（已结束）变频擂台第71期——变频器采用不同类型供电电源的分析 点击：553 | 回复：24
我们在对变频器选型的时候，大多数时候都会选用三相AC400V（AC380V）输入的变频器。
而在特殊条件的情况下，也会选择单相AC220V输入的变频器，或者选用三相AC220V输入的变频器。甚至在调试的时候，也会将单相AC220V的电源通过变压的方法将电压升高到AC380V来调试变频器甚至驱动小功率电机。
还有一个案例：电工B在安装调试一台由单相AC220V电源驱动的变频器。按理说变频器的输出是三相AC220V等级，电动机的接线方法该有原出厂的Y型接法更改为三角形接法。可电工B才没想到那么多，没去动就直接接上了（默认Y型接法），结果是——电机依然正常运转，这是为什么？
在这期擂台，就请各位对以上叙述进行讨论。
讨论范围必须包含但不局限于以下方面：各种类型的电源适合什么样的供电环境及多大功率的电动机、各种类型供电情况下的成本问题。
继续上期擂台风格，和上期擂台一样，这期擂台，我不列问题，因为列问题怕束缚了大家的思维，希望大家畅所欲言。非常支持原创，评奖倾向于原创者。可以包括工作原理、技术介绍、产品结构，包括一些很具体的数据，包括一些技术细节/优缺点，还可以列举具体案例等，包括其它。。。。。。希望大家畅所欲言，我没有列问题要来求大家解答，只是希望大家热烈的探讨！！！！！！
变频擂台每周一期，本期擂台的最晚结贴时间为：2012年3月18日。
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单相AC220V的电源通过变压的方法将电压升高到AC380V， 建议采用交-直-交变频电源。先将AC变成直流，再升压，经逆变成交流AC380，三相互成120°电角度的问题，达到就行还有波形的时间问题，这应该属于典型的交直交应用需求。 尽量带三相平衡的负载，不然可能会引起变频器输出三相不平衡而跳保护。
1.如果变频器输入是380V的，接的是2根相线，那么输入电压是AC380V，这时可以接380V的电机，但是电机功率不能超过变频器的标称功率的三分之一，否则将烧毁整流桥。
2.如果变频器输入是220V的，接的是1根相线，一根零线。那么输入电压是AC220V，这时可以接220V的电机，但是电机功率不能超过变频器的标称功率的三分之一，否则将烧毁整流桥。
变频电源装置主要分为交—直—交变频和交—交变频两大类，交—直—交变频又可分为电压型和电流型两大类，交—交变频多为电压型，也有少量使用电流型。
变频电源控制方式分为电压型、电流型、脉冲宽度调制型等。其主回路的拓扑、控制策略都有多种方式可以选择
变频电源可以带载各种阻抗特性的负载，包括电感类、电阻类、整流类常见负载，需引起重视的是负载类型不同，所需变频电源的功率容量有很大不同。
①负载性质的种类：
②不同负载的主要特性：
阻性： 电源容量 = 1.1×负载功率
感性：电源容量 =负载启动电流/负载额定电流×负载功率
整流：电源容量 = 负载电流波峰系数/1.5×负载功率
混合型：请按照不同负载所占比例适当选取
注：对于冰箱、空调之类的感性负载，应按照启动功率来选择电源容量。 (启动功率一般为额定功率的5-7倍)
不管电机是什么接法，只要变频器的功率达到就可以使用，当然电机的两种接法，其每一绕组的电压值是不一样的，星形是220V，三角形是380V的，那么在启动时候的电流也是不一样的。
常见的由50HZ，380V供电的Y系列三相异步电动机功率不大于3KW时为星接，即每相绕组的额定电压为220V。功率不小于4KW时为角接，即每相绕组的额定电压为380V，以单相50HZ，220V供电的变频器，容量都比较小，适配的三相电动机的功率多在3KW以下，而这类变频器输出的三相变频电源额定线电压为220V，因此就必须把上述星接的小功率三相异步电动机改为三角形接线再与变频器输出端相连，否则电动机每相绕组得到的额定电压为√3/3线电压，电动机额定输出功率也就仅能达到原额定值的1/3。
如果三角型连接，线电压则变成220v，建议用220v交流电压输出的变频器，同时变频器功率等于电机功率或者略高（370w~750w），这时候线电流比星型连接大。
由星形改成三角形后绕组上的电压变成原来的1/1.732,根据P=UI,P一定的情况下,U和I成反比,,电压变小电流必然增大。
驱动电源的选择分两个问题：
1.是电压等级的选择，这个主要是综合成本的考虑和现场配线的考虑，比如AC380的电流要比AC220的电流小的多，所以在电磁干扰和散热体积方面在大功率段的时候就比较有优势。
2.电压等级和电网也有关系，TT,TN等类型，这些类型和安规有联系，各种类型的安规要求就不一定，就涉及到接地电容的耐压等级和其它一些防护器件的选择
总之输入电源的选择是根据市场和成本来进行选择的，在技术其实都是一样的。
第二个问题就涉及到电机的选择了，正如星三角变换中的一样，如果你电机不是满负载运行，其实怎么接都无所谓，只要能输出足够的力矩就可以了。总之是要看负载情况的
为了便于讨论我们只讨论电压型交直交变频器，因为平时我们接触的都是该类型。
我们首先讨论第一条原则：变频器电源电压的选择应该根据交流电机应用接法规定的电源电压来选择。
这条原则是对的吗？
在规定三角形接法下380VAC,50HZ的三相电机应该选择3相400VAC或380AC输入电压的变频器，变频器电源电压一旦选定，不会产生比输入电源电压更高的变频电压，但是可以产生比变频器电源电压等级低的电压，如上面例子可以产生3相50HZ或60HZ的230VAC电压。如果是变频电机可以产生比电源电压低的所需要的频率电压。但是不建议这样使用。
