变频器的质量和性能要素的介绍

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：3.变频器质量的可靠性指标变频器质量的可靠性指标是不能短时间测定出来的，是经过长期试验或统计出来的。

变频器的质量性能指标分为两大类：一类是变频器的性能即通常说的功能，这类指标是可以通过各种测量仪器工具，在较短时间内测量出来的，这类指标就是IEC标准和国标所规定的出厂所需检验的质量指标；另一类质量指标是不能立即或者短期不能测出，而是通过长期试验或者统计出来的，就是可靠性指标。

1.变频器质量性能指标的内容

变频器质量性能指标的内容按IEC标准和国标是相当多的，一般来说变频器生产厂家都要按此进行生产和检验。作为用户怎么能选几项关键指标就可知变频器的质量水平是高还是低，能否满足自己的需要而不单纯去看是进口的还是国产的，是价格昂贵还是便宜，而是看性能。下面就列出几项变频器质量关键性能指标。

（1）在0.5Hz时能输出多大的起动转矩

比较优良的变频器在0.5Hz时，22kW以下能输出200%高起动转矩或30kW以上能输出180%的起动转矩，有此种特性时，根据负载要求可实现短时间平稳地加减速，能快速响应变负载和及时检知再生功率。

（2）速度调节范围控制精度

速度调节范围控制精度能达多大，转矩控制精度能达多大，现在有的变频器速度控制精度能达+0.005%，转矩控制精度能达±3%。

（3）在低转速时的脉冲情况

低转速脉冲情况是检验变频器好坏的一个重要标准，有的高质量变频器在1Hz转速脉冲只有1.5r/min。

（4）噪声及谐波干扰

它们是衡量一个变频器的重要标准，这与用的器件及调制频率和控制方式有关。有的器件如GTO、GTR，调制频率低，人的耳朵能听见，噪声大，而新器件如IGBT、IPM，调制频率高，人的耳朵听不见，但谐波始终存在。如果采用较好的控制方式，也可减少一些谐波量。

（5）发热量

一台变频器发热量大，证明功耗大，效率低，通风散热系统不好，也影响变频器的寿命。

（6）功能齐全，多功能智能化

根据负载情况选择不同功能的变频器，但一个变频器应多功能化、智能化。

2.变频器质量性能指标简易评定办法

变频器质量性能指标是要通过仪器测定，只有说明书说明是不够的，但可从说明书和实物进行初步评定，有以下3点原则：

（1）变频器主电路形式及所用的逆变器件

一个变频器是否先进，质量好坏，是与变频器内部所采用的逆变器有关，因为变频器发展与逆变器发展息息相关，逆变器有SCR、GTO晶闸管、GTR、MOSFET、IGBT、IPM等。前3种为电流驱动，耗热量大、调制频率低、谐波干扰严重；后几种为电压驱动，发热量小、可靠性高，在选用变频器时，器件不同其价格也不一样，质量水平等级也不一样。

（2）变频器所用CPU的位数及形式

变频器输出量的检测、保护的计算，各种波形的产生和模拟以及控制方式的实现，和调速的精度全靠CPU来实现，位数越高，计算精度越高，响应速度越快，处理信息也越快。一般位数有8位、16位、32位和双CPU、64位，三CPU等。现在市场上最低的就是8位，当然水平就差远了。高位数，速度快，相应的硬件数/模转换模块也要求较高，当然价格也不一样，质量水平等级也就不一样了。CPU的芯片有电动机控制专用芯片，有DSP等，都不一样，这些一般在说明书中应标出，而且在硬件上应能看出。

（3）控制方式

控制方式是指变频器对电动机的控制方式，按控制原理和数学模型进行控制，就是控制理论的实现。一般有U/f为常数控制、转差率控制、矢量控制、直接转矩控制等。不同控制方式就决定了变频器控制频率范围的加速度，低速时的情况，各种功能的实现等，一般在说明书上都有要标出。

从上述3点原则，就可衡量变频器质量水平在哪一个等级上，是低水平还是高水平，价格是高还是低了。国外进口的也有低水平，用GTR，8位CPU，SPWM控制的；国内也有高水平的，如器件用IPM、双CPU32位和矢量控制或直接转矩控制，可以满足低速无谐振，0.5Hz起动转矩较大，具有噪声低、干扰小、发热量小、功能齐全等特点。

3.变频器质量的可靠性指标

变频器质量的可靠性指标是不能短时间测定出来的，是经过长期试验或统计出来的。

变频器是属于可修复的产品，对于这种产品常用平均寿命，就是平常所说的平均无故障时间（Mean Time Between Failure，MTBF）：

式中 MTBF——平均无故障时间，单位为h；

t_i——第i台变频器的无故障时间，单位为h；

N——统计变频器故障的数量，一般在10台以上。

变频器的MTBF在IEC标准和国标中均没有做出规定，世界各国也均未提出这个数据，各厂家在产品样本上均未注明此数据，但常用的变频器，平均无故障时间很长，可达10000h。一般来说，一个整机的MTBF只要达到5000h就可称为长寿命，5000h的概念是一天使用8h，在2年之内无故障产生，变频器与一般产品失效规律相同。

变频器失效由3种原因造成：第一种是早期失效分量，此分量是由于设计和生产加工的缺陷所造成的，如变频器焊接时的虚焊，设计所选用的元器件耐压不够等，这种早期失效一般在使用3个月内就可发现，随着使用时间增长，早期失效分量基本趋近于零了；第二种是应力失效分量，此分量是由于应力变化引起的，如温度变化、冲击振动等引起应力的变化，变频器未考虑到或考虑不够，承受不了这种应力的变化，引起变频器失效，发生故障，这种失效分量为一常数；第三种是耗损失效，这种失效是由于变频器内所用元器件老化和性能退化所引起的，随着使用时间的增长而失效率上升。因此，对变频器的寿命分成3个区域，即早期失效、使用寿命期和耗损失效。为此在设计、生产变频器时，就着重解决早期失效和应力失效，以扩大使用寿命。所以说MTBF大于5000h时基本上算是长寿命的了，同时经过长时间使用，出了故障还可修复，为此，为了更加可靠起见，建议变频器的可靠性指标MTBF为10000h。按这个指标，在设计变频器的同时就要进行可靠性设计，把这个指标分配到各个元器件上去，以保证指标的实现。

变频器的质量和性能要素的介绍

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