1 引言
随着科学技术的进步,大功率晶体管电子技术的迅速发展、大规模集成电路和微机技术的突飞猛进，交流电动机变频调速技术已日臻完善，变频调速器用于交流异步电动机调速，其性能胜过以往任何一种交流调速方式，而且结构简单，因而成为交流电动机调速的最新潮。由于笼型电动机占电动机总数的比例很大，故其调速方法和控制技术无疑将成为电动机控制的关键技术，而变频器与笼型电动机的结合则是交流电动机调速系统的最佳选择。
2 恒压频比交直交变频器控制原理
异步电动机的转速主要由电源频率和极对数决定，改变电源（定子）频率，就可进行电动机调速，即使进行宽范围的调速运行，也能获得足够的转矩。为了不使电动机因频率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大，引起功率因数和效率的减低,需对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定，即恒压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。
使用PWM控制交直交变频器恒压频比控制方式原理图如图1所示，转速给定既作为调节加减速度的频率f的指令值，同时经过适当分压，也被作为定子电压u1的指令值，该f指令值和u1指令值之比就决定了U/f比值。由于频率和电压由同一给定值控制，因此可以保证压频比为恒定。为防止电动机启动电流过大，在给定信号之后加有给定积分器，可将阶跃给定信号转换为按设定斜率逐渐变化的斜坡信号ugt，从而使电动机的电压和转速都平缓的升高和降低。此外，为使电动机可正反转，给定信号是可正可负。因电动机的转向由变频器输出电压的相序决定，不需要由频率和电压给定信号反映极性，因此用绝对值变换器将ugt变换位置，输出绝对信号uabs，uabs经电压频率控制环节处理后，得出电压及频率的指令信号，经PWM生成环节形成控制逆变器的PWM信号，再经驱动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电动机的转速和转向。
3 实际应用
莱钢中小型车间加热炉所使用燃料为高炉/焦炉混合煤气,助燃风机主要是为炉子燃烧提供助燃氧, 助燃风机送风量的大小直接关系到炉内燃烧是否达到最佳优化效果,是否达到最佳燃烧状态。在原设计中，助燃风机启动后，以最大转速恒定运行送风，送风量的大小是通过调节风机入口处挡板的开口度来实现的，在正常燃烧时，常因挡板开口度检测不准而造成送风量过大或过小，造成钢坯过烧或欠烧，影响后面工序的正常轧制，甚至会出现废品，降低成材率。而再换辊停轧期间，助燃风机还以最大转速恒定运行送风，则造成大量的能源浪费。为提高加热炉工作的可靠性，降低能耗，使炉膛内的煤气燃烧达到最佳优化效果，在炉膛内加装微差压变送器，实时检测炉膛燃烧时的负压，并把该信号传送到PID调节器，经与设定值比较后其差值模拟量送入控制助燃风机的变频器，同步调节其输出频率，使助燃风机根据燃烧要求自动调节送风量，使其达到最佳燃烧状态。在此项改造中，微差压变送器探头的测量点应选择在炉侧壁原预留探口处，这样才能正确测量出炉内负压，由于所选炉内测量点不同，所测出的负压不尽相同，因此，选择测量点至关重要。当炉膛内燃烧效果最佳时，即送风量最佳时，其炉膛内该点的x负压值将维持在一个恒定值，即燃烧效果最佳。
在现场调试中，由于送风机的转动转动惯性很大，所以造成送风机的电动机在启动或停止间处于发电状态，从而引起控制它的变频器保护动作而停机，因此需要把控制电动机的变频器的软启动时间（即加速时间）和软停止时间（即减时间）分别延长70S以上，以避免变频器因过压保护而故障停机。
4 应用效果
由于风机、泵类的负载转矩通常与转速的平方成正比，轴功率与转速的立成正比，因此，把以前电动机定速运转、用挡板阀门调节风、水量的方法，改为根据所需的风、水量调节转速，就可以获得有效的节电效果。图2给出了助燃风机转速、风量控制与功率之间关系。
理想曲线表示采用效率为100%调速装置进行转速控制所需的功率，与挡板控制相比较，变频器控制效率最高，接近于理想曲线，节能效果显著，有较高的控制精度及较宽的调速范围，便于使用和维护以及易于实现自动控制及远程控制等功能，因而应用比较广泛。
5 使用变频器注意事项
（1）选用在输出侧最大电流时的电压下降为额定电压2%以下的电缆尺寸。
（2）弱电控制接线距离电力电源线至少要100m以上，绝对不可放在同一个导线槽之内;另外，控制电路配线与主电路配线相交时要成直角相交。
（3） 控制回路的配线应该采用屏蔽双绞线，双绞线绞合的节距应在案15m以下。
（4） 为防止多路信号的相互干扰，信号线以采用分别绞合为宜。
（5） 如果操作指令来自远方，需要控制电路配线变长时，可以采用中继继电器控制。
（6） 地线除了可防止触电外，对防止噪声也很有功效，所以一定要接地。
参考文献
[1] 王兆安,黄俊. 电力电子技术. 北京:机械工业出版社,2000,5
[2] 满永奎.通用变频器及其应用. 北京:机械工业出版社,1996,4
作者简介
王大海（1973-） 男 工程师，毕业于武汉科技大学自动化系，从事网络工程及软件开发工作。
