數碼變頻發電機

　　數碼變頻發電機是近幾年中發展起來的一安川伺服馬達個新的發電機產品領域，該產品的普及化主要集中在五千瓦以下的小型發電機系統。

　　傳統的發電機產品，主要采用低速發動機帶動一個工頻輸出發電機進行正常工作，直接輸出對應要求電源，這一類型的系統，由於發動工作在較低的轉速上，從而導致其相對的體積較大、同時對於發電機而言，低轉速的發電機的體積也難以將體積做小，對整個系統而言就很難做到小型化、便攜化。

　　在輸出電源的質量上由於輸出電源的電壓、頻率與發動機轉速都成正比對應關系，由於發動機工作在不同負載狀態下的系統轉速的波動將直接影響到輸出電源電壓、頻率的穩定性，其輸出電源的波形直接受發電機的影響，一般小功率的這一類型發電機的輸出波形的TDH都不是太理想。數碼發電機方案的產生使得以上的這些問題得到了很好的解決。

　　方便&輕巧

　　數碼變頻發電機是其發電設備中最小的一款。與傳統發電機組相比，它的尺寸和重量都減小了50%左右，這使得它可以作為小型便攜式電源應用於許多娛樂場合，徹底改變了發電設備在消費者心目中的“大，笨，粗”的傳統形像。

　　獨特結構&卓越工藝

　　數碼變頻發電機組外觀設計新穎美觀，內部工藝結構獨特合理，並同時擁有外觀設計及內部結構等相關專利。

　　安靜&愜意

　　設計獨特的雙層降噪系統使得數碼發電機組的噪聲要比傳統發電機組低3-9分貝。它采用國際知名專業設計所設計的風道，使得進氣排氣更為通暢，噪聲和機械振動更小。

　　優質&穩定

　　數碼變頻發電機的關鍵部件是其內置式微處理器，配合功能強大的模塊化設計，它會對發電機產生的原始電力進行處理、淨化，使得數碼發電機組的電力輸出是非常潔淨和平穩。數碼變頻發電機組的電力波形是完美的正弦波形，因此高品質電力特別適合對電壓電流波動比較敏感的電氣設備和儀器，如：電腦、傳真機、打印機、通訊設備等。

　　綠色&環保

　　數碼變頻發電機采用獨特的雙層降噪結構。整機運行噪聲比傳統發電機組低3-9分貝。高效的燃燒系統可以將有害物質的排放降至最低。其排放可達到EPA(美國環保署)2005年第二階段標准。與傳統發電機相比，它是當之無愧的環保型發電設備。不論是用於人口密集的市區，還是在野外露營，或是作為家用室內的備用電源，數碼變頻發電機組都是一個非常理想的選擇。

　　經濟&實用

　　數碼變頻發電機裝有多種安全自動保護裝置，如過載、機油油壓過低等保護，從而大大方便了您的操作，免卻了您的後顧之憂。此外，機組還裝備了獨特的智能節氣門，它可根據負載實際變化狀況來自動調節轉速的高低，使得其燃油耗比普通機組要低20%-40%，運行時間更長。給用戶帶來更多的經濟實惠。 同時，也大大了延長了整機的使用壽命。

變頻電機主要特點

　　電磁設計

　　對普通異步電動機來說，在設計時主要安川變頻器考慮的性能參數是過載能力、啟變頻器動性能、效率和功率因數。而變頻電動機，由於臨界轉差率反比於伺服馬達電源頻率，可以在臨界轉差率接近1時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不在需要過多考慮，而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下：

　　1） 盡可能的減小定子和轉子電阻。減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補高次諧波引起的銅耗增。

　　2）為抑制電流中的高次諧波，需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。

　　3）變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。

　　結構設計

　　在結構設計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問題：

　　1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強對地絕緣和線匝絕緣強度，特別要考慮絕緣耐衝擊電壓的能力。

　　2）對電機的振動、噪聲問題，要充分考慮電動機構件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產生共振現像。

