【壓縮機網(wǎng)】變頻器的技術(shù)品位的高低是逐步發(fā)展而成型的，隨著(zhù)使用要求的提高及技術(shù)的發(fā)展，器件的品質(zhì)，功能的擴展，自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步而逐步前進(jìn)的。一般判斷產(chǎn)品的質(zhì)量有以下十個(gè)要點(diǎn)是s*先要考慮的。

 

　　變頻器的控制方式

 

　　控制方式是決定變頻器性能的s*位，它取決于軟件編程技術(shù)。隨著(zhù)時(shí)代的前進(jìn)，技術(shù)發(fā)展，變頻器控制方式有：

 

　　(1)V／f=C屬開(kāi)環(huán)控制；

 

　　(2)SVPWM空間電壓矢量控制，屬開(kāi)環(huán)控制；

 

　　(3)矢量控制VC,屬閉環(huán)控制，有電流I，磁通φ，轉矩T，轉速n四種；一般內環(huán)是φ、T、I任選一種，外環(huán)是n（或w）。

 

　　(4)直接轉矩控制DTC屬閉環(huán)控制，在n=0時(shí)可有400%Te，以上四種常用的。

 

　　2000年后國外出現無(wú)反饋裝置的變頻器，即不需要另外加裝傳感器或編碼器，利用變頻器在工作時(shí)的電流、電壓、磁通、轉速變化，通過(guò)檢測、解耦等器件裝置，反饋到輸入端 詳見(jiàn)圖1、表1、表2。自問(wèn)世后深受用戶(hù)歡迎和青睞，主要是方便使用，功能不亞于有速度傳感器反饋裝置的變頻器。目前高壓變頻器控制方式以A、B兩種為多數。無(wú)反饋裝置在試制中，C處于研發(fā)中。

 

　　獨特的幾種變頻器的控制方法

 

　?。?)優(yōu)化PWM矢量控制

 

　　正弦脈寬調制SPWM具有電路簡(jiǎn)單、線(xiàn)性度好的優(yōu)點(diǎn)，但輸出電壓不高，z*大線(xiàn)性輸出電壓幅值僅為輸入電壓的/2=0.866,其實(shí)質(zhì)是相電壓控制法。優(yōu)化PWM矢量控制模式采用雙調制過(guò)程，即三角波相位預及調制信號(0～50Hz)的幅值共同調節來(lái)控制IGBT的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，方法是通過(guò)開(kāi)關(guān)角α（30°～60°)及調制深度α=正弦波幅值／三角波幅值<0．95。特點(diǎn)是總諧波電流損耗小，脈動(dòng)轉矩小。當α=0.92～0．95時(shí)，諧波損耗z*小，尤其當載波頻率較低時(shí)，能充分顯示出其優(yōu)越性，表現為輸出電壓提高約20％，諧波減小，但信號波調制深度與開(kāi)關(guān)角之間的線(xiàn)性度受到影響。隨著(zhù)α加大電壓受控性變小，但總諧波電流失真THD值仍較小，因此常被選用。

 

　?。?) PWM的調制方法控制

 

　?、偻秸{制

 

　　在開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)，可以保證輸出波形的對稱(chēng)性，但在較低頻率時(shí)，載波數量顯得稀疏，從而產(chǎn)生電流波形脈動(dòng)諧波加大，因此只適用在f>20Hz頻率段工作，目前的V／F方式即如此。

 

　?、诋惒秸{制

 

　　這種調制特點(diǎn)是在低頻工作時(shí)對減小諧波損耗及轉矩脈動(dòng)大有改善，適用f<20Hz低頻工作段。

 

　?、垭S機調制

 

