1 发展历程
变频电源是在国内一般的称呼,更准确的说,应该叫交流电力频率转换器,即Ac power Frequency Converter,一般用缩写AFC来称呼。变频电源的整个发展史基本是随着电子器件的发展而发展的。
80年代前后,电子式变频电源多以日本的小型仪器电源为主,该类仪器电源多采用晶体放大的方式制作,80年代后通过台湾传入中国大陆。该时期的电源特点为:功率小,精度好,效率低。
80年代,中国大陆走上了改革开放的道路,在此阶段,中国大陆的进出口设备逐渐加大,尤其以微波炉及空调为代表性的电器出口份额增加,因此需求大功率变频电源进行测试。对于该部分市场应用的需求,原有的产品功率已不能满足,所以,电源厂家寻求新的技术来扩大电源的功率。根据当时的技术条件及电子器件,主要向两条路发展,一方面是保持晶体式的方式不变,采用多机并联的方式进行扩容;另一种方式是采用功率晶体模组。
晶体式多级串联的方式,需要解决环流问题,而且效率低,在工业生产过程中,消耗太大;功率晶体模组变频方式反应慢,功率有限,工作电压低,耐压在600V左右,输出采用PAM滤波方式(为单方波加低次滤波),输出波形失真较大。这两种方式制作的电源产品功率依旧不能满足日益增长的需求,所以大功率的负载需要变频测试时,多采用电机后拖动发电机的方式(M+G)来满足。
电机后拖动发电机的方式(M+G)在使用过程中,存在磨损,以及效率转换问题。后来参考美国技术,采用SCR来做逆变器,该方式制作的电源,功率大,能满足客户使用,比较好的用于取代电机后拖动发电机的方式(M+G),但是该系列的产品有一个较大的缺点,机器在转换的过程中,噪音非常大,达到70dB<1m
随着半导体技术的发展,在80年代末,富士生产出了第一代的IGBT,该电子器件的特性集成了GTR及MOSFET的优点,开关速度快,通流能力强,故很快就被应用到逆变领域。随着实力强大的三菱、西门康、英飞凌等厂家在IGBT领域的加入,使得IGBT的发展速度日新月异,更新换代的速度加快,IGBT的开关速度及通流能力得到进一步的加强,这样,就使得大功率的变频电源的制作得以实现。
2 区别
变频电源是由整个电路构成交流一直流一交流一滤波的变频装置,得到了广泛应用。变频电源不仅能 模拟输出不同国家的电网指标,而且也为出口电器厂商在设计开发、生产、检测等应用中提供纯净可靠的、低谐波失真的、高稳定的电压和频率的正弦波电源输出。变频电源是非常接近于理想的交流电源,可以输出任何国家的电网电压和频率。变频器是由交流一直流一交流(调制波)等电路构成的,变频器的标准名称应为变频调速器。其输出电压的波形为脉冲方波,且谐波成分多,电压和频率同时按比例变化,不可分别调整,不符合交流电源的要求。
3 最新技术
当今国际上先进的变频电源是采用IGBT逆变输出技术,用先进微处理器控制设计而成的高性能精密电源,它具有过流、短路、过压、欠压、过载等保护及报警故障显示功能,确保用电设备及变频电源安全。具有负载适应性强,输出波形品质好,良好的人机界面,操作简单,体积小,重量轻等特点。正弦波输出,可调输出电压及频率的变频电源为用电设备提供了所需要的交流电。
4 定期保养
清扫空气过滤器冷却风道及内部灰尘。检查螺丝钉、螺栓以及即插件等是否松动,输入输出电抗器的对地及相间电阻是否有短路现象,正常应大于几十兆欧。导体及绝缘体要及时用酒精擦试干净。如条件允许的情况下,要用示波器测量开关电源输出各路电压的平稳性,如:5V、12V、15V、24V等电压。测量驱动电路各路波形的方波是否有畸变。UVW相间波形是否为正弦波。
接触器的触点是否有打火痕迹,严重的要跟换同型号或大于原容量的新品;确认控制电压的正确性,进行顺序保护动作试验;确认保护显示回路无异常;确认变频电源在单独运行时输出电压的平衡度。
建议定期检查,应一年进行一次。
变频电源备件的更换
变频电源由多种部件组成,其中一些部件经长期工作后其性能会逐渐降低、老化,这也是变频器发生故障的主要原因,为了保证设备长期的正常运转,下列器件应定期更换:
1.滤波电容
