Foodjx導(dǎo)讀:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,軟起動技術(shù)發(fā)展迅速,各種新的軟起動名詞層出不窮。近年來,變頻軟起動的概念被提了出來。由于其與變頻器的名稱非常接近,而且變頻器也具有軟起動功能,不了解者往往認(rèn)為變頻軟起動器就是變頻器,將兩個不同的產(chǎn)品混為一談。在這里,就我所知對這兩個產(chǎn)品進(jìn)行一個比較,以便需要者有所區(qū)分。
一、工作原理的不同
1、變頻軟起動器的工作原理
變頻軟起動器的全稱是分級交-交變頻軟起動器,也稱為離散變頻軟起動器。變頻軟起動器利用三相交流調(diào)壓回路,通過控制三相晶閘管的觸發(fā)順序,使晶閘管導(dǎo)通一個或者多個半波周期,對電網(wǎng)電壓進(jìn)行斬波,使幾個工頻周波內(nèi)去掉一部分工頻上半波和一部分工頻下半波,實現(xiàn)電機端電源頻率變化的目的。幾種頻率波形示例如下圖:
圖一 幾種頻率的波形
由于這些頻率是對工頻交流電分頻得到的,是交流電源的一系列子頻率,不可能得到連續(xù)的頻率,所以稱之為分級變頻或者離散變頻。由于分頻是通過斬波的方式實現(xiàn)的,所以得到的波形是不連續(xù)的。
考慮到變頻后的三相相序和對稱性,在這些子頻率中,只有3n+1分頻能夠滿足要求,所以變頻軟起動器的頻率變化為f/13→f/7→f/4→f/3→f/2→f(50Hz)。其中3分頻和2分頻是為了避免從4分頻直接變?yōu)楣ゎl造成過大沖擊而增加的過渡過程。
從圖一中可以看出,頻率改變的時候電壓也發(fā)生了改變。通過適當(dāng)?shù)目刂疲梢詫崿F(xiàn)V/f成比例,從而提高電機的低頻轉(zhuǎn)矩,讓電機以高起動轉(zhuǎn)矩順利起動。由于頻率的不連續(xù),所以電壓的變化也是不連續(xù)的。
電機起動完成后,短接開關(guān)閉合,短接交流調(diào)壓回路,使電機直接并網(wǎng)運行。
變頻軟起動器也能實現(xiàn)軟停車功能,采用的方式是低速反接制動,即將頻率以f/5→f/8→f/11的順序變化,使電機電源的相序相反。
2、變頻器的工作原理
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻),先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。
變頻器的輸出頻率是通過直流逆變而來,其頻率理論上是可以連續(xù)變化的。由于采用了*的PWM調(diào)制技術(shù),其波形非常接近正弦波。變頻器的輸出電壓和頻率的比值也是成比例的,所以電壓的變化也是連續(xù)的。
變頻器在起動電機時,其頻率是平滑變化的,每一次頻率的變化很小,所以可以看成是連續(xù)的。
變頻器是為調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速而設(shè)計的,可以帶電機長時間運行,不需要短接開關(guān)。
二、主回路結(jié)構(gòu)的不同
1、變頻軟起動器的主回路結(jié)構(gòu)
變頻軟起動器的主回路如下圖所示:
圖二 變頻軟起動器的主回路圖
從圖二中可以看出,變頻軟起動器的主回路是由六只晶閘管兩兩反并聯(lián)組成的三相交流調(diào)壓回路和短接開關(guān)并聯(lián)構(gòu)成。電機起動時,晶閘管工作;起動完畢后,短接開關(guān)動作,短接晶閘管,晶閘管停止工作。
2、變頻器的主回路結(jié)構(gòu)
變頻器的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖三所示。
圖三 變頻器主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
變頻器主要由整流回路、平波回路、逆變回路以及制動回路構(gòu)成,共計需用12只電力電子器件。當(dāng)前大多使用六只電力二極管用于整流回路,六只IGBT用于流變回路。整流回路將工頻交流電變?yōu)槊}動的直流電,平波回路將脈動的直流電變?yōu)槠秸闹绷麟姡孀兓芈穼⒅绷麟娮優(yōu)樗桀l率的交流電。
對比兩個主回路可知,變頻軟起動器由于結(jié)構(gòu)簡單,使用電力電子器件數(shù)量較少,成本低于變頻器。
三、性能的不同
雖然變頻軟起動器和變頻器在起動電機時都有較大的起動轉(zhuǎn)矩,但工作原理的不同,表現(xiàn)的性能也有很多的不同。
變頻軟起動器的頻率是離散的,定子電壓和電流是不連續(xù)的,轉(zhuǎn)矩也是不連續(xù)的、脈動的,轉(zhuǎn)速也出現(xiàn)脈動的現(xiàn)象,平滑性沒有變頻器好。因此,電機在運行時會有振動和噪聲(低頻),不像變頻軟起動那樣只有調(diào)制脈沖的高頻噪聲。由于變頻軟起動器只是在起動的時候出現(xiàn)這種狀況,時間極短,所以對電機的影響可以忽略不計。
電力電子器件工作時會產(chǎn)生諧波。變頻軟起動器的晶閘管是短時工作的,所以產(chǎn)生的諧波量比變頻器少。
變頻軟起動器雖然也能夠改變電機端電壓的頻率,但其短時工作制的設(shè)計,使其不能長時間變頻工作,更重要的是其頻率是固定的幾種,不能連續(xù)調(diào)節(jié),而且不高于25Hz,電機只能在半速以下運行,所以變頻軟起動器不適合用于電機的調(diào)速。變頻器是為電機調(diào)速而設(shè)計的,如果只是用于電機起動,使其利用率非常低,是一種很大的成本和資源浪費。
結(jié)束語
通過比較可以看出,變頻軟起動器和變頻器是兩種的不同的產(chǎn)品,其基本原理和器件構(gòu)成根本不同,因而性能和應(yīng)用也不同,成本也有較大的差別,不能混淆。在實際使用時要根據(jù)不同的使用目的選用不同的產(chǎn)品。變頻軟起動器用于電機的起動,而變頻器用于電機的調(diào)速,兼有起動功能。