　　按調制信號的周期及輸出的電壓值，能自動(dòng)選擇調制方式與調制深度a及開(kāi)關(guān)角α，以適應工作頻率變動(dòng)幅值較大、負載轉矩或功率變動(dòng)大及有沖擊性的閉環(huán)系統。這種調制方式是從根本上解決SPWM在低頻工作段存在先天不足，即轉矩變小、轉矩脈動(dòng)、諧波較大的缺點(diǎn)，但軟件技術(shù)上有一定難度，幾乎國內外沒(méi)有這類(lèi)調制方式的產(chǎn)品。

 

　?。?）按電動(dòng)機U型特性曲線(xiàn)與V／f配合方式的控制

 

　　按電動(dòng)機U特性曲線(xiàn)與V／f配合的控制方式——眾所同知，V／f控制是靜態(tài)的調壓，即當f一定時(shí)，電壓也一定了，它沒(méi)有按電動(dòng)機負載率β的大小進(jìn)行z*佳控制。日本AREX公司10年前獲得世界公認的超能士節能控制器，多了一個(gè)環(huán)節，可按實(shí)際的負載率β來(lái)自動(dòng)搜索(通過(guò)專(zhuān)用集成電路)，輸出z*小的工作電壓和z*小工作電流(U形特性曲線(xiàn))，因此是z*節電的，比一般變頻器在相同工況條件下，能多節電8％～10％

 

　?。?）模糊控制方式

 

　　此方式按電動(dòng)機參數及運行狀態(tài)，通過(guò)模糊控制方法控制，特別適用通用單片機如8031等為CPU的場(chǎng)合應用，模糊控制軟件簡(jiǎn)化不要數學(xué)模型，又可對多變量實(shí)時(shí)控制，隨機變量能達一定精度要求，在冰箱、空調、洗衣機、微波爐等家電應用較廣。當然模糊控制也適用變頻器的控制，如Vacon變頻器就采用模糊電流矢量控制。

 

　?。?）自整定(電動(dòng)機參數在線(xiàn)測量控制)

 

　?。?）z*近有綠色無(wú)諧波問(wèn)世

 

　　未來(lái)發(fā)展的幾種控制方式

 

　?。?)智能型控制方式：

 

　?、僖宰冾l器、電動(dòng)機、負載(風(fēng)機、水泵等)的三個(gè)效率乘積z*大為依據，通過(guò)模糊控制技術(shù)后，輸入到變頻器，見(jiàn)結構框圖4（北京四方方圓）。

 

　?、诩友b無(wú)源濾波器，主要消除5次、7次的逆序諧波，使變頻器的THD％指標值低于諧波標準，幾乎接近為零。

 

　?、踷*后效果。在不同的負載率條件下，系統效率高達90％以上，采用先進(jìn)的濾波技術(shù)，使輸出諧波含量低于國家標準。功率因數達到0．96以上，動(dòng)態(tài)響應時(shí)間不大于30ms，總之在相同工況條件下，能夠多節省電量10％以上。

 

　?。?）雙PWM型控制方式

 

　　當今電壓型交一直一交的主電路應用十分廣泛，SPWM調制僅用在逆變器部分，而整流器是三相不可控的。因輸入有諧波存在，cosφ也較低，損耗較大，對電網(wǎng)有一定影響。隨著(zhù)變頻器的廣泛應用，對電網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題又提到議事日程，經(jīng)專(zhuān)家研討，認為采用雙PWM控制，即整流橋也采用可控IGBT的SPWM方法是有效的。從理論分析cosφ=1，無(wú)諧波，有綠色變頻器的美稱(chēng)，并能實(shí)現回饋再生制動(dòng)。

 

