低壓變頻器的參數額定值和實驗要求

全國電力電子學調速電氣傳動系統半導體電力變流器標準化技術委員會是在國內外電氣傳動調速產品迅速發展的形勢下，于2000年成立的，秘書處掛靠在天津電氣傳動設計研究所，負責國家電氣傳動調速系統技術領域內的標準化技術工作的組織及歸口，涉及的產品主要是國民經濟基礎工業交直流電氣傳動設備。已制訂了6項電氣傳動調速系統的國家及行業標準:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

　 從完善產品全過程的質量控制出發，相應的調速裝置試驗方法、調速裝置環境條件規程、調速裝置技術條件、調速裝置驗收規程、調速裝置安全規程等一些配套標準制定，將在2005-2007年期間逐步落實。

　　目前大家非常關注國家強制性產品認證（3C認證），是以國家標準、技術規則為技術依據的。國家公布的第一批實施強制性產品認證目錄，包括19大類，132種產品。電氣傳動調速產品雖不在第一批目錄范圍之內，但為了加快標準的宣貫、實施工作和3C認證的準備工作，本標準介紹作為連載欄目的首篇，和大家進行溝通。

1、GB/T12668.2標準適用范圍
　　
　　《GB/T12668.2-2003調速電氣傳動系統 第2部分：一般要求–低壓交流變頻電氣傳動系統額定值的規定》適用于一般用途的交流調速傳動系統（見圖1），該系統由電力設備（包括變流器部分、交流電動機和其它設備，但不限于饋電部分）和控制設備（包括開關控制—如通/斷控制，電壓、頻率或電流控制，觸發系統、保護、狀態監控、通訊、測試、診斷、生產過程接口/端口等）組成的系統。本標準不適用于牽引傳動和電動車輛傳動；適用于連接交流電源電壓1kV以下、50Hz或60Hz，負載側頻率達600Hz的電氣傳動系統。本標準給出了關于變頻器額定值、正常使用條件、過載情況、浪涌承受能力、穩定性、保護、交流電源接地和試驗等性能的要求。

　　本文就相關的低壓變頻器的參數額定值和試驗要求作以介紹。

2、變頻器功能特性

　　變頻器應具備一些所規定的特性，可包括（但不限于）下列所列之一項或多項：
　 定時加速；
　定時減速；
　 點動；
　可調電流限幅；
　能耗制動；
　反向；
　再生（制動）；
　 電網濾波；
　 輸入/輸出數據處理（模擬/數字）；
　 自動再啟動；
　 （轉矩）提升；
　 直流制動；
　 預充電電路。
　　
　　變頻器應配備規定的故障指示，可由干式繼電器或固態繼電器提供的公共報警和/或跳閘信號兩部分組成。故障指示通常因一個或多個故障而動作，故障包括（但不限于）下列諸項：
　外部故障；
　 輸出功率部分故障；
　 瞬時過電流；
　 過熱（變流器）；
　 無冷卻空氣；
　電動機過載；
　 輔助電源故障；
　 電源過壓/欠壓；
　 電源缺相；
　 內部控制系統故障；
　　調節器/功率電路診斷。
　　
　　變頻器應具有“傳動投入”的狀態指示信號（無論是旋轉還是停止）；還可具有“傳動就緒”的狀態指示信號。

3、變頻器使用條件

　　3.1 電氣使用條件
　　
　　要考慮頻率變化、電壓變化、電壓不平衡、電源阻抗、電源諧波及一些異常條件等：如頻率為fLN±2%；額定輸入電壓的變化限值為±10%；電源電壓不平衡度不超過基波額定輸入電壓(ULN1) 3 %的情況下應能夠運行。

　　3.2 環境使用條件
　　
　　主要包括使用氣候條件和機械安裝條件：如環境溫度+5 °C ~+40°C；變頻器應安裝于室內堅固的基座上，在其安裝區域內或附加的機殼內對通風或冷卻系統不會造成嚴重的影響。異常的環境使用條件，如暴露在過量塵埃中、海拔>1000 m等，要求專門選定的結構或保護部件。

　　3.3 變頻器存放
　　
　　如果運輸包裝箱不適用于戶外或無防護存放，收到變頻器后，應立即放置在能滿足儲存要求的場所。

　　變頻器存放應避免雨、雪、凍雨、腐蝕性材料等，不應存放在高于海平面3000m以上的場所，存放總時間不超過6個月的情況。

　　3.4 變頻器運輸
　　
　　變頻器應能夠在供貨者的標準包裝箱中進行運輸，環境溫度：-25 °C ~ +70 °C。異常氣候條件，
　　
　　如運輸溫度低于-25°C的場合，應采用加熱運輸方式或其它方法。沖擊和振動環境不能超過規定的極限。

