热水锅炉电气控制系统设计 - 毕业设计说明书-精品 -(8)

第六章 变频器的选择与使用

6.1变频器

定义：

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

6.2变频器基本原理

我们现在使用的变频器主要采用交—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，然后再把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。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 6.2.1变频器控制原理

（1）、主回路：电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在变频器的输出端，减少变频器输出的高次谐波，当变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。虽然变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不完美，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照变频器的容量进行选择。可以用变频器本身的过载保护代替热继电器。

（2）、控制回路：具有工频变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。

6.3变频器选型

1、采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。

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2、变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 3、 变频器与负载的匹配问题；

（1）、电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。

（2）、电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。

（3）、转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。

4、在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 5、变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。

6、对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。

在本次设计热水锅炉控制系统中，引风机、鼓风机、循环泵、炉排、补水泵的调速均采用变频调速控制。变频器自身具有非常强大的控制功能，如PID控制功能、多段速运行控制功能、远程通讯控制功能等，同时，变频器还对电机起到过载和过电流保护作用，在电机控制主回路中可以不加装热继电器，使设计更经济。综合考虑变频器的性价比，本文所使用的变频器是深川SVF-EV变频器。根据电机功率的大小所选择的变频器型号如下表所示：

电机名称及功率 变频器型号 引风机 110KW

电源容量 KVA 输入电流 A 134 30

输出电流 A 200/224 SVF-EV-G93/P110T4 180

鼓风机 55KW 循环泵 90KW 炉排 4KW 补水泵 7.5KW SVF-EV-G45/P55T4 SVF-EV-G75/P93T4 SVF-EV-G5.5/P7.5 T4B SVF-EV-G5.5/P7.5 T4B 69 114 8.9 8.9 92 157 14.6 14.6 96/128 165/200 14/18 14/18 表6.3变频器型号选择 电机名称及功率 变频器型号 引风机 110KW 鼓风机 55KW 循环泵 90KW 炉排 4KW 补水泵 7.5KW SVF-EV-G93/P110T4 SVF-EV-G45/P55T4 SVF-EV-G75/P93T4 变频器尺寸W 436 346 436 变频器尺寸D 变频器尺寸H 313 278 313 175 175 721 575 721 245 245 SVF-EV-G5.5/P7.5 T4B 155 SVF-EV-G5.5/P7.5 T4B 155 表6.3变频器型号选择

上表中变频器型号有G型和P型及之分，G型变频器适用于通用机型的控制，P型适用于风机泵类的控制。

6.4变频器与电机的距离确定电缆和布线方法

（1）、变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。

（2）、控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。

（3）、电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量

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信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。

（4）、与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。

注：此图适用于SVF-EV-G0.4T4B～SVF-EV-G550/P630T4 图6.4三相变频器接线示意图

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6.5三相变频器主回路端子说明

6.5.1注意及警告

1、确认电源开关处于OFF状态才可进行配线操作，否则可能发生电击事故！

2、配线人员必须是专业受训人员，否则可能对设备及人身造成伤害！ 3、必须可靠接地，否则有触电发生或有火警危险！ 4、确认输入电源与变频器的额定值一致，否则损坏变频器！ 5、确认电机和变频器相适配，否则可能损坏电机或引起变频器保护！ 6、不能将电源接于U、V、W端子，否则损坏变频器！

7、不能将制动电阻直接接于直流母线(+)、(-)上，否则引起火警！ 端子标记 R S T (+) (-) (+) PB 名称 三相电源输入端 直流母线正、负端子 制动电阻接线端子 说明 交流三相380V电源连接点 共直流母线输入点 15KW及以下接制动电阻连接点 P (+) U V W 外置电抗器接线端子 变频器输出端子 接地端子 表6.5.1变频器主回路端子说明 6.5.2配线注意事项

A、输入电源L1、L2或R、S、T：变频器输入侧接线，无相序要求。

B、直流母线(+)、(-)端子：注意刚停电后直流母线(+)、(-)端子尚有残余电压，须等待5分钟以上并确认小于36V后方可接触，否则有触电危险。18.5KW以上选用外置

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外置电抗器连接点 连接三相电动机 接地端子

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