　?。?)采用矩陣開(kāi)關(guān)控制方式——指逆變器DC／AC變換器采用矩陣開(kāi)關(guān)方式。矩陣變頻器具有cosφ可調，無(wú)中間直流環(huán)節，輸出電壓幅值、相位和頻率可調等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的變頻能力，輸入cosφ≈l，輸出電流波形好，諧波小，矩陣變頻器是一種直接交一交變換。開(kāi)關(guān)器件為全控器件SCR控制方式為斬控方式。交一交變頻器則采用移相控制SCR實(shí)現交流電流與交流電動(dòng)機之間功率直接變換，可實(shí)現能量雙向流動(dòng)。變頻效率高，但存在輸出工作頻率低的缺點(diǎn)，它與雙PWM性能類(lèi)似。日本富士2010年已有產(chǎn)品可供，用于高速電梯為主MXT型，屬PG矢量控制，精度模擬量輸入在z*高速時(shí)±0.1%，數字量輸入±0.005.監測PG是脈沖編碼器有轉矩／速度指令、自整定功能、距離推測。THD<5%、cosφ>0.99損耗降1/3，原有的電介大電容、交流電抗器、濾波器都不要。

 

　?。?)采用軟開(kāi)關(guān)控制方式——指逆變器DC／AC變換器以接通在電壓U=0，斷開(kāi)在電流I=0的狀態(tài)下進(jìn)行。這樣IGBT功率損耗z*小，理想值為零，結溫z*低，大大減少工作過(guò)程的發(fā)熱量，使散熱器及風(fēng)量減少到z*小程度，使容量可大大提高。

 

　　功率模塊

 

　　即逆變器DC／AC變換使用器件，它是變頻器的重要的組成部分，其模塊的質(zhì)量對變頻器至關(guān)重要，其器件的價(jià)值要占變頻器總價(jià)值的50％左右，所以值得引起制造廠(chǎng)及用戶(hù)的關(guān)注，是理所當然的。目前低壓或高壓變頻器常用功率模塊有IGBT、IGBT一HV、IGCT、SGCT、IEGT、SiC等。在這個(gè)問(wèn)題上要注意如下：

 

　?。?)模塊的封裝型式有單個(gè)(中，大功率)或IPM、PIM組合方式。

 

　?。?)使用的安全系數，電壓3～5倍的額定電壓，電流3～5倍的額定電流，這樣靜態(tài)工作時(shí)器件負擔小，動(dòng)態(tài)工作時(shí)亦有足夠的裕量，確保使用具有較大的安全可靠性，這點(diǎn)在國外的產(chǎn)品中是這樣的，所以主電路的功率模塊，損壞率幾乎為零，然而國內的電壓只有2～3倍額定電壓，電流2～3倍額定電流。這時(shí)靜態(tài)工作時(shí)亦沒(méi)事，但動(dòng)態(tài)工作時(shí)，往往因安全系數偏小，造成器件損壞可能性就高了，約為2～3％，特別是高壓變頻器，電壓高3kV、6kV、10kV電流亦較大，而IGBT采取串、并聯(lián)連接方式，這時(shí)必須關(guān)心靜態(tài)均壓及動(dòng)態(tài)均壓的方式，使用電阻、電容器的耐壓、電流、功率值安全系數過(guò)小了，不但引起保護電路器件的損壞，在國內IGBT多數只是封裝，尤其高電壓、大功率的器件，多數是國外引進(jìn)的。如美國IR公司(國際半導體公司、德克薩斯公司等)。日本的東芝、三菱、日立公司等。德國的西門(mén)子、西門(mén)康。中國的英飛凌公司等。一般大公司的品牌產(chǎn)品，可靠性高、信譽(yù)度好、可放心使用。事實(shí)確也如此，古人云：“不怕不識貨，只怕貨比貨”的論斷。

 

　　整流模塊

 

　　整流模塊即AC／DC整流用，雖然較簡(jiǎn)單，但亦存在上述應該的注意點(diǎn)。

 

　　微處理器或稱(chēng)CPU

 

　　微處理器或稱(chēng)CPU是變頻器的核心器件，其重要性不喻可知，好比是人體的大腦和心臟至關(guān)重要。過(guò)去國產(chǎn)變頻器多數選用美國Intel公司16位的87C196MC為主，另有日本日立HD6433037F、MB90F462、MB6475328F10東芝的等。德國相對較少些。近幾年一般不用專(zhuān)用IC芯片，ASIC而改用信號微處理器，一則貨源多，二則價(jià)位低，三則性能更好，四則是32位的其抗干擾能力更強，傳輸速度更快，實(shí)時(shí)性好，信息量更大，這也是評判變頻器質(zhì)量的重要指標之一。