　　3）冷卻方式：一般采用強迫通風冷卻可程式控制器，即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動。

　　4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機應采用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱，也會產生軸電流，當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導致軸安川伺服馬達承損壞，所以一般要采取絕緣措施。

　　5）對恆功率變頻電動機，當轉速超過3000r/min時，應采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補償軸承的溫度升高。

變頻電機概述

　　變頻電機是用變頻器驅動的電動機的統稱。為變可程式控制器頻器設計的電機為變頻專用電機，由傳統的鼠籠式電動機發展而來，把傳統的電機風機改為獨立出來的風機，並且提高了電機繞組的絕緣性能。在要求不高的場合如小功率和頻率在額定工作頻率工作情況下，可以用普通鼠籠電動機代替。在低頻調速和散熱等方面的性能比普通的鼠籠式電動機優越。

　　普通電機是根據市電的頻率和相應的功率設計的，只有在額定的情況下才能穩定運行。變頻電機就不同了，變頻電機要克服低頻時的過熱與振動，所以變頻變頻器電機在設計上要比普通電機性能要好。

　　變頻電機工作原理

　　變頻電機主要是由變頻器控制，變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換伺服馬達為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。

　　變頻電機市場前景

　　在變頻電機使用的變頻器領域，國內品牌在高壓變頻器市場已經牢牢占據了主導地位，但在中低壓變頻器領域仍不敵外資品牌。

　　隨著節能產業地位的提升，變頻器市場潛在容安川變頻器量吸安川伺服馬達引了眾多的行業參與者。據統計，目前國內變頻器市場上品牌數量超過100個，此外，還有數千個從事產品代理銷售和二次開發的。

　　相關統計顯示，目前，國內市場上變頻器安裝容量的增長率達20%左右，按照這樣的發展速度和市場的需求來計算，需要10年左右時間，變頻器市場才能飽和。

變頻器使用中常遇到問題和故障防範

　　由於使用方法不正確或設置環境不合理，伺服馬達將容易造成變頻器誤動作及發生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患於未然，事先對故障原因進行認真分析顯得尤為重要。

　　外部的電磁感應干擾

　　如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由於受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理、更必要。以下幾項措施是對噪聲干擾實行“三不”原則的具體方法：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止衝擊電壓的吸收裝置，如RC吸收器；盡量縮短控制回路的配線距離，並使其與主線路分離；指定采用屏蔽線回路，須按規定進行，若線路較長，應采用合理的中繼方式；變頻器接地端子應按規定進行，不能同電焊、動力接地混用；變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進線引入干擾。

　　安裝環境

　　變頻器屬於電子器件裝置，在其規格書中有詳細安裝使用環境的要求。變頻器在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應抑制措施：振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對於振動衝擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生鏽、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防範措施，應對控制板進行防腐防塵處理，並采用封閉式結構；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據裝置要求的環境條件安裝空調或避免日光直射。

　　定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的。對於特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空間加熱器等必要措施。

　　電源異常

　　電源異常表現為各種形式，但大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現它可程式控制器們的混和形式。這些異常現像的主要原因多半是輸電線路因風、雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統安川變頻器內出現對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節有很大差異。除電壓波動外，有些電網或自行發電單位，也會出現頻率波動，並且這些現像有時在短時間內重復出現，為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應要求。

　　如果附近有直接起動電動機和電磁爐等設備，為防止這些設備投入時造成的電壓降低，應和變頻器供電系統分離，減小相互影響；對於要求瞬時停電後仍能繼續運行的場合，除選擇合適價格的變頻器外，還因預先考慮負載電機的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補償方式，當電壓回復後，通過速度追蹤和測速電機的檢測來防止在加速中的過電流；對於要求必須量需運行的設備，要對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。

　　二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態也能繼續工作，但整流器中個別器件電流過大及電容器的脈衝電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。

