变频器在水泵上的使用情况

能源形势与节能能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。试验变压器据统计已探明石油储量只够使用30～50年。我国自然资源总量排*七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居*三位，但我国人口众多，能源资源相对匮乏。

随着工业化和城镇化进程的加快，石油需求将呈强劲增长态势。试验变压器如不采取积极有效的措施，到2020年，我国对石油市场的依存度将达到50％左右。除石油资源外，一些重要矿产资源不足的矛盾日益突出，某些重要原材料长期需要进口。因此要解决资源战略问题，必须大力开展能源节约与资源综合利用。

电力资源是资源战略问题中的重中之重，试验变压器是国民经济和社会发展的重要基础。电力建设周期长，必须立足当前，着眼长远。电力项目建设对自然资源开发和生态环境影响较大。面对经济和社会发展巨大的电力需求，在加快开发和建设的同时，要抓好节约，提率，保护环境。当前，重点是要大力宣传、倡导企业、单位和居民采用先进的用电技术和节能、节水设备。通过技术进步，逐步提高电力利用效率，节省有限的自然资源，保护环境，实现可持续发展。

“十一五”规划建设目标的一个重要特点是，试验变压器从产出方面提出了目标要求，人均GDP翻一番，同时也提出另外一个约束性非常强的指标，单位GDP能耗要比“十五”期末降低20％。而实现单位GDP能耗下降20％的主要途径有三个，包括结构节能、推进技术节能及管理节能。可以看出节能已成为一项政府行为，也是十一五规划的工作重点之一。而作为我国在电力方面重点推广的试验变压器节能技术之一的大功率节能控制系统调速技术，对于节能方面有着明显的效果。

我国高压电动机总容量在1.5亿千瓦以上（不包括低压电动机），大部分为风机/水泵泵类负载，它们大多工作在高能耗、试验变压器低效率状态。覆盖电力、石油、化工、冶金、制造、环保、市政等行业，其耗电量占全国总用电量的25％左右。而水泵和风机/水泵的一个特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。如可根据所需的流量调节转速，就可获得很好的节电效果，一般可节电20％～50％。

目前我国大型异步电动机应用节能控制系统调速刚刚起步，但国外已经广泛使用，而且随着电力电子器件的发展，高压节能控制系统装置的型式多种多样。试验变压器通过他们长期的运行实践可以发现：应用大功率节能控制系统调速系统的经济效益良好、其可靠性也可以得到保证。节能控制系统

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电压为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变电源频率和电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。
变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
变频器元件
整流电路
由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
电容C1
吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波，
变压器
一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻
有三个作用：一、过电压保护；二、耐雷击要求；三、安规测试需要.
热敏电阻：过热保护
霍尔元件
安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻
作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为 0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。
储能电容
又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压工作范围一般在 430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在 400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A
均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成*一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。
C2电容
吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。
电源板
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源，开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。
驱动板
主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。
控制板
也叫CPU板，相当人的大脑，处理各种信号以及控制程序等部分

变频器基础原理
控制方式
1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。
2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。

VVC的控制原理
在VVC中，控制电路用一个数学模型来计算电机负载变化时*的电机励磁，并对负载加以补偿。
此外集成于ASIC电路上的同步60°PWM方法决定了逆变器半导体器件（IGBTS）的*开关时间。
决定开关时间要遵循以下原则：
数值上zui大的一相在1/6个周期（60°）内保持它的正电位或负电位不变。
其它两相按比例变化，使输出线电压保持正弦并达到所需的幅值（如下图）
与正弦控制PWM不同，VVC是依据所需输出电压的数字量来工作的。这能保证变频器的输出达到电压的额定值，电机电流为正弦波，电机的运行与电机直接接市电时一样。
由于在变频器计算*的输出电压时考虑了电机的常数（定子电阻和电感），所以可得到*的电机励磁。
因为变频器连续的检测负载电流，变频器就能调节输出电压与负载相匹配，所以电机电压可适应电机的类型，跟随负载的变化。
VVC+的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器。这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。
因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可显著的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。
利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。
用户可以选择自己zui喜爱的工作原理，或者由逆变器依据散热器的温度来自动选择控制原理。如果温度低于75°C采用SFAVM原理来控制，当温度高于75℃时就应用60°AVM原理。

整流器
变频器中的整流器可由二极管或晶闸管单独构成，也可由两者共同构成。由二极管构成的是不可控整流器，有晶闸管构成的是可控整流器。二极管和晶闸管都用的整流器是半控整流器。
中间电路
中间电路可看做是一个能量的存储装置，电动机可以通过逆变器从中间电路获得能量。和逆变器不同，中间电路可根据三种不同的原理构成。
在使用电源逆变器时，中间电路由一个大的电感线圈构成，它只能与可控整流器配合使用。电感线圈将整流器输出的可变电流电压转换成可变的直流电流。电机电压的大小取决于负载的大小。
中间电路的滤波器使斩波器输出的方波电压变得平滑。滤波器的电容和电感使输出电压在给定频率下维持一定。
中间电路还能提供如下一些附加功能，这取决于中间电路的设计。例如：使整流器和逆变器解耦、减少谐波、储存能量以承受断续的负载波动

逆变器
逆变器是变频器zui后一个环节，其后与电动机相联。它zui终产生适当的输出电压。
变频器通过使输出电压适应负载的办法，保证在整个控制范围内提供良好的运行条件。这方法是将电机的励磁维持在*值。
逆变器可以从中间电路得到以下三者之一。
在以上每种情况下，逆变器都要确保给电机提供可变的量。换句话说，电动机电压的频率总是由逆变器产生的。如果中间电路提供的电流或电压是可变的，逆变器只需调节频率即可。如果中间电路只提供固定的电压，则逆变器既要调节电动机的频率，还要调节电动机的电压。
晶闸管在很大程度上被频率更好的晶体管所取代，因为晶体管可以跟快速地导通和关断。开关频率取决于所用的半导体器件，典型的开关频率在300Hz到20KHz之间。
逆变器中的半导体器件，由控制电路产生的信号使其导通和关断。这些信号可以受到不同的控制。