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小型变频器电流显示误差解决方案

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:615

1引言

  在我厂拟薄水铝石工程试车过程中,有5台5.5kw的洗液泵采用了富士7.5kw变频器变频调速,试车过程比较顺利,只是变频器的输出电流在控制柜、现场控制箱、威盛fb2000dcs集散控制系统的显示器上误差比较大。在接近额定负载时,现场控制箱和dcs集散控制系统的显示器上有很小的电流在3a以下,控制柜在5a以下;在空载或负载较小时现场控制箱和dcs集散控制系统的显示器上没有电流显示,控制柜上的电流很小。我们对变频器电流回路进行了检查和分析:控制柜、现场控制箱上安装的是42l6型整流系电流表,电流互感器为单匝lmzj1-0.520/5,电流信号取自变频器的电源侧,现场控制箱和主控室距离变频柜并不远,在30m左右,电流回路接线正常,电流互感器也没有超载,原因何在?根据分析,电流显示误差的原因有以下几点。

2电流显示误差的原因

  2.1变频器电源侧电流波形畸变且含有较大的高次谐波
  由于变频器在电源侧采用不可控整流桥,中间直流回路安装有较大的滤波电容,导致变频器电源输入侧电流波形是输入电压波形峰值处带双尖峰的间断脉冲,电流脉冲宽度在负载较大时稍宽,负载小时很窄,这种畸变的电流波形含有大量的谐波,电流脉冲峰值比平均值大得多,这种畸变的电流的波形系数为电流脉冲宽度百分比的开方,由于小型变频器在中间直流回路一般没有加装功率因数校正直流电抗器,有效值达到了平均值的2~3倍,而且呈非线性,负载较小时,有效值相对较平均值更大一些。

  2.2电流表选型不正确
  42l6型整流系电流表是按电流平均值原理来测量电流的,它是在测量50hz完全正弦波时,按1.11倍的波形系数进行校正的,在50hz完全正弦波或波形误差不是太大的情况下,能正确或基本上反映电流有效值的大小,对于变频器输入侧这种波形畸变的脉冲电流,将出现较大的误差,并且由于这种波形畸变的电流的有效值与平均值呈非线性,不同的电流段有不同的误差,在电路上采取相应的补偿校正措施比较困难。

  2.3电流互感器本身存在固有的误差
  我们都知道,电流互感器本身的磁化力等于原边磁化力和副边磁化力的矢量和即:i0w0=i1w1+i2w2主要与铁芯的导磁率有关。电流互感器电流误差△i的大小与其本身所需的磁化力、一次电流的大小及高频下相对较大的漏磁通、磁滞损耗有关。电流互感器本身所需的磁化力越大,电流误差△i也越大;电流互感器一次电流小得多时,电流误差△i会很大;电流互感器尺寸较大时,高频下的漏磁通、磁滞损耗会较大,电流误差△i也会变大。由于目前常用的如lmz、lmzj等型号的小变比单匝电流互感器外形尺寸大小、导磁用材料基本相同,一次额定电流均在200a以上,当一次电流增大到额定电流附近时电流互感器本身的磁化力和高频下的漏磁通、磁滞损耗是可以相对减小到一定程度,可使电流误差△i最小。但是洗液泵一次电流太小,正常运行时为10a左右,一次电流在铁芯中产生的磁化力不足以维持电流互感器本身的磁化力,另外,变频器电源侧含有的高次谐波