器系统、矩阵式 变频器及其前景等几个方面详细展开。
关键词 合理电压等级,矢量控制,直接转矩控制,矩阵式变频器

1 引言
　　异步电动机变频调速技术已得到广泛的应用。 变频器的使用者在产品选型时经常提出如何合理应用及方案比较的问题，变频器的开发者在方案论证时也常提出产品定位及前景展望的问题。本文根据作者多年来在该领域中的体会，就下面几点谈谈自己的看法：①大中功率节能调速的合理电压等级。 ②高性能调速系统中的矢量控制和直接转矩控制。 ③有速度(位置)传感器和无速度(位置)传感器系统。①矩阵式变频器的前景

2 大中功率节能调速的合理电压等级
　　大部分大中功率风机和泵的功率在200～ 2000kW，采用变频调速可节约大量电能。现有的交 流电动机以200kW为分界线，200kw以下采用低压380V电源，200kw以上采用中压3kV、6kV和l0kV 电源。电力部门从减小线损的角度出发，希望提高供电电压。3kV已取消，6kV正在淘汰中，大力推行10kV，将来还可能提升至20kV。用户从简化配置的角度出发，很自然地提出要求，希望200kW以上的电动机和变压器也都采用10kV电压，然而这种要求技术上实现困难、经济上造价高，原因如下：
(1)10kV电动机从制造角度讲并不困难，但随着电压升高、绝缘等级提高，电动机重量和价格也增加，以YJ$系列四极560kW电动机为例， 380V重量3．6t、价格１１万元，6kV重量3．9t、 价格15万元，10kV重量4．4t、价格20万元。
(2)受电力电子器件及电动机电压允许的 d ／dt限制，10kV变频器必须采用多电平、多器件串联，致使线路复杂、价格昂贵、可靠性差。对于10kV变频器若使用1700V IGBT器件，需10串三相共120支器件，若使用3300V器件也需5串共60 支器件。另一方面，实际电流小，器件的电流能力得不到充分利用。仍以560kW为例，10kV电动机电流仅40A左右，现在1700V的IGBT电流已达2400A，3300V器件电流达1600A。有大器件不能用，偏要用大量小器件串联，极不合理。即使电动机功率达2000kw，电流也只有140A左右，仍很小.
　　为了电平隔离、改善输入电流波形及减小谐波，现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的 直接变频，其输入侧都装有输入变压器，这种安排短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频器和电动机的电压就没有必要和电网一样——非用10kV或6kv不可，因此就有了变频器和电动机的合理电压等级问题。另外，过去电动机中低压200kw的分界线是从考虑电动机直接起动的角度出发，以起动电流为7～8倍的额定电流、10kV／380V电力变压器容量2000kVA短路阻抗6％左 右、电动机起动时380V母线压降限制在5％左右而定的。再加大变压器，短路电流太大，低压开关难以承受。采用变频器调速后，起动电流被限制在 额定值内，中低压分界条件也应随之变化：现在 660V低压电动机容量已达1000～1200kW，它为 讨论合理的电压等级提供了基础。

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