　　雷擊、感應雷電

　　雷擊或感應雷擊形成的衝擊電壓有時也能造成變頻器的損壞。此外，當電源系統一次側帶有真空斷路器時，短路器開閉也能產生較高的衝擊電壓。變壓器一次側真空斷路器斷開時，通過耦合在二次側形成很高的電壓衝擊尖峰。

　　為防止因衝擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高於變頻器主回路期間所允許的安川伺服馬達最大電壓。當使用真空斷路器時，應盡量采用衝擊形成追加RC浪湧吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器，因在控制時序上保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。

　　過去的晶體管變頻器主要有以下缺點：容易跳閘、不容易再起動、過負載能力低。由於IGBT及CPU的迅速發展，變頻器內部增加了完善的自診斷及故障防範功能，大幅度提高了變頻器的可靠性。

　　如果使用矢量控制變頻器中的“全領域自動轉矩補償功能”，其中“起動轉矩不足”、“環境條件變化造成出力下降”等故障原因，將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內部的微型計算機的高速運算，計算出當前時刻所需要的轉矩，迅速對輸出電壓進行修正和補償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉矩變化。

　　此外，由於變頻器的軟件開發更加完善，可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施，並使故障化解後仍能保持繼續運行，例如：對自由停車過程中的電機進行再起動；對內部故障自動復位並保持連續運行；負載轉矩過大時能自動調整運行曲線，避免能夠對機械系統的異常轉矩進行檢測。

變頻器基本電路圖分析

　　目前，通用型變頻器絕大多數是交—直—交型變頻器，通變頻器常尤以電壓器變頻器為通用，其主回路圖，它是變頻器的核心電路，由整流回路(交—直交換)，直流濾波電路(能耗電路)及逆變電路(直—交變換)組成，當然還包括有限流電路、制動電路、控制電路等組成部分。

　　1)整流電路

　　如圖所示，通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進行整流，經中間直流環節平波後為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經過吸收電容和壓敏電阻網絡引入整流橋的輸入端。網絡的作用，是吸收交流電網的高頻諧波信號和浪湧過電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當電源電壓為三相380V時，整流器件的最大反向電壓一般為1200—1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。

　　2)濾波電路

　　逆變器的負載屬感性負載的異步電動機，無論異步電動機處於電動或發電狀態，伺服馬達在直流濾波電路和異步電動機之間，總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠可程式控制器直流中間電路的儲能元件來緩衝。同時，三相整流橋輸出的電壓和電流屬直流脈衝電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動，直流濾波電路起到對整流電路的輸出進行濾波的作用。

安川變頻器　　通用變頻器直流濾波電路的大容量鋁電解電容，通常是由若干個電容器串聯和並聯構成電容器組，以得到所需的耐壓值和容量。另外，因為電解電容器容量有較大的離散性，這將使它們隨的電壓不相等。因此，電容器要各並聯一個阻值等相的勻壓電阻，消除離散性的影響，因而電容的壽命則會嚴重制約變頻器的壽命。

　　3)逆變電路

　　逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉換成頻率和電壓都可以任意調節的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。

　　最常見的逆變電路結構形式是利用六個功率開關器件(GTR、IGBT、GTO等)組成的三相橋式逆變電路，有規律的控制逆變器中功率開關器件的導通與關斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。

　　通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、保護電路及驅動電路。如生產的IPMPM50RSA120，生產的7MBP50RA060，生產的BSM50GD120等，內部集成了整流模塊、功率因數校正電路、IGBT逆變模塊及各種檢測保護功能。模塊的典型開關頻率為20KHz，保護功能為欠電壓、過電壓和過熱故障時輸出故障信號燈。

　　逆變電路中都設置有續流電路。續流電安川伺服馬達路的功能是當頻率下降時，異步電動機的同步轉速也隨之下降。為異步電動機的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當位於同一橋臂上的兩個開關，同時處於開通狀態時將會出現短路現像，並燒毀換流器件。所以在實際的通用變頻器中還設有緩衝電路等各種相應的輔助電路，以保證電路的正常工作和在發生意外情況時，對換流器件進行保護。