自动变频

近年来，随着节能减排观念的普及，变频器因具有很好的节能效果被在工业生产和民用设备领域得到广泛应用。[b]变频器（Variable-frequency Drive，VFD）[/b]利用集成变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备，为能源的高效利用、能效提升和电力系统的稳定运行提供了关键解决方案。变频器的节能效果显著，不仅降低了能耗浪费，而且通过智能监测、软启动和功率因数提高等功能，进一步增强了其在能源节约和电力系统稳定性方面的作用，其在可持续发展中的贡献不可忽视。然而，伴随着这场全球范围内的节能风潮，需要注意到变频器在运行过程中可能产生的谐波隐患，这可能对电能质量造成影响。因此，在变频器的广泛应用中，需综合考虑谐波治理措施，以确保电力系统的稳定性和可靠性。[align=center][img=变频节能设备谐波测试.png]http://upload.gongkong.com/Upload/gongkong/BBSImage/202404/11/b20a30e7a7974c90b1d3445ef4b6f0d0_w.png[/img][/align][b]变频器(Variable-frequencyDrive，VFD)[/b]是一种电力控制设备，主要由整流器、中间电路、逆变器和控制电路这四个核心部分组成。通过利用变频技术和微电子技术，调整电机的工作电源频率，以实现对交流电机的精确控制。整流电路位于变频器输入端，由于存在非线性元件，所以其属于非线性负载，主要作用是将输入的正弦电流信号整形成脉冲波，与此同时产生大量谐波分量反馈给电网，影响电网供电设备的正常运作。逆变电路位于变频器输出端，会对整流后的直流信号进行PWM脉冲调制，输出频率可调的PWM波。由许多高频脉冲信号共同组成的PWM信号，含有丰富的高次谐波，严重的情况下将会导致输出设备运行噪音增大、设备发热，甚至造成设备损坏，危害生产安全与稳定，因此必须对其进行测量与治理。[b]解决方案[/b]尽管变频器在提高能效方面有显著的节能作用，但其电路特性也导致了谐波产生。整流电路位于变频器输入端，由于存在非线性元件，它将正弦电流信号整形成脉冲波，同时产生大量谐波反馈给电网，可能影响电网供电设备的正常运作。采用仪器具备高测量精度SPAW7000功率分析记录仪，精度可达0.01%，采样速率2MS/s。对于市面上常见的变频器，其输出PWM波的高频率高次谐波对测量仪器提出了极高的要求。SPAW7000的高精度测量能力确保对变频器输出PWM波形的准确测量，有效应对高次谐波挑战。此外，SPAW7000支持七通道信号同步输入，保障各电路转换效率和整体效率的实时、可靠测量。同时，它具备FFT变换功能，可对变频器的三相输出信号进行同步分析，实现频谱分布特性的全面把握。[align=center][font=&][size=13px][color=#111111][img=变频节能设备谐波测试方案.png]http://upload.gongkong.com/Upload/gongkong/BBSImage/202404/11/42bb11770efe4736b8475b6ea69ace43_w.png[/img][/color][/size][/font][/align][b]主要优势[/b]1、高测量精度：SPAW7000功率分析记录仪具有最高达0.01%的测量精度和0.1 Hz-5 MHz的高带宽，能够准确测量输入输出电压、电流、功率等关键参数。2、FFT功能：FFT功能可以设置采样点数、采样比等参数，分析输入信号的频谱，这样可以观察到谐波测量中无法显示的频率部分。3、谐波分析：SPAW7000功率分析记录仪可同时对所有7个功率通道进行谐波分析测量，并且可以选择不同的PLL源，大大提高了在变频电机、机器人、照明等领域的谐波测量效率。测量的谐波次数最多可达500次。4、支持多种类型的输入模块：SPAW7000支持不同电压、电流输入范围以及不同精度的模块，一台仪器上最多可安装7个模块,而且可以是不同的规格。这样用户可以根据自己的不同需求，选配不同规格的模块,量身定制所需仪器,只需一台功率分析仪便可实现多种应用。目前提供8种不同规格的模块，并且新的模块在陆续更新中。5、最高10ms更新率+自动更新率：SPAW7000功率分析记录仪的数据更新率为10ms~20s、Auto。最快10ms的更新率，可以在保证高精度的基础上进行高速运算，并通过独立数字滤波器技术确保测量值的稳定性。开启自动更新率模式，可追踪从0.1Hz开始变化的频率信号，根据输入信号的频率自动改变数据更新率，便于对变化的信号进行更精准的测量。

