變頻軟起動(dòng)器與變頻器的區(qū)別

摘 要：本文就變頻軟起動(dòng)器的工作原理、主回路構(gòu)成和性能方面與變頻器進(jìn)行了比較，說明了兩種產(chǎn)品的區(qū)別，指出兩者不同的應(yīng)用。

引言

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，軟起動(dòng)技術(shù)發(fā)展迅速，各種新的軟起動(dòng)名詞層出不窮。近年來，變頻軟起動(dòng)的概念被提了出來。由于其與變頻器的名稱非常接近，而且變頻器也具有軟起動(dòng)功能，不了解者往往認(rèn)為變頻軟起動(dòng)器就是變頻器，將兩個(gè)不同的產(chǎn)品混為一談。在這里，就我所知對(duì)這兩個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行一個(gè)比較，以便需要者有所區(qū)分。

一、工作原理的不同

1、變頻軟起動(dòng)器的工作原理

變頻軟起動(dòng)器的全稱是分級(jí)交-交變頻軟起動(dòng)器，也稱為離散變頻軟起動(dòng)器。變頻軟起動(dòng)器利用三相交流調(diào)壓回路，通過控制三相晶閘管的觸發(fā)順序，使晶閘管導(dǎo)通一個(gè)或者多個(gè)半波周期，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行斬波，使幾個(gè)工頻周波內(nèi)去掉一部分工頻上半波和一部分工頻下半波，實(shí)現(xiàn)電機(jī)端電源頻率變化的目的。幾種頻率波形示例如下圖：

圖一 幾種頻率的波形

由于這些頻率是對(duì)工頻交流電分頻得到的，是交流電源的一系列子頻率，不可能得到連續(xù)的頻率，所以稱之為分級(jí)變頻或者離散變頻。由于分頻是通過斬波的方式實(shí)現(xiàn)的，所以得到的波形是不連續(xù)的。

考慮到變頻后的三相相序和對(duì)稱性，在這些子頻率中，只有3n+1分頻能夠滿足要求，所以變頻軟起動(dòng)器的頻率變化為f/13→f/7→f/4→f/3→f/2→f(50Hz)。其中3分頻和2分頻是為了避免從4分頻直接變?yōu)楣ゎl造成過大沖擊而增加的過渡過程。

從圖一中可以看出，頻率改變的時(shí)候電壓也發(fā)生了改變。通過適當(dāng)?shù)目刂�，可以�?shí)現(xiàn)V/f成比例，從而提高電機(jī)的低頻轉(zhuǎn)矩，讓電機(jī)以高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩順利起動(dòng)。由于頻率的不連續(xù)，所以電壓的變化也是不連續(xù)的。

電機(jī)起動(dòng)完成后，短接開關(guān)閉合，短接交流調(diào)壓回路，使電機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行。

變頻軟起動(dòng)器也能實(shí)現(xiàn)軟停車功能，采用的方式是低速反接制動(dòng)，即將頻率以f/5→f/8→f/11的順序變化，使電機(jī)電源的相序相反。

2、變頻器的工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)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(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

變頻器的輸出頻率是通過直流逆變而來，其頻率理論上是可以連續(xù)變化的。由于采用了先進(jìn)的PWM調(diào)制技術(shù)，其波形非常接近正弦波。變頻器的輸出電壓和頻率的比值也是成比例的，所以電壓的變化也是連續(xù)的。

變頻器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，其頻率是平滑變化的，每一次頻率的變化很小，所以可以看成是連續(xù)的。

變頻器是為調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速而設(shè)計(jì)的，可以帶電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行，不需要短接開關(guān)。

二、主回路結(jié)構(gòu)的不同

1、變頻軟起動(dòng)器的主回路結(jié)構(gòu)

變頻軟起動(dòng)器的主回路如下圖所示:

圖二 變頻軟起動(dòng)器的主回路圖

從圖二中可以看出，變頻軟起動(dòng)器的主回路是由六只晶閘管兩兩反并聯(lián)組成的三相交流調(diào)壓回路和短接開關(guān)并聯(lián)構(gòu)成。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，晶閘管工作;起動(dòng)完畢后，短接開關(guān)動(dòng)作，短接晶閘管，晶閘管停止工作。

2、變頻器的主回路結(jié)構(gòu)

變頻器的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖三所示。

圖三 變頻器主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

變頻器主要由整流回路、平波回路、逆變回路以及制動(dòng)回路構(gòu)成，共計(jì)需用12只電力電子器件。當(dāng)前大多使用六只電力二極管用于整流回路，六只IGBT用于流變回路。整流回路將工頻交流電變?yōu)槊}動(dòng)的直流電，平波回路將脈動(dòng)的直流電變?yōu)槠秸�的直流電，逆變回路將直流電變�(yōu)樗�需頻率的交流電。

對(duì)比兩個(gè)主回路可知，變頻軟起動(dòng)器由于結(jié)構(gòu)簡單，使用電力電子器件數(shù)量較少，成本低于變頻器。

三、性能的不同