三科变频器的节能效果怎么样？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-07-13 09:52 标签： sako变频器

在变频调速系统中，电机的降速和停机都是通过逐渐降低频率来实现的，在降低频率的瞬间，电机的同步转速会相应降低，但是由于机械惯性，电机的转子转速却保持不变。当同步转速小于电动机转速时，电流相位在180度左右变化，电机由电动状态变为发电状态；同时，电机轴上的扭矩也转化为制动扭矩。使电机转速迅速下降，电机再次制动。续流二极管对电机再生电能进行完全波整流，再回馈给直流电路。
因为直流电路的电能不能通过整流桥回馈给电网，只能由变频器自身的电容吸收，虽然其它部分也可以消耗电能，但是电容还有短时的电荷积聚，形成“泵升电压”，使直流电压升高。直流电压太高会对设备的各个部件造成损坏。

所以，对于在发电制动状态下的负荷，必须采取必要措施处理这部分再生能量。处置再生能源的方法：能量消耗制动和反馈制动。

能耗制动的方法是在变频器DC侧增加一个放电电阻单元组件，消耗功率电阻上的再生电能实现制动。这是处理再生能量最直接的方式，就是通过专门的能耗制动电路，将电阻器上的再生能量消耗掉，转化为热能，所以也称之为“电阻制动”，它包括制动单元和制动电阻器两部分。

制动器的作用是当直流回路的电压 d超过规定的极限(例如660 V或710 V)时，连接耗能电路，使直流回路在经过制动电阻后以热能释放能量。制动器可以分为内制动器和外制动器两种，前者为小功率通用制动器，后者为大功率制动器或对制动器有特殊要求的制动器。理论上，两者没有区别，都是作为接通制动电阻的“开关”，它包括了功率管，电压采样比较电路和驱动电路。

制动电阻是用来以热能的形式消耗电机再生能量的载体，它包括电阻值和功率容量两个重要参数。一般工程上广泛使用的是波纹电阻和铝合金电阻:前者采用垂直波纹面降低寄生电感，采用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不老化，延长其使用寿命；后者电阻具有耐候性和抗振性，优于传统的瓷骨架电阻。它广泛应用于要求高、安装容易、安装牢固、散热器安装容易、外形美观的恶劣工业控制环境中。

A、当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动），电机即以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高；
B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，

C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低；
D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电流流过；
E、采样母线电压值，制动单元重复 ON/OFF 过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

制动单元与制动电阻的选配

A、首先估算出制动转矩=（(电机转动惯量+电机负载测折算到电机测的转动惯量）*（制动前速度-制动后速度））/375*减速时间-负载转矩

一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的 18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；

B、接着计算制动电阻的阻值=制动元件动作电压值的平方/（
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经过20多年的发展，如今的中国变频器厂家与市场结构已经趋于成熟。但随着我国开始大力发展“双碳”的大环境下，中国变频器（以下简称-VFD）行业发展将面临什么样的机遇和挑战？


尤其是在“十四五”规划实施以来，新能源产业风起云涌。但对于电机系统这一传统能源消费主体来说，从能源消费角度响应“双碳”发展要求，可以进一步促成“二氧化碳峰值排放”和“碳中和”是更为直接的一种发展方式。


目前，由于“双碳”发展目标的要求，各类高耗能企业不断推进工艺优化和节能降耗，这就要求更多的电机从传统低效的运行和调速模式向变频驱动模式转变。由于受到国际形势、新冠肺炎疫情等各种因素的影响，传统大型国有企业也为国产品牌打开了大门，这对整个国产VFD市场来说是一个巨大的市场机遇。

此外，随着“双碳”发展目标的推进，国内电机标准正在从IE3逐渐向IE4、IE5转变，电机形式也在从异步向永磁同步、同步磁阻转变。所有这些新型节能电机都离不开驾驶员的支持！无论是新的市场机遇还是新的电机形式，实际上都对驱动器的可靠性、控制策略和控制性能提出了更高的要求，这也是对整个VFD行业的巨大挑战！


目前，国家正在大力发展第三代半导体技术。氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等半导体器件会对VFD产品和技术产生哪些影响？

第三代半导体技术也是一个值得关注的发展趋势。目前，我们可以看到氮化镓更多地用于低压领域。比如我们每天都能看到移动设备的大功率快充，这是氮化镓的典型应用场景，一般不适合大功率、高电压的工业现场应用。


SiC可以作为IGBT的下一代替代品，可以实现高速低损耗行驶。对于一些要求频率高、体积小、重量轻的场合，一般可以采用SiC方案，但对于这种方案来说，最主要的问题在于SiC的成本，目前相对较高。

是否采用SiC，应该更多的从控制系统的角度来考虑。虽然SiC可以有效降低产品体积和整体产品损耗，但开关频率提高带来的EMI问题和电机DUDT问题需要特别计划。

随着工业4.0的不断推进和数字化转型，智能化已经成为整个工业领域发展的主旋律。对于VFD行业来说，正在从传统的标准VFD逐渐过渡到行业整体解决方案。作为整体解决方案，以VFD为主体的一体机已经成为很多行业的主流，承担了整体设备智能核心的关键角色。

对于工业领域的智能化发展，目前主要从网络化、设备本体智能管理和智能问题诊断入手。市场上出现了许多新的模式，类似于数字双触摸模式等。这将是未来VFD重要的发展方向之一。现在，部分大型工业企业都已经开始在探索VFD的智能化应用。

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