1 前言： 近十多年来，随着电力技术，微电子技术及现代控制技术发展，变频器已经广泛地应用于交流电动机的速度控制。其中最主要的特点是，具有高效率的驱动性能和良好的控制特性。变频器以调速精度高，响应速度快、保护功能完善、过载能力强、维护方便及节能显著等优点，赢得广大用户的信赖。在机械行业，变频器应用改造传统产业，实现机电一体化的重要手段。在工厂自动化技术中，交流伺服系统正在取代直流伺服系统。在电器行业中变频器应用技术，有效地提高了经济效益和产品质量，同时也减少机械振动和噪声。 平衡机在国内从70年代开始研究开发，多年来，人们一直以一些大型平衡机机械系统的变速机构复杂而麻脑，旋转时启动停车时间比较长，工作效率少，操作繁琐，而且机器庞大。所以为了减少平衡机变速机构，进一步提高平衡机工作效率及使用性能，采用变频器，调速、制动刹车等功能，使机械系统变得更加简单，操作方便。 2系统构成及工作原理： 系统主要由电动机，机械振动系统、控制系统（变频器）、电测箱等组成。系统通过变频器调节电机转速达到工件所需平衡转速，根据交流电机转速特性， 在电机选定之后P 、S为定值，电机转速n与电源频率f成正比，通过变频器改变电机驱动电源频率，来实现对电机的变频进行无级调速。由于变频功能齐全，停车时可通过变频器设定停车时间，使电机立即停车。 电机旋转时通过传动带带动平衡机主轴，主轴与工件相连一起旋转，由于工件本身不平衡，旋转产生振动通过传感器将机械信号转换成电讯号，输入电测箱，经电测箱运算处理后，再由显示器显示工件不平衡量的大小和相位。 3 变频器主要参数设置 3.1频率上限下限设定：本文以Panasonc 变频器为例，最高频率为120Hz，最低0Hz。为了适用不同工件平衡转速，只有通过调整电机转速，达到工件要求。通常设定50-100Hz，即电机最高转速限制在4450rpm以内，以防工件平衡时转速太高，造成平衡机系统某些部件损坏等问题，甚至造成破坏事故。系统设定最低频率为28Hz，即平衡机启动时频率可迅速上升到28Hz，电机转速线性增加到对应的转速。同时避免因频率过低，启动时间过长，启动转矩不足，启动电流过大，损坏电机。 3.2加减速时间设定：启动变频器后，观察加速过程中输出电流，若输出电流过大，则延长加速时间，反之缩小加速时间。在停止变频器运行后，观察减速过程是否出现直流过压，若出现则延长减速时间，否则可缩短减速时间，根据现场试验结果，设定加速时间不超过为30秒。 3.3制动(刹车)设定:由变频器对电机施加直流电来起制动作用。制动有两种方式,一滑行制动，主要适用大、中型工件平衡时刹车，停车时，变频器开始制动并将频率降到3Hz（可调）时滑行停车。二紧急停车，一般用于小、微型工件平衡时刹车，全程制动时间是滑行制动两倍。 4 运行与操作 变频器投入运行后，能自动稳定工件平衡所需的转速，操作简便但必须遵守如下规定：（1）、启动前，检查工件与夹具之间的配合。安全架（安全罩）是否罩上，避免出现故障。 （2）、接通电源，调节变频器控制面板“▲▼”按钮,设定系统所需要的平衡转速频率。 （3）、启动：将变频器控制面板“RUN”按下，或在操作箱上按“启动”按钮，电机即可运转。 （4）、停车：将变频器控制面板“STOP”按下，或在操作箱上按“停止”按钮，电机即可停止。 （5）、各种保护功能齐全，发生故障时，变频器自动跳阐，且具故障自诊功能，减少操作者的重复劳动力。 5 结束语： 变频器在平衡机中应用，完全取代长期以接触器为主半导体元件组成的控制电路，且控制电路结构简单，稳定可靠，调试方便，故障少优点等。同时大大减少机械系统的变速机构和控制机构，使系统更加方便操作，设备工作效率更高。