中间电路滤波电容:又称电解电容,其主要作用就是平滑直流电压,吸收直流中的低频谐波,它的连续工作产生的热量加上变频电源本身产生的热量都会加快其电解液的干涸,直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次,一般其容量减少20%以上应更换。
2.冷却风扇
变频电源的功率模块是发热最严重的器件,其连续工作所产生的热量必须要及时排出,一般风扇的寿命大约为10Kh—40Kh。按变频电源连续运行折算为2—3年就要更换一次风扇,直接冷却风扇有二线和三线之分,二线风扇其中一线为正极,另一线为负极,更换时不要接错;三线风扇除了正、负极外还有一根检测线,更换时千万注意,否则会引起变频电源过热报警。交流风扇一般为220V、380V之分,更换时电压等级不要搞错。
5 生产
6 使用注意事项
1、高压试验请注意安全,严格按照高压试验的规范来操作。检查/修改试验接线时,请先关闭本系统,并切断电源。
2、本系统支持的最高电压为800Kv,实际能够升到的高压由激励变压器决定,请根据试验电压调换合适的激励变压器。
3、如果开机后发现变压器发出非正常声音,请立即关闭本系统并切断电源,检查变压器接线是否正确。
4、正常“停机”采用逐步降压停机的方式,保护停机直接快速停机,遇到紧急情况可以直接断开空开直接关机。
5、如果自动扫频失败,请检查接线或重设扫频范围。
6、本系统试验电压为峰值采样(国标要求),如果系统显示的高压跟万用表显示的高压差别大,请检查“试验参数”中的“分压变比”是否正确填写。
7 技术参数
10KVA变频电源技术参数
型号
| 10kVA
| ||
电路方式
| IGBT/PWM脉波宽度调变方式
| ||
交流输入
| 相位
| 三相
| |
电压
| 220V/380V±10%
| ||
频率
| 50Hz
| ||
交流输出
| 相数
| 单相
| |
电压
| 低档
| 0-150V连续可调
| |
高档
| 0-300V连续可调
| ||
电流
| 低档
| 84A
| |
高档
| 42A
| ||
频率
| 40.0-499.9Hz连续可调
| ||
频率稳定度
| 定频:≤±0.01%; 调频:≤±0. 1%
| ||
动态电压瞬变范围
| ≤1%
| ||
负载稳压率
| ≤±1%
| ||
波形失真度
| ≤3%
| ||
功率因数
| ≥85%
| ||
反应时间
| ≤2Ms
| ||
显示精度
| 数位频率表
| 解析度0.1Hz
| |
数位电压表
| 解析度0.1V
| ||
数位电流表
| 解析度0.01A
| ||
数位功率表
| 解析度0.1W
| ||
电表指示
| 四位数字式频率、电压、电流、功率及功率因数表
| ||
工作效率
| 效率高达90%,可为感性、容性、阻性任意混合负载
| ||
保护功能
| 过电流、过电压、过热、过载保护及警告装置
| ||
绝缘电抗
| 500Vdc 20MΩ以上
| ||
耐压绝缘
| 1800Vac/5Ma/1分钟
| ||
冷却装置
| 强制风扇制冷
| ||
环境
| 工作温度
| -10℃~50℃
| |
相对湿度
| 0-90%(非凝结状态)
| ||
海拔高度
| 1500公尺
| ||
尺寸(深*宽*高)mm
| 660*400*700
|
8 资料
NH-A系列变频变压电源,在产品的设计方面,采用了高频PWM,IGBT逆变功率推动及输入输出全隔离技术,使产品具有瞬时值控制及在线可调功能,具有控制精度高、波形品质好以及负载适应性强、噪音低及抗干扰能力强等特点。
可广泛应用于以下场所:
● 海外销售产品测试;
●模拟产品行销目的地(各国各地区)电网状况;
●各种产品认证的预测试;
●产品寿命测试;
●专业实验室的电源适应性试验;
●变压器、电机等绕组类产品倍频测试;
●中频测试;
模拟变频电源三进三出技术参数如下:
制作方式
| SPWM/IGBT正弦波脉宽调制
|
输入电源
| 380V±10% AC
|
输入相数
| 三相 三线/四线+地线
|
输入频率
| 50/60Hz±5Hz
|
输出电压
| 低档:0~150V/0~260V 高档:0~300V/0~520
