变频调速装置在给排水工程应用中设计选型探析

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1、变频调速装置在给排水工程应用中设计选型探析　　摘要：随着变频调速技术的不断发展和在给排水工程中的应用日渐广泛，变频器如何选型的问题十分重要而倍受关注。本文从电磁兼容性、负载定额的适配性以及可操作性、可维修性和可靠性等三方面对此做了讨论。关键词：变频调速变频器电磁兼容（EMC)负载定额中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：变频技术在水工业领域的应用是随着城市给排水事业的发展而发展的。变频器如何选型成为变频技术合理应用的关键。倍受人们的关注。本文试对中、低压变频调速装置的选型问题做如下探讨。1电磁兼容性（EMC）随着电力电子产品种类及应用范围与

2、日增，电磁容（EMC-Electro-MagneticCompatibility）设计正受到日渐广泛的重视。随着变频技术的普及，EMC问题在工程设计中变得越来越重要。1.1中压变频7严格选用酬Ｃ性能好的变频调速装置是维持EMC环境的基本条件之一，选用合乎标准的设备并采取适当的屏蔽与滤波及接地措施，一般都收效良好．否则会不同程度的破坏EMC环境。所谓EMC性能好主要是指无谐波污染和高功率因数的“绿色”产品。目前在中压领域已经开发出的可供选择的变频器类型主要有：中压多电平PWM变频器、单元串联多电平PWM电压型变频器、二电平或三电平双PWM变频器。这三

3、种类型的变频器各有其特点，在选型过程中，应结合工程的条件和要求来进行评价。1.2低压变频低压变频器类型的选择余地不大，≤500V的低压变频器其主电路都是电压源型的交－直－交电路，功率器件大多是IGBT，逆变器采用正弦脉宽调制方式（SPWM）变频器输出电压中的谐波分量与所采用的脉宽调制方式有关，即载波频率的高低决定了输出电压PWM脉冲数的多少和输出波形的质量要想得到正确的PWM调制信号．载波频率f△必须高于被调制信号频率6倍以上，我国规定电流谐波要考虑到19次，故f△要在6KHZ以上。国内外低压变频器f△大致如下：日本约12～15KHZ美国约2～6K

4、HZ国产约6～12KHZ7一般的变频器f△是固定的，而有些中、高档变频器设置了可设定载频功能，f△是可调的，宜尽量选择后者。用户可根据具体使用系统对谐波、电磁噪声的不同侧重酌情选用f△，一般电动机容量大的，f△要低些，以减少干扰源的能量。在设计选型中还应注意变频器输出线路长度的影响，因为电磁干扰能量主要是经线路的传导和幅射向外传播的，f△越高，线路应越短，有资料认为此长度不应大于100m。但除了电磁干扰问题以外．还应考虑变频器输出调制波电压脉冲dv／dt与线路分布电容所形成的前行波浪涌电压问题若变频器与电动机之间接线长度较长，变频器输出电压达到波峰

5、值的时间比前行波到达电动机端子的时间短，在电动机端子部位，前行波相对反射波的峰值为变频器输出波峰值的二倍。PWM变频器电压上升沿徒度约为2000～3000V／μs，当接线为电缆时，到达波峰值的时间ｔ约需0.2～0.3μs变频器和电机间的距离L可用下式求得：L=t／0.00624L一般不应超过30～50m，否则要考虑前行波浪涌电压对电动机绝缘造成的危害。7变频器与电动机之间距离过大的问题在拾排水工程中是可能出现的，例如采用氧化沟工艺的污水处理厂，传统上转刷采用双速电动机驱动，由于双速电机接线复杂、冲击电流大、调节性能差，有的工程转而以变频器来取代。由

6、于氧化沟一般体量都比较大．从MCC至转刷电动机的距离短则几十米，长则可达1～2百米，因此，无论从电磁干扰或是前行波冲击过电压的危害来看都是不利的可以采取的措施是合理选择安装场所和配线路径，尽量缩短变频器与电动机之间的距离．除此之外．即在设计选型时，要求变频器厂家配套提供输出滤波器或电抗器，以降低dv／dt和电磁干扰。2负载定额适配性这个问题在给排水工程中主要涉及到低压变频器的选型。2.1变频器负载标准由于半导体器件及其装置的发热时间常数与变压器、电动机相比要小得多，通常以分钟计，且过载超温的后果较为严重．所以都规定有严格的负载条件．包括基本负载电流

7、、过载电流及持续时间和间隔。我国与国际电工委员会（IEC）都有关于变流器负载的标准，如将变流器的工作等级或运行种类分为6级，第1级为100%额定输出电流，没有过载的可能性。第2级允许连续输出基本负载电流，井在此基础上可有150%的短时过载运行，但基本负载电流就只有额定输出电流的91%，因此，150%过载对额定输出电流而言，其相对值则为136%第3级到第6级则过载更大或时问更长，目前市售产品标准系列一般只涉及到第2级。2.2变频器负载定额的选择变频技术的应用7应根据生产机械负载的性能、调速范围、控制精度等要求选择合适的变频器，以满足工艺和生产要求为前

8、提。水泵、风机属于平方降转矩负载，离心式风机、水泵在低速时功率小，要求的调速范围不大，启动和加速转矩一般不会超过100%，