變頻傳動細節觀

要點

.變速傳動通過調節電機速度以適應負載的要求，可節省能源費用，延長設備壽命。

.變頻傳動采用脈沖寬度調制方法，改變一個感應電機的電壓和頻率。

.電機傳動應用要求在IGBT的柵極驅動與橋變頻器和電機相電流檢測之間有直流的隔離。

.整流后的直流電壓再轉回交流，采用是功率電子器件，如絕緣柵雙極晶體管。

.輸出電壓以高頻率開和關，將導通時間(或脈沖寬度)控制為近似于一個正弦波形。

電機傳動控制電機的速度、轉矩、方向，以及最后的馬力，它分為兩大類：交流與直流。交流傳動用于控制交流感應電機，并且與直流傳動一樣，也控制速度、轉矩和馬力。直流傳動通常是控制一臺并聯繞組的直流電機，它的轉子電路和磁場電路是分開的。這次拆解的是Schneider Electric的Altivar 12變頻傳動器，揭示了這兩類傳動的一些關鍵特性。

在美國，旋轉設備要消耗總電能的三分之一，包括風扇、鼓風機、壓縮機和泵。這類設備可以采用速傳動技術，即調節電機的速度以適應負載的需求，優點是提高了效率，降低了能耗。例如，將風扇或泵的速度降低15%~20%，軸功率能夠減少高達30%。

圖1，當適用IP20保護時，Type B和C型裝機要去掉通風蓋，但在Type A型裝機時要保留通風蓋。

正確使用的變頻傳動是合理、可靠和靈活的，它們通過減少電費而明顯節省了開銷。電動變頻傳動是采用脈沖寬度調制方式改變感應電機的電壓和頻率。傳動器采用絕緣柵雙極晶體管，將固定頻率的交流電源轉換為一個頻率可變、電壓可變的交流電源，供給電機，且感應電機的速度可在大約10%~200%之間調節(這個范圍還可以更寬)。傳動器亦可根據輸出頻率，按比例調節輸出電壓，從而提供一個相對恒定的電壓-頻率比率，提供合適的轉矩。

Altivar 12手冊中建議，當適用IP20保護時，對于IP(進入保護)Type B和C型裝機，要去掉通風罩，但對Type A型裝機則要將通風罩保留在機殼上(圖1)。ANSI/IEC 60529-2004描述了外殼提供的保護等級。它是一個針對操作者保護級別的分類體系，能防止操作員接觸到危險部件，并且阻止固體異物和水的進入。Type A型裝機每側可允許多達50mm(1.97英寸)的自由空間，通風蓋在原位。Type B裝機可以挨著裝，但要去掉通風蓋(參考文獻1)。Type C可以配合Type A，但也要去掉通風蓋。

圖2，直流鏈路（或直流總線濾波器）包括一個串聯電感，以及與相關MKP型電容并聯的兩只濾波電容，它串接到主電源上。

第一步是使用一個整流電路，將交流電源電壓轉換為直流電壓。直流電源包含有電壓紋波，由濾波電容加以平滑(圖2)。然后，這個直流電壓再轉換為交流，通常采用的是脈沖寬度調制(圖3)。輸出電壓以高頻率導通和關斷，將導通的時間(或脈沖寬度)控制為一個近似正弦波。