 

　　濾波電容器

 

　　在交一直一交變頻器主電路中，濾波電容器亦是關(guān)鍵器件之一，它亦是易損器件之一，正常壽命3～5年。當電容器的容量≤85％時(shí)，使用中發(fā)現膨漲、漏液、過(guò)溫(外殼發(fā)黃)時(shí)，必須更換，否則影響使用，表現直流電壓變小，不穩定，帶負載后輸出力矩變小，不穩定 ，這都與電容器質(zhì)量有關(guān)，過(guò)去多數制造廠(chǎng)采用德國或日立的電介電容器，但價(jià)格較貴，現選用中國南通海立牌質(zhì)量不錯，價(jià)位適中，是中日合資生產(chǎn)的，頗受歡迎

 

　　制造的工藝性

 

　　相同的電路結構，相同的元器件質(zhì)量。由于制造工藝性不到位，亦要影響產(chǎn)品質(zhì)量，表現為故障多，特別是高壓、大電流、大功率的變頻器，工藝性亦是很重要的表現如下：

 

　?。?)相間、對地的安全距離。

 

　?。?)銅排比鋁排好，鋁易氧化，導電率小，易發(fā)熱過(guò)溫，結點(diǎn)接觸不良。

 

　?。?)連接螺栓要用發(fā)藍或鍍鋅的防氧化。

 

　?。?)大電流的螺栓要用力矩扳手，按規定扭矩緊固，必要時(shí)連接處貼溫度測試片，以測量實(shí)際溫度，預防松動(dòng)，定期檢查。

 

　?。?)大電流的銅牌或鋁排采用雙疊形結構，以減少分布電感量，對減少雜散損耗，穩定工作參數都有利的。國外不少廠(chǎng)商已采用。

 

　?。?)散熱器、通風(fēng)機要定期除塵、通風(fēng)道的分布合理性與否。

 

　?。?)插接件國外都選用涂銀或涂金的。而國內往往是涂鋅或純銅的，這樣容易氧化，尤其在濕熱、高溫使用環(huán)境中更應注意的，主電路的接線(xiàn)端子亦要注意的。

 

　　印刷板PCB的質(zhì)量

 

　　印刷板亦是重要質(zhì)量的一部分，目前多數的廠(chǎng)商都采用貼片元件SMT組裝、波峰焊接、個(gè)別的還有分離元件手工焊接的。使用中印刷板的孔化空尤為重要，否則易造成使用中，因溫度升高，孔化空接觸不良，以致正反面空洞間、中間斷裂亦有發(fā)生。印刷板要選用環(huán)氧樹(shù)脂的或ABS工程塑料的基板，線(xiàn)條要光滑、粗細勻稱(chēng)、邊緣無(wú)毛刺，要經(jīng)鎳融處理，表面光亮平整，印刷板二面要噴涂一層防潮涂液，特別濕熱的環(huán)境中應要有防潮處理，通風(fēng)機入口處要干燥處理的。國內一般都是雙面板，國外有三層、甚至四層板的。

 

　　穩定和可靠是s*位

 

　　變頻器的控制電路和其它的電子電路一樣，都是低電壓、毫安級電流，因此是較為嬌弱的，為保證其穩定和可靠地工作，對工作環(huán)境、溫度、濕度都有一定要求，并要加強定期維護，是十分關(guān)鍵的事，故不可粗心大意，造成事故的惡化、擴大，因小失大，后果不堪設想，造成重大損失(例IGBT燒壞，整流二極管燒壞，電動(dòng)機燒壞諸似此類(lèi)事故的產(chǎn)生，到那時(shí)就后悔莫及，真是“早知今日，何必當初”也。