|
输出频率
| 调频:47Hz~63Hz 定频:50Hz、60Hz
|
电压稳定度
| 标准正弦波形
|
频率稳定度
| ≤1%
|
总谐波含量
| ≤2%(线性负载)(THD)
|
三相不平衡
| 可接不平衡负载
|
相角偏移度
| 平衡或对称负载120°±1° 10%不平衡负载时120°±3°
|
负载类型
| 无负载类型限制(阻性、感性、容性、整流均可)
|
显示相电压
| 四位LED 分辨率:0.1V
|
显示频率
| 四位LED 分辨率:0.1Hz
|
显示电流
| 四位LED 分辨率:0.001A/0.01A/0.1A
|
功率/功率因数
| 四位LED 分辨率:0.1W/1W/0.1KW
|
效率
| ≥85%
|
保护装置
| 过载、过流、过压、过热、短路等保护
|
噪声
| ≤65dB (1米以外)
|
使用环境
| 温度:-10℃~40℃ 湿度:10%~90%、海拔≤2000m
|
外形尺寸
| 如2表
|
重量
| 如2表
|
2表:
容量
| 输出电流
| 外形尺寸
| 重量
| |
低档
| 高档
| |||
6KVA
| 18A
| 9A
| 500×900×680
| 120KG
|
10KVA
| 30A
| 15A
| 500×900×680
| 150KG
|
15KVA
| 46A
| 23A
| 500×900×680
| 200KG
|
20KVA
| 60A
| 30A
| 590×1100×800
| 260KG
|
30KVA
| 90A
| 45A
| 590×1100×800
| 300KG
|
45KVA
| 136A
| 68A
| 720×1220×1080
| 340KG
|
50KVA
| 150A
| 75A
| 720×1220×1080
| 370KG
|
60KVA
| 180A
| 90A
| 720×1220×1080
| 400KG
|
75KVA
| 226A
| 113A
| 720×1220×1080
| 500KG
|
90KVA
| 272A
| 136A
| 750×1300×1382
| 600KG
|
100KVA
| 303A
| 151A
| 750×1300×1382
| 650KG
|
120KVA
| 364A
| 182A
| 1380×1450×870
| 700KG
|
150KVA
| 454A
| 227A
| 1380×1450×870
| 900KG
|
180KVA
| 546A
| 273A
| 2100×1650×1350
| 1100KG
|
200KVA
| 606A
| 303A
| 2100×1650×1350
| 1300KG
|
300KVA
| 909A
| 455A
| 2600×1800×1550
| 1750KG
|
450KVA
| 1364A
| 682A
| 2600×1800×1550
| 2100KG
|
600KVA
| 1818A
| 909A
| 2600×2200×1850
| 2600KG
|
750KVA
| 2272A
| 1136A
| 2600×2200×1850
| 2900KG
|
9 应用问题
在工业调速传动领域中,与传统的机械调速相比,用变频电源调速有诸多优点,应用非常广泛,但由于变频电源逆变电路的开关特性,对其供电电源形成了一个典型的非线性负载,变频电源在现场通常与其它设备同时运行,例如计算机和传感器,这些设备常常安装得很近,这样可能会造成相互影响。因此,以变频电源为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一,其对电力系统中电能质量有着重要的影响。供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量,使电网受到“污染”,电能质量下降。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制,其频率范围一般 为2≤n≤40。