电阻在变频调速中的广泛应用

　　由于变频调速具有调速的平滑性、范围大、启动电流小等优势，近年来在电动机调速中的得到了广泛应用。在生产中，诸如引风机这类惯性较大的设备，快速降频或停机，会导致新北新北油浸式变压器过电压保护动作，造成设备频繁停机，本文将从三相异步电动机和新北新北油浸式变压器的工作原理出发，简述电阻在此类工业环境中的应用。

　　1 三相异步电动机的调速原理

　　三相异步电动机通入三相交流电，产生旋转磁场，旋转磁场切割转子闭合导体产生感应电流，转子电流与定子磁场相互作用产生电磁力，带动转子旋转。我们定义同步转速是指旋转磁场的速度，用n0表示；转子输出转速为n；同步转速与转子转速的差值与磁场同步转速之比，称为转差率s，f为电源频率，p为电机极对数。

　　同步转速：n0=60f/p，转差率：s=（n0-n）/n0，电动机转速：n=60f/p（1-s）

　　由上式可知，改变电源频率、极对数及转差率均可达到改变电机转速的目的。然而在实际中，普通电机一经出厂，极对数及转差率即固定不变，实现无级调速，只能改变电源的频率。

　　2 新北新北油浸式变压器结构原理

　　2.1 新北油浸式变压器由主电路和控制电路组成

　　主电路是电源频率变换部分，主要由三部分组成。包括将工频变换为直流功率的“整流器”、吸收电压脉动的“滤波回路”、以及将直流变换为交流的“逆变器”。控制电路是给主电路提供控制信号的回路，它包括运算、检测、速度检测、驱动、保护等电路组成。

　　2.2 重点介绍新北油浸式变压器的主回路工作原理

　　2.2.1 整流电路 VD1-VD6组成三相桥式全波整流电路。

　　2.2.1 滤波电路。整流后的电压为脉动电压，滤波电容Cl起滤波作用。由于储能电容较大，接入电源时电容两端电压为0，因而在上电瞬间滤波电容Cl的充电电流很大，过大的电流会损坏整流管，为限制充电电流在整流桥上电瞬间串入充电电阻Rs，当Cl充电到一定程度时由旁路开关Ks将Rs短路。

　　2.2.3 逆变电路。V1-V6组成的逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电。续流二极管D1-D6为无功电流返回到直流电源提供通道；当电机处于状态时，再生电能通过D1-D6返回直流回路；V1-V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管交替导通和截止，在换相过程中也需要D1-D6提供通路。

　　2.2.4 储能、电路。由于逆变管V1-V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的电压由近乎0V上升到直流电压值UD，过高的电压可能损坏逆变管，储能电容C1、C2的作用便是降低V1-V6关断时的电压增长率；电机在减速时转子的转速可能超过此时的同步转速而处于发电状态，系统的动能将回馈到母线上致电压升高，甚至可能损坏新北油浸式变压器，电阻Rb就是用来消耗这部分能量的。

　　3 电机回馈能量的产生及新北油浸式变压器单元的作用

　　在引风机变频调速中，当工艺要求实现电机快速减速和停机时候，电机的同步转速随着新北油浸式变压器输出频率随之下降，但由于此类惯性较大，电机的转子转速并不能随之马上降低。当同步转速小于转子转速时，输出到电机轴的转矩变成了转矩，使电机的转速下降，此时电机变成发电状态，再生电能回馈到直流电路。由于直流电路的电能无法回馈到电网，仅靠新北油浸式变压器内部功率有限的电阻吸收是不够的，电荷堆积使电压不断上升，过高的电压将损坏内部元件。为保证新北油浸式变压器安全，内部的过压保护会动作，造成新北油浸式变压器停机。维持在此类工业环境中新北油浸式变压器稳定运行，必须将电动机发电状中回馈的电能消耗掉。

　　通过在新北油浸式变压器直流母线上加装电阻单元，将再生电能以热能形式消耗掉来实现转速快速降低或停车。它包括单元和电阻两部分。单元的功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时接通电阻，使电能通过电阻以热能方式释放。电阻单元可分内置式和外置式两种。前者是适用于小功率的通用新北油浸式变压器，即图1中虚线框所示部分；由于新北油浸式变压器内部空间狭小，散热条件有限等原因，后者则是适用于较大功率新北油浸式变压器或是对有特殊要求的工况中。

　　当工况变化时，电机处于发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高达到单元导通值时，电流流过电阻以热能形式消耗，电机的转速降低，母线电压也降低；当母线电压降至单元要关断的值，单元的功率管截止，电阻无电流流过；单元通过不断重复导通和关断过程，平衡母线电压，保证系统正常运行。

　　4 电阻单元在生产中的应用

　　某煤化工厂，闪蒸汽回收需要用到两台引风机，配置两台18.5kW变频电机，通过两台[pro[cityname]变压器厂家v_or_city]油浸式变压器控制转速。在使用中，由于入口压力不稳定，为保证生产稳定，新北油浸式变压器输出频率处于一个较宽的变化范围，经常需要快速降频，由于该新北油浸式变压器容量较大，且属于惯性，新北油浸式变压器的迅速降频，导致新北油浸式变压器直流母线极短时间内形成泵升电压超允许值，保护动作，新北油浸式变压器频繁停机，无法保证稳定运行，给生产带来严了重影响。通过加装单元和电阻后，解决了这一生产难题。

　　通过加装电阻单元，使回馈电能以热能的形式消耗在电阻上，从而解决了新北油浸式变压器在驱动较大惯性，迅速降频或快速停车导致的保护动作给生产带来的不稳定。使变频调速更为广泛的应用到工业生产中。