我國電機用電量占全國發(fā)電量的60%~70%，每年風機和水泵用電量占全國用電量的1/3。造成這種情況的主要原因是:風機、水泵等設備的傳統(tǒng)調速方式是通過調節(jié)進口或出口擋板和閥門的開度來調節(jié)送風量和供水量，其輸入功率較大，擋板和閥門的關閉過程中消耗了大量的能量。因為風機和水泵大部分是平房的扭矩負荷，軸功率與轉速成平方關系，當風機和水泵轉速下降時，消耗的功率也大幅度下降，所以節(jié)能潛力很大。最有效的節(jié)能措施是用變頻調速裝置調節(jié)流量，應用變頻器（以下簡稱—VFD）節(jié)電率20%~50%，效益顯著。
由于技術需要，許多機器要求電機能夠調節(jié)速度。過去由于交流電機調速困難，調速性能高的場合采用DC調速，而DC調速結構復雜，體積大，冬季維護困難。因此，隨著變頻調速技術的成熟，交流調速正逐漸取代DC調速，往往需要進行量和直接轉矩控制來滿足各種工藝要求。
利用VFD驅動電機，起動電流小，可以實現(xiàn)軟啟動和無級調速，可以方便地進行加減速控制，使電機獲得高性能，大大節(jié)約電能，所以VFD在工業(yè)生產和生活中得到了越來越廣泛的應用。
一、存在的問題及對策
隨著VFD應用范圍的擴大，運行中出現(xiàn)的問題也越來越多，主要包括:高次諧波、噪聲和振動、負載匹配、發(fā)熱等。本文對上述問題進行了分析，并提出了相應的措施。
二，諧波問題及對策
通用VFD的主電路形式一般由整流、逆變、濾波三部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，逆變部分為IGBT三項橋式逆變器，輸入為PWM波形。輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波，低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉矩脈動。高次諧波增加了VFD輸出電纜的漏電流，使電機輸出不足。因此，必須抑制VFD輸出的高次和低次諧波。以下方法可用于抑制諧波。
(1)提高VFD電源的內部阻抗。通常供電設備的內部阻抗可以起到緩沖VFD DC濾波電容無功功率的作用。內部阻抗越大，諧波含量越小。這個內部阻抗就是變壓器的短路阻抗。所以在選擇VFD電源時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。
(2)安裝電抗器。將一個合適的電抗器與VFD的輸入和輸出串聯(lián)，或者安裝一個諧波濾波器。濾波器由LC型組成，吸收諧波，增加電源或負載的阻抗，從而達到抑制的目的。
(3)采用多用途變壓器運行VFD六脈波整流器，因此產生的諧波較大。如果變壓器多相運行，相角差為30°。比如Y-△和△-△組成的變壓器，具有12脈波的效果，可以降低低次諧波電流，很好的抑制諧波。
(4)設置專用諧波設置專用濾波器檢測VFD和相位，產生與諧波電流幅值相同、相位剛好相反的電流，通入VFD中，有效吸收諧波電流。
三。噪聲和振動及對策
使用VFD調速會產生噪聲和振動，這是由VFD輸出波形中的高次諧波分量引起的。隨著工作頻率的變化，基波分量和高次諧波分量在很寬的范圍內變化，這可能會引起電機各部分的諧振。
(1)噪聲問題及對策
用VFD驅動電機時，由于輸出電壓和電流含有高次諧波成分，氣隙的高次諧波磁通增加，因此噪聲增大。電磁噪聲表現(xiàn)為:由于VFD output中的低次諧波分量與轉子的機械固有頻率發(fā)生共振，轉子固有頻率附近的噪聲增大。VFD輸出中的高次諧波分量與芯殼的軸承架發(fā)生諧振等。，并且這些部件各自固有頻率周圍的噪聲增加。
VFD驅動電機產生的噪聲，尤其是刺耳的噪聲，與PWM控制的開關頻率有關，尤其是在低頻區(qū)。一般采用以下措施來穩(wěn)定和降低噪聲:在VFD的輸出側連接交流電抗器。如果電磁轉矩有余量，則U/f可以設置得更小。當使用特殊電機時，當較低頻率的噪聲量嚴重時，應檢查與軸系(包括負載)固有頻率的共振。
(2)振動問題及對策VFD工作時，輸出波形中的高次諧波產生的磁場會對許多機械零件產生電磁驅動力，驅動力的頻率總是會與這些機械零件的固有頻率接近或重合，從而產生電磁原因引起的振動。對振動影響較大的高次諧波主要是低次諧波成分，在PAM模式和方波PWM模式下影響較大。但使用正弦波PWM時，低次諧波分量小，影響變小。
或者為了減少或消除振動，可以在VFD的輸出側連接一個交流電抗器，以吸收VFD輸出電流中的高次諧波電流成分。當使用PAM模式或方波PWM模式VFD時，可以使用正弦波PWM模式VFD來降低紋波轉矩。為了防止電機與負載連接的機械系統(tǒng)發(fā)生振動，整個系統(tǒng)不得與電機產生的電磁力發(fā)生諧波。
四。負載匹配及對策生產機械種類繁多，性能和工藝要求不同，扭矩特性也不同。所以在應用VFD之前，首先要搞清楚電機所帶負載的性質，也就是負載特性，然后選擇VFD和電機。有三種類型的負載:恒扭矩負載、風扇泵負載和恒功率負載。對于不同的負載類型，應該選擇不同類型的VFD。
(1)恒轉矩負載恒轉矩負載分為摩擦負載和潛在負載。
摩擦負載的起動轉矩一般需要額定轉矩的150%左右，制動轉矩一般需要額定轉矩的100%左右，所以VFD應選擇具有恒轉矩特性，起動和制動轉矩大，過載時間和過載能力大的VFD。潛在負載一般需要較大的起動轉矩和能量回饋功能，能快速實現(xiàn)正反轉。VFD應選擇VFD具有四象限運行能力，如FR-A241系列。
(2)風機泵負載風機泵負載是典型的平方轉矩負載。低速時負載很小，與速度的平方成正比。通用VFD和標準電機的組合最合適。這類負載對VFD的性能要求不高，只要求經濟性和可靠性，所以可以選擇U/f=const控制模式的VFD，比如FR-A540(L)。如果將VFD的輸出頻率提高到工頻以上，功率會急劇增加，有時會超過電機VFD的容量，導致電機過熱或無法運行，所以對于這種負載轉矩不要輕易將頻率提高到工頻以上。
(3)恒功率負載
恒功率負載是指扭矩與轉速成反比，但功率保持不變的負載，如卷取機、機床等。將VFD分配給恒功率特性的負載時應注意的問題:VFD輸出電壓在工頻以上的頻率范圍內為定值控制，因此電機產生的轉矩為恒功率特性，使用標準電機和通用VFD的組合沒有問題。但在工頻以下的頻率范圍內，受U/f定值控制，電機產生的轉矩與負載轉矩相反，所以標準電機和general VFD的組合很難適應，要特別設計。
五、發(fā)熱問題及對策
VFD發(fā)熱是內部損耗造成的，主電路約占98%，控制電路占2%。為了確保VFD的正常可靠運行，必須對VFD進行冷卻。主要方法有:
(1)風扇散熱:VFD的內置風扇可以帶走VFD盒子內部的熱量。
(2)環(huán)境溫度:VFD是電子器件，包含電子元器件的電解電容等。，所以溫度對其使用壽命影響很大。VFD的一般環(huán)境工作溫度一般為-10℃ ~+50℃。如果能夠降低VFD的工作溫度，那么VFD的使用壽命將會延長，性能將會穩(wěn)定。