4、變頻器額定值
　
　　4.1 輸入額定值

　　 電壓；制造廠應說明變頻器的輸入額定值，優選值是：
　　
　　a) 100，110，200，220，230，240，380，400，415，440，500，660，690V，用于50Hz；

　　b) 100，115，120，200，208，220，230，240，400，440，460，480，575，600V，用于60Hz。

　　額定輸入電流IVN值；
　頻率；
　 相數；
　 最小電源阻抗（或最大預期短路電流）和最大電源阻抗。

　　4.2輸出額定值

　　最大額定輸出電壓；
　　額定連續電流；
　 過載能力（過載能力適用于額定的轉速范圍）；
　頻率范圍；
　 相數；
　 額定功率；
　 輸出相序。

　　4.3 工作頻率范圍

　　制造廠應采用下列參數給出變頻器能維持其規定的穩態輸出電流時的工作頻率范圍：
fmin = 最小頻率；
f0 = 基本頻率；
fmax = 最大頻率。

　　4.4效率和損耗
　　
　　制造廠應給出額定負載和基本轉速下的損耗或效率。

5、 變頻器試驗

　　5.1 試驗類型
　　
　　試驗類型包括型式試驗、出廠試驗、抽樣試驗、選擇（專門）試驗、車間試驗、驗收試驗、現場調試試驗、目擊試驗。

　　1） 型式試驗 對按照某一設計制造的一個或數個部件進行的試驗，用于說明該設計滿足特定的技術要求

　　2 ） 出廠試驗 在制造期間或制造之后對各個部件進行的試驗，用于確定其是否符合某一準則。

　　3） 抽樣試驗 在一批產品中隨機抽取的一些部件上進行的試驗。

　　4） 選擇（專門）試驗 除型式試驗和出廠試驗之外，按照制造廠之意，或經過制造廠和用戶或其代理人協商而進行的試驗。

　　5） 車間試驗 為了驗證設計，在制造廠的實驗室里對部件或設備進行的試驗。

　　6） 驗收試驗 合同上規定的、用以向用戶證明該部件滿足其技術規格中某些條件的試驗

　　7） 現場調試試驗 在現場對部件或設備進行的試驗，用于驗證安裝和運行的正確性

　　8） 目擊試驗 在客戶、用戶或其代理人在場的情況下進行的上述任何一種試驗。

　　5.2變頻器標準試驗

　　變頻器標準試驗項目見下表：

　　絕緣試驗的目的在于檢查變頻器的絕緣狀況，為了防止不必要的破壞，在試驗之前，可先用1000V兆歐表測量受試部分的絕緣電阻。在環境溫度20士5°C和相對濕度為90%的情況下，其數值應不小于1MW，但所測絕緣電阻只作為耐壓試驗的參考，不作考核。

　　輕載和功能試驗的目的是為了驗證變頻器電氣線路的所有部分以及冷卻系統的連接是否正確，能否與主電路一起正常運行，設備的靜態特性是否能滿足規定要求。本試驗作為出廠試驗時，變頻器僅在額定輸入電壓下運行，而型式試驗時，則應在額定電壓的最大值和最小值下檢驗設備的功能。

　　額定電流試驗是為了檢驗變頻器能否在額定電流下滿意運行。

　　過電流能力試驗是負載試驗的一部分，是在額定運行情況下，在規定的時間間隔施加規定的短時過電流值，變頻器均能正常工作。

　　紋波電壓和電流的測量是在用戶或其代理人提出要求時才予以實施，并按GB/T3859.2電氣試驗方法和產品分類標準的規定進行。

　　功率損耗可以在測量的基礎上進行計算，或者直接測定。間接冷卻的變流器的功率損耗可以從測得的熱轉移媒質所轉移的熱量（用量熱的方法）和估算通過變頻器機殼的熱流量來計算。

