Goodrive300變頻器在空壓機一體機的應用

摘  要：采用永磁同步電機帶動的空壓機一體機取代傳統異步驅動的空壓機成為趨勢。 Goodrive300變頻器在該類空壓機上的成功應用，體現出其優異的驅動能力及矢量控製特性，大大提升了空壓機的效率及使用壽命。

關鍵詞：Goodrive300  空壓機  永磁同步電機  矢量控製 東莞英威騰變頻器

一、引言

作為近幾年來迅速發展的一種節能、高效的新型空壓機，同步空壓機比異步空壓機節電綜合率有了明顯的提高。但目前我國普遍使用的異步電機驅動螺杆空壓機，仍存在係統冗餘、效率不高、不具軟啟動功能、不易於維護等缺陷。為此，尋找合適的驅動裝置便變得異常關鍵，而Goodrive300變頻器與永磁同步電機一起構成的直驅式空壓機驅動係統便是其不錯的選擇。該係統相對於使用交流異步電機作為驅動裝置，降低了係統的工作損耗，提升了空壓機的工作效率。

二、應用環境分析

2.1    空壓機一體機係統組成

交流永磁同步電機主要是一種轉子是永久磁鐵勵磁的一種同步電動機，該電機轉子的轉速保持與定子旋轉磁場同步的旋轉速度，故因此得名同步電機。

無軸承永磁同步電機采用的特殊的無軸結構，就是將電機的轉子與機頭的軸直接聯接在一起，電機沒有了軸承、沒有油封，電機與主機之間沒有皮帶、沒有聯軸器、沒有齒輪，因此不存在任何的機械摩擦損失與傳動損失，傳動效率為1。

由於電力電子技術和控製技術的飛速發展以及交流永磁同步電機以其結構簡單、性能體積比和性能重量比大、效率高、方便實現直接驅動等優點，在工業控製中得到了越來越廣泛的應用。

2.2     同步空壓機負載特性

由於變頻化的螺杆空壓機利用了變頻器的無級調速特點，通過控製器或變頻器內部的PID調節器，能使供氣穩定；對用氣量波動比較大的場合，又能快速調節響應。傳統空壓機輸出壓力的調節是靠對加卸載閥、調節閥的控製來實現的，調節速度慢，波動大，精度低，輸出壓力不穩定。

三、係統方案

3.1 英威騰Goodrive300變頻器性能介紹

Ø         由於變頻器本身含概了軟啟動器的功能，啟動電流最大在額定電流的1.6倍以內，與工頻啟動一般在額定電流的6倍以上相比，啟動衝擊很小。這種衝擊不僅是對電網的，對整個機械係統的衝擊，也大大減少

Ø         高級矢量控製模式，Goodrive300變頻器支持兩種矢量控製模式，其中矢量控製模式0基於高性能32位DSP硬件平台，新型全程三相調製控製技術及精準參數靜態自學習能力，可以實現優異控製效果，無論在加減速時間、力矩、轉矩動態響應速度、運行電流、電機噪聲、穩速精度等方麵均有出色表現，對變頻電機擁有優異的控製性能。

Ø         標配內置C3濾波器，有效濾除電源輸入側高次諧波，有效防止變頻器整流過程中產生諧波幹擾控製部分及弱電信號，保證係統工作穩定可靠。

Ø         環境適應能力強，完全獨立風道設計加法蘭安裝模式可大幅提高抗擊油汙、粉塵及濕熱等惡劣環境，有效降低變頻故障率，延長使用壽命。Goodrive300變頻器鈑金件選用熱浸鍍鋅板結合拉鉚式固定方案，大大提高其EMC性能及抗腐蝕能力。

Ø         過載能力強，優異電流限幅特性，可有效降低變頻過載、過流保護，最大限度保障生產連續性。

Ø         優越的AVR功能，超強電網適應性，可用於電網長期偏低或電網波動等電源惡劣場合，保障輸出電壓、電流、速度穩定性。

Ø         針對Goodrive300變頻器，深圳市英威騰電氣股份有限公司特提供24個月免費保修服務，全球服務網絡覆蓋，可有效解決客戶後顧之憂。

3.2 變頻器選擇

采用永磁同步電機帶動的空壓機需要超過額定轉矩的啟動轉矩，要實現迅速的啟停控製，對控製精度的要求也較高，必須選用矢量控製型變頻器。Goodrive300係列變頻器是一款用來控製異步交流感應電機和永磁同步電機的變頻器，能很好滿足其性能要求。該變頻器在同步電機控製下具有以下技術特點:

Ø         起動轉矩：無PG矢量控製2.5Hz/150%（SVC）

Ø         過載能力：150%額定電流60s，180%額定電流10s，200%額定電流1s

Ø         調速比：無PG矢量控製 1：20

Ø         速度控製精度：無PG矢量控製：±0.2%最高速度

3.2 控製實現

整個變頻驅動係統的電氣接線如圖2所示。

圖2 係統電氣接線圖

四、具體使用效果

4.1    係統調試

調試主要包括參數自學習、空載調試及帶載調試幾個階段。

帶載調試時，先將變頻器帶輕載在30HZ運行，查看輸出電流、電壓、轉速是否符合要求。本著先調節輸出轉速，再調節輸出轉矩的原則進行調節。當出現電壓偏高時適度降低電流環比例係數。當出現低頻力矩不足時適度調大同步電機交軸電感或調小電機定子電阻值便行，最終效果超出客戶期望。

4.2    變頻器參數設置

變頻器部分關鍵參數見表2。

表2：  部分參數設置情況表

風機變頻配置參數

本係統變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證係統安全高效的運行。

五、客戶評價

通過在長時間的運行觀察和一線員工的反饋，由Goodrive300變頻器驅動的空壓機一體機係統運行良好，與傳統的異步機帶減速裝置驅動空壓機的方式相比，能效已經可以達到一級能效。

六、結束語

隨著控製技術的發展，電機的製造向著專業化、自動化方向發展。變頻器作為空壓機的動力驅動設備，以其高效、低噪聲、大啟動轉矩、高可靠性、良好的調速性能、免維護等優越性在油氣生產中有著良好的應用前景。

參考文獻：

[1] 《Goodrive 300變頻器產品說明書》深圳市英威騰股份有限公司