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变频器应注意的问题 变频器应用中的几个问题关 于制动电阻的选择，也是读者询问得较多的一个问题，归纳起来，大致有以下三个方面:(1)各种资料对于准确计算制动电阻的方法比较一致或接近，但不易计 算，尤其是难以得到拖动系统的飞轮力矩(GD2)的数据;(2)各种资料介绍的近似算法的计算结果不大一致，难以适从;(3)按照说明书配置的制动电阻， 也会冒烟或烧坏，不知何故？?1?基础知识?1.1?变频调速系统的降速过程?众所周知，在变频调速系统中，电动机是通过不断地降低频率来减速的。随着频率的下降，同步转速(旋转磁场的转速)也下降，电动机转子的实际转速超过了同步转速，转子绕组因正方向切割磁力线而处于再生制动状态。再生的电能反馈给直流回路，产生泵升电压。?从机械特性上看，通过降低频率而减速的过程如图1所示。?(1)?降速前的工作状态?假设降速前拖动系统的运行频率是f1，电动机的机械特性为曲线①;负载为恒转矩性质，阻转矩为TL(为简便起见，假设TL中已包括损耗转矩在内)。?这时，工作点为Q点，电动机的电磁转矩TM与负载转矩TL相平衡:TM＝TL。?(2)?拖动系统的降速过程?首先，频率下降为f2，机械特性变为曲线②，由于在频率刚下降的瞬间，拖动系统的转速因惯性而尚未改变，故工作点跳变到曲线②的Q1点，进入第二象限，电动机处于再生状态，电磁转矩为“－”值，拖动系统的转速延曲线②下降;?当下降到第一象限的Q1点时，频率又下降为f3，机械特性变为曲线③，工作点跳变到Q2点，再一次进入第二象限，……。?以此类推。?图1所示的过程是被大大地放大了的，实际每两档频率之间的间隔要小得多。?从以上的降速过程可以看出，每次频率下降时，电动机只有部分时间处于再生制动状态，如图中阴影部分所示。所以，反馈到直流电路的电压是脉冲式的，这就是被称为“泵升电压”的原因。?1.2?与泵升电压有关的因素?泵升电压的大小取决于转子绕组(鼠笼条)正方向切割磁力线的速度。具体地说，这取决于当频率(从而同步转速)下降时，转子能否及时地跟随频率一起下降。从机械特性上看，则取决于每次频率变换时转折点的位置，如图中之Q1、Q2、Q3……。?但变频器在频率下降过程中，每两档频率之间的差是恒定的，因此泵升电压的大小主要与下列因素有关:?(1)?拖动系统的飞轮力矩GD2?飞轮力矩大，则拖动系统的实际转速将因惯性大而下降得比较缓慢，频率变换时转折点的位置将左移，使泵升电压增大。?(2)降速时间tB?降速时间越短，则频率下降越快，拖动系统的实际转速还没来得及下降多少，给定频率却又下降了，结果，频率变换时转折点的位置也左移，使泵升电压增大。?在 实际工作中，降速的快慢可以看成是一个和惯性大小相关的相对概念。例如，降速时间预置为10s，对于一个惯性较大的系统来说，可能是太快了;但在惯性较小 的系统中，则显然是太慢了。以这样的认识为基础，则降速快慢与泵升电压的关系如图2所示:如预置的降速时间较长，如图中(a)所示，则频率变换时转折点的 位置右移，如图中(b)所示。其结果是泵升电压较小，达不到直流电压的上限值，如图中(c)所示。反之，如预置的降速时间较短，如图中(d)那样，则频率 变换时转折点的位置左移，如图中(e)所示。其结果是泵升电压增大，超过了直流电压的上限值，如图中(f)所示。?1.3?损耗转矩?拖 动系统里存在着各种各样的损失，如磨擦损失、通风损失等等，这些损失构成的损耗转矩将帮助拖动系统降速。从能量的观点讲，这些损失要消耗功率，在电动机处 于再生状态时，消耗的是再生功率，从而抑制泵升电压的增加。据一般估计，损耗转矩约为电动机额定转矩的20%。也就是说，损失功率能产生约 20%TMN(电动机的额定转矩)的制动转矩。当系统的惯性很小或降速时间很长时，整个降速过程都是在电动机状态下进行，如图3中(b)所示。因此，泵升 电压为0，直流电压稳定在额定值UDN。图中(d)所示是直流电压的测试点。?2?制动电阻的准确计算?2.1?准确计算制动电阻的依据?(1)?拖动系统对降速过程的要求?(a)预置的降速时间?(b)降速过程?(c)泵升电压为0?(d)电路的测试点?td─转速从n1降至n2所需的时间，s;?TL─负载阻转矩的折算值，N?ｍ。?(2)?制动电阻的计算值?在计算制动电阻时，TB中应把损耗转矩(20%TMN)减去。根?(3)?式中:RB─制动电阻的计算值，Ω;?UDH─直流回路电压的允许上限值，V;?TMN─电动机的额定转矩,N?ｍ。?在计算式(3)时，需要说明的是:?①?关于直流电压的上限值UDH?在三相线电压为380V的情况下，根据国家对电压波动上限值的规定，有:?UDH≥380×√2×1.2=645V?但大多