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三、變頻器選型 

變頻器的正確選用對于機械設備電控系統(tǒng)的正常運行是至關重要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實際情況出發(fā)，合理選擇變頻器電壓等級，在一定的功率范圍內(nèi)（1000Kw以下）盡量選擇低壓變頻器，同時按照機械設備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制方式和防護等級的變頻器。 

3.1 合理選用變頻器電壓等級 

目前，變頻器合理的電壓登級是由功率器件承受電壓水平?jīng)Q定的，而某一電壓等級下變頻器可能的功率范圍則由功率器件的承載電流能力決定；受電力電子器件電壓及電機允許的du/dt限制，10kV變頻器必須多電平，多器件串聯(lián)。造成線路復雜，價格昂貴，可靠性差，維護成本高。對于10kV變頻器若使用1700V IGBT器件，需10串，三相供120支器件；若使用3300V 器件，也需5串供60支器件，數(shù)量巨大，可靠性必將受到影響。另一方面高壓變頻器使用器件一般電流小，器件的電流能力得不到充分利用，以710kW為例，10kV電動機電流僅有50A左右，目前耐壓1700V的IGBT電流已做到2400A，3300V器件電流達1600A，有大電流器件不用，偏要用大量小電流器件串聯(lián)，其結構極不合理。即使電動機功率達到2000kW，電流也只有150A左右，仍顯很小。實際應用中為了電平隔離，改善輸入電流波形及減小諧波，大部分高壓變頻器輸入側都加有輸入變壓器，既然有變壓器，變頻器和電動機的電壓就沒有必要和電網(wǎng)電壓一樣，非用6kV或10kV不可。因此就有了變頻器和電動機的合理電壓等級問題。過去電動機中低壓200kW分界主要考慮電動機直接起動，起動電流5-7倍額定電流，若使用10kV/380V電力變壓器，其容量2000kVA，短路阻抗6%左右考慮，開關的瞬時脫扣值就很大了，如要提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電質(zhì)量的話，變壓器阻抗還希望進一步降低；但是阻抗越小，則帶來系統(tǒng)短路電流就會增大，更不利于電器設備選擇，線路中的開關的分斷容量還要進一步提高，勢必造成選型成本的提高，造價提升。電動機起動時380V母線壓降限制在50%左右的話，就要再加大變壓器容量，短路電流會太大，低壓開關將難以承受。采用變頻器調(diào)速后，起動電流被限制在額定電流值內(nèi)，低壓變頻器容量目前可做的很大，ABB等公司掌握了逆變單元的并聯(lián)輸出技術，低壓變頻器容量可以做到2900kW，為我們大量選用低壓大功率變頻器提供了可能。在實踐中我們可以把原來僅起到隔離作用的進線變壓器10Kv/6kV或6Kv/6kV，改為6Kv/690V、6Kv/380V的進線變壓器，則可獲得690V和380V電源電壓，為大量采用低壓大功率變頻器提供了可能。目前國內(nèi)660V或690V低壓電動機容量已做到1000-1200Kw，使選型更為便捷。 

3.2 機械設備的負載轉(zhuǎn)矩特性 

人們在實踐中常將生產(chǎn)機械根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三大類型：恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載和風機、水泵類負載。 

3.2.1 恒轉(zhuǎn)矩負載 

在這類負載中，負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定，負載功率則隨著負載速度的增高而線形增加。傳送帶、攪拌機、擠壓機和機械設備的進給機構等摩擦類負載以及起重機、提升機、電梯等重力負載，都屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。 

變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時，低速時的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且要有足夠的過載能力。如果需要在低速下長時間穩(wěn)速運行，應該考慮標準籠型異步電動機的散熱能力，避免電動機溫升過高。 

3.2.2 恒功率負載 

這類負載的特點是需??似保持不變。金屬切削機床的主軸和軋機、造紙機、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機、開卷機等，都屬于恒功率負載。 

負載的恒功率性質(zhì)應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時，受機械強度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調(diào)速時，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而超過弱磁點后，進入弱磁調(diào)速區(qū)，變頻器輸出電壓不在增加，速度增加，轉(zhuǎn)矩下降，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。 

3.2.3 風機、水泵類負載 

這類負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。各種風機、水泵和油泵，都屬于典型的流體類負載。流體類負載通過變頻器調(diào)速來調(diào)節(jié)風量、流量，可以大幅度節(jié)約電能。由于流體類負載在高速時的需求功率增長過快，與負載轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以不應使這類負載超工頻運行。電廠中該類負載設備占很大比例。了解了設備的負載類型，在選擇變頻器還不夠，還需要選擇正確的電壓等級。 

知道電動機拖動的負載類型，選擇了正確供電電壓，在實際選擇變頻器還要依據(jù)電機額定電流值作為變頻器選擇的主要依據(jù),電機的額定功率只能作為參考。另外,應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波,會使電動機的功率因數(shù)和效率變壞.因此用變頻器給電動機供電與用工頻網(wǎng)供電相比較電動機的電流會增加10％，而溫升會增加20％左右。所以在選擇變頻器時,應考慮到這種情況,適當留有余量, 以防止溫升過高,影響變頻器的使用壽命。 

另外，變頻器與電動機安裝距離較長時,應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以在選擇變頻器時應放大一檔或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。只有正確地選擇了變頻器，才能保證改造和生產(chǎn)的順利進行。 下面用一個具體的事例，說明低壓大功率在電廠新上項目的成功應用。