变频器(Variable-frequency Drive,VFD)作为一种工业领域高科产品,主要由电力电子器件和微电子器件组成。三相交流电网接VFD的输入端。VFD的输入端是整流电路,输出端是变频电路。因此,输入侧和输出侧的电压和电流含有丰富的谐波,会导致电网波形畸变;同时,电网电压是否对称平衡,变压器容量的大小,非线性设备是否接入配电母线,也会影响VFD的正常运行。
目前VFD有DSP芯片或计算机芯片实现对驱动的设备主电路的控制,是由于计算机芯片的电压和电流都很小,在高运行速度下很容易受到一些外界电的干扰。因此,为了实现供电和驱动的安全可靠运行,必须采取措施抑制它们之间的相互干扰。
VFD整流电路和逆变电路由非线性器件组成。电路结构会导致电网电压和电流波形的畸变。三相交流电压ur、us、ut通过三相桥式整流电路将交流电变为DC,经电解电容滤波后DC电压基本不变。整流电路中使用的二极管是一种非线性器件。整流后的输出电压对滤波电容充电。充电电流的波形取决于整流电压和电容器电压之差。
当VFD工作在不同的频率和电流时,输入电流波形也不同。图10-6显示了负载为10Hz、20Hz和50Hz时55kWVFD驱动的鼠笼式异步电动机的输入电流波形。可以看出,随着电机频率和电流的增加,输入电流由断续变为连续,电流的波形畸变越来越小。通过对这些波形进行数学傅里叶级数分解,将获得许多谐波电流分量。
实验还证明,当VFD运行时,整流二极管的换向会引起一定的间隙源电压波形和突起。
综上所述,当VFD运行时,电网的电压电流波形会发生畸变。为了综合判断这种畸变对系统的影响,综合电压畸变率D可按下式计算。
电网质量对VFD寿命有什么影响?
在车间里,驱动会在不同的负载下使用,不同的负载在VFD本身的影响是不同的。
在焊机、电弧炉和轧机的冲击负荷下,经常发生电压闪变。此时VFD产生的谐波对电网质量有非常严重的污染,对设备本身也有相当大的危害。轻者不能连续正常工作,重者会损坏设备的输入电路。这将严重影响产品的使用寿命。