三角形接法下380VAC,50HZ的三相电机，改为Y接法可以应用于660VAC的三相电源的变频器，如果你刚好有这样的电源。
三相Y接法的380VAC,50HZ的三相电机，可以应用在有三相220VAC电源的场合，这时电机接法要改成三角形接法。对于功率较小的电机甚至可以使用单相220VAC电源，当然电机接法要改成三角形接法。
这期擂台的内容看似简单，几乎没有什么可谈的了，实际在不同的主电路和功率单元的选择，精细地讨论电源的问题，是一个极其复杂的事情。我不易讲得清楚，大家也不会听得很明白。这些虽然都是属于电工基础方面，但是近些年的工程教育真的不怎么样。大家好像以为除了PLC和变频器不敢说懂，其他电气方面真的没有什么可学的，其实有些东西更根本。不讲这些闲话了。我们以电压型采用IGBT作为逆变功率单元的电路来讨论电源的一些细微的东西。这样的一个电路大家很熟悉，整流回路是6个二级管，中间回路是滤波电容，逆变电路由6个IGBT模块构成一般采取PWM变成电压和频率都可以调整的交流电。逆变先不考虑，我们考虑整流和滤波。
我们考虑输入电源为三相380VAC的情况，我们知道三相全波整流的输出是一个在一个周期有六个脉动波头的直流电压，经过一组滤波电容，可以预期当负荷电流在规定范围内，这个直流电压不会超过脉动波头的峰值，这个峰值是什么，它应该就是380VAC电压的峰值，这个值是380*1.414=537V，不过这里已经是直流电了。这里大家会发现我并不用2.34U2=2.34*220=514.8V，这个通常的公式计算，因为这是纯电阻负载的理论值。我的计算假设电容足够大，可能的极限值。实际我们预期可以测量到的数值应该在515VDC到537VDC之间（当交流输入是380VAC时）。
好了，我们考虑缺少一相的情形，首先整流桥的六个二极管只有四个起作用了，其次六个脉动波头变成了两个，俨然一个麦当劳的LOGO。但是波头的峰值依旧是537V，如果电容足够大变频器的基本工作条件似乎没有太大变化，甚至在生产线上，如果电机的负荷不大，你可能根本不知道变频器输入已经缺项或是整流桥二极管已经有一个开路了。但是当负载增加时问题来了原来由六个二极管分担的电流现在要由四个二极管分担，二级管可能承担不了，造成损坏。另一方面由于缺项的整流桥脉动大，可能会在负荷大时电压过低，造成欠压故障。这个分析足以帮助大家考虑，在欠压时的一种可能状况，尤其是有时欠压，有时正常的情况。
我们还要讨论频率50HZ和60HZ的差别，实际我们由主电路可以判断它并不影响i变频器正常工作。但是谐波上面的频率成分会变化，会有一些差别，但不影响一般应用。
事实这么简答吗？我一直还以在四象限运行时电源频率甚至都要符合变频器规定。但没有足够资料。希望有同行能够在这方面给出更明确的结论。鄙人将不胜感激！
引用 chenminglei0509 的回复内容：从变频控制看，是不需要关注电机是三角形还是星形连接的，矢量控制也不需要，本来三相异步电机的等效电路图就是根据Y连接的一相为基础得到的，里面的电阻、电感都是一相等效值，我们在做参数测量时也是从外部通电，做短路实验、空载实验来确定参数，这个参数是从外部看的等效值。△连接的参数测量方法是一样的，参数辨识测出来的值是等效Y连接的一相值。这样控制时按照Y连接方式就可以了。如果不考虑△连接时不平衡的环流，Y、△接法是没有任何差别的，二者完全等效。
对于上述观点我的看法不同。不论什么形式的变频器，都要有电机的额定电压和额定电流参数。而额定电压和额定电压都是对特定的电机接法而言。比如三角型接法380VAC的三相电机，当你接成Y接法，你的电机能够输出的功率只有三角形接法的1/3。除非你用660VAC来驱动！对于矢量控制需要较为精确的电机参数的情况下，三角形和Y型转换时可能需要变换参数（我讲可能，是指一般情况，但是我不排除软件本身变换的可能）。我们知道变频器里面还有速度调节器和电流调节器，不同接法这些调节器的参数是不是也有所不同。可能大家对我的观点比较陌生，这么说吧。一般的变频器在输入电机参数时已经确定了电机是用三角形接法和Y型接法，这是由变频器输出电压范围和电机的额定参数决定的。变频器可以不管三角形和Y型，但是电机的额定电压必须与变频器输出额定电压相应。
再补充一下：
不管是否用变频器，电机的接法是一定的，电机铭牌接线是有要求的，如：名牌注明电压380/角接，在启动时允许短时间内星接（启动时），如果注明380/220，星接/角接，接线时必须星接，除非有220V三相电源，如果不知道星角接，可先星接，如果小于额定电流，再改成三角形接法。
三相380V的异步电机若原来为星形接法，那其各相绕组承受的就是相电压220V，而电机的I线=I相，电机功率P=3*I相*U相*Cosф*η = √3*I相*U线*Cosф*η = 660*I相*Cosф*η。
若用输出为三相220V的变频器控制，必须改为三角形接法，此时电机的I’线=√3I相、U‘线=220V，故电机输出功率 P‘= √3*I‘线*U’线*Cosф*η = √3*√3*I相*220*Cosф*η = 660*I相*Cosф*η 不变。而转速因电机的极对数并未改变，也与原先一样。
需要注意的是：此时去测电机的电流时会发现其变大为原先的√3倍，这是改为三角形接法的正常现象，实际上内部各相绕组的电流<相电流>还是和原先一样的。
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