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大多數(shù)現(xiàn)代變頻器的工作原理是將三相電壓源轉(zhuǎn)換為直流電,并使用絕緣柵雙極晶體管(igbt)以3000至4000赫茲的頻率打開和關(guān)閉直流電壓。改變單個脈沖的持續(xù)時間或?qū)挾取久}沖寬度調(diào)制(pwm)】控制有效電壓。為了幫助“塑造”合成正弦波,在合成正弦波的較低位移處使用正、負混合脈沖。
測量電壓
真實有效值測量傳感器和儀表的讀數(shù)將高于用戶預期。真有效值測量傳感器和/或儀表記錄施加電壓的正確有效值。
客戶會問:“我怎樣才能讀取所施加電壓的正確值?”嗯,他們讀的是正確的值。
變頻器電壓電流波形
。
典型變頻器產(chǎn)生的電壓和電流波形。
電壓的均方根計算
電壓的均方根計算
f(v)是計算均方根值時電壓的函數(shù)。在變頻器的情況下,電壓函數(shù)由一系列寬度可變的電壓脈沖組成,這些脈沖既有正脈沖,也有負脈沖。通過平方脈沖([f(v)]2),所有脈沖(包括散布在正擺動脈沖中的負擺動脈沖和散布在負擺動脈沖中的正擺動脈沖)都有助于均方根值。因此,與合成正弦波電壓包絡(luò)相比,產(chǎn)生的真均方根或有效電壓高于預期。
測量電流
因為電動機負載是感應(yīng)的,所以它會從變頻器中濾除高頻成分,電流被觀察為帶紋波的正弦波。真有效值測量儀或傳感器測量電機負載使用的有效電流。
測量功率
由于來自變頻器的合成電壓正弦波可能從接近直流電的頻率變化到某些標稱交流頻率,例如66赫茲,功率測量設(shè)備必須具有從直流到最大預期合成頻率的響應(yīng),并且必須具有足夠快的響應(yīng)以捕獲脈沖寬度調(diào)制頻率。
一個適當設(shè)計的功率傳感器將把單個電壓脈沖乘以電流,并在足夠長的時間內(nèi)對產(chǎn)品進行平均,以獲得相對平滑的輸出。
逆變電源負功率時的電壓和電流波形
這是圖一,還有一些注釋。θ是電流滯后于電壓的角度-功率因數(shù)角。這表明存在感應(yīng)負載。注意電流為正時出現(xiàn)的負電壓脈沖。這會導致負功率流。同樣注意當電流為負時出現(xiàn)的正電壓脈沖。這也會導致負功率。
由變頻功率傳感器測量的功率反映了電機產(chǎn)生軸功率所消耗的功率、電機正常情況下的電阻損耗以及由于脈沖寬度調(diào)制電壓而產(chǎn)生的附加電阻損耗。作為后者的結(jié)果,由變頻器工作的感應(yīng)電動機將運行得更熱一些。為了糾正這種情況,一些電機制造商指定在變頻器和電機之間使用電抗器。電抗器是一個感應(yīng)器,它可以濾除高頻電壓脈沖。測量電抗器和電動機之間的電壓,結(jié)果將接近正弦波電壓的預期值。測量電抗器和電機之間的功率,可以消除電壓pwm波形造成的大部分熱量損失,從而更準確地測量軸功率。
解決用戶真正想要測量什么的問題
今天提供的變頻器可以提供一個很好的干凈正弦波的電壓輸出或載波頻率的未濾波輸出。根據(jù)制造商的不同,載頻可以從幾千赫茲到30千赫茲不等。請與您使用的變頻器制造商聯(lián)系。如果出現(xiàn)以下情況,則不應(yīng)出現(xiàn)任何測量問題:
變頻器輸出經(jīng)過良好的濾波。
變頻器和馬達之間有一個電抗器。將傳感器或儀器連接到反應(yīng)堆和電機之間。
如果變頻器的輸出沒有被過濾,并且沒有使用電抗器,您將獲得高于預期的電壓和功率讀數(shù),如前所述。
這些讀數(shù)沒有錯,但并不能反映電動機正在做的工作。該怎么辦?
解決方案1
如果載波頻率在千赫范圍內(nèi)
你可以試著在電壓傳感器和瓦特傳感器的輸入端之前加上一個濾波器,一對0.2 mfd的陶瓷電容和一對100歐姆的電阻作為pi網(wǎng)絡(luò)濾波器可以很好地濾除載波。
解決方案2
另一種方法更為復雜。建立了一個基于dsp技術(shù)的半定制監(jiān)控軟件包。此監(jiān)控包中的固件確定合成正弦波和包絡(luò)線的過零點。由此可以計算出所有的參數(shù)。關(guān)于這個解決方案,請與我們聯(lián)系。定價非常合理。
解決方案3
這個解決方案是一個“逃避”的解決方案,但非常合理。如果電源是主要問題,測量進入變頻器的電源。這比測量變頻側(cè)要便宜得多。變頻器制造商應(yīng)該能夠給你一個變頻器的效率等級。根據(jù)這個額定值和功率讀數(shù),可以計算出電動機的功率輸出。