　　溫升試驗的目的在于測定變頻器在額定條件下運行時，各部件的溫升是否超過規定的極限溫升。試驗應在規定的額定電流和工作制，以及在最不利的冷卻條件下進行。

　　一般情況下，不需要測量功率因數，當要求測量時，應測定總功率因數l。

　　固有電壓調整率測量是在變頻器電壓等于額定值下，根據輕載試驗、額定電流試驗取得的數據計算（見GB/T 3859.2）。

　　輔助部件的檢驗主要在于對變頻器電氣元件、泵、風機等輔助裝置的性能進行檢驗。但只要這些元件具備出廠合格證，可只檢驗其在變頻器中的運行機能，不必重復進行出廠試驗。

　　控制設備的性能檢驗最好采用類似額定功率的電動機對設備進行檢驗，也可采用較低功率的電動機在反饋量適當換算的情況下來進行。

　　保護器件的檢驗主要包括各種過電流保護裝置的過流整定；快速熔斷器和快速開關的正確動作。各種過電壓保護設施的正確工作；裝置冷卻系統的保護設施的正常動作；作為安全操作的接地裝置和開關的正確設置以及各種保護器件的互相協調。

　　電磁抗擾性是通過試驗驗證變頻器各個子部件的性能，如電力電子電路、驅動電路、保護電路、控制電路及顯示和控制面板對電磁騷擾的抗擾度。電磁騷擾有低頻騷擾和高頻騷擾。低頻騷擾包括諧波和換相缺口/電壓畸變；電壓變化，波動，電壓跌落和短時中斷；電壓不平衡和頻率變化及電源的影響。高頻騷擾包括對公共環境、工業環境及對電磁場的抗擾度。

　　電磁發射應盡可能地與其實際的工作環境條件相適應。為了確保基本的保護要求，分別規定了對公共環境、工業環境的低頻基本發射限值和高頻基本發射限值。

　　音頻噪聲試驗在周圍2 m內沒有聲音反射面的場所進行。測試時應盡可量避免周轉環境噪聲對測量結果的干擾。

　　附加試驗是上述試驗項目未包括的其他性能有要求，應在定貨時提出，并取得協議。

　　5.3變頻器相關試驗

　　1） 穩態性能
　　
　　應試驗變頻器傳動變量，如輸出轉速、轉矩等的穩態性能。用選取的偏差帶（穩態）來說明反饋控制系統的穩態性能。應滿足規定的工作和使用偏差帶的變量范圍。

　　2） 動態試驗

　　電流限值和電流環這些試驗用來表征變頻器的動態性能，與被傳動設備無關。可以試驗如下三項，應在接近0、50%基本轉速、100%基本轉速和弱磁最大轉速（NM）下進行。

　　a) 電流限值
　　
　　增大負載，就要使變頻器達到其預設的電流限值點。（另一種方法是：增大轉速階躍量至足夠大的轉動慣量，產生一個瞬態負載，使變頻器達到設定的電流限值點）。這時就可對電流上升時間、超調量和持續時間以及阻尼特性進行分析。
　　
　　b)電流環帶寬通過對電流設定和電流測量（反饋）之間響應的諧波分析，可以確定電流環的帶寬。必須檢查幅值和位移。該試驗應在線性或準線性區域內進行。

　　c) 對電流設定的階躍響應
　　
　　轉速環
　　
　　提供并正確選擇轉速給定的階躍以適應下列試驗。該測試可在空載或輕載條件下進行。

　　　　a)達到電流限值并進行檢查；

b)在未達到任何限值情況下，測量傳動輸出轉速響應（通常在50%基本轉速、100%基本轉速和弱磁最大轉速NM下進行）。

轉矩脈動
　　
　　　　若軸上耦合有相當靈敏的轉速測量器件，通過在空載條件下轉速的變化，可測量出氣隙轉矩脈動的相關等級。

　　　　自動再啟動
　　
　　　　若設有自動再啟動功能，則應在規定的斷電期間對其進行檢驗。這種功能應與緊急停車相協調，若需要可停止。

　　3） 能耗制動和能耗減速

　　能耗制動和能耗減速是兩個操作功能，其特性應由用戶和制造廠/供貨者來商定。其它性能要求由買方或制造廠和買方一起確定，

6、 產品信息

　　6.1 標志
　　
　　在變頻器的銘牌上應標出下列各項：

a) 制造廠名稱
b) 變頻器型號、系列號、制造年份
c) 輸入額定值
d) 輸出額定值

　　6.2 要提供的項目
　　
　　隨設備應提供如下信息：

　　規定由用戶調整的校準元件、器件和部件所需的信息；
　 適當選擇輸入和輸出保護和接地所需的信息；
　 使用說明書，包括操作設備所需要的所有信息；
　 GB 12668.3所規定的EMC信息；
　 安全性警告；
　 輸出相序。
　 應提供或使用戶有可能得到如下信息
　 維護和使用說明書，包括故障元器件或電子組件查找和更換的信息；語言應使用原產國的語言，或使用由制造廠和客戶商定的語言；
　 能耗制動減速和能耗制動停車電路的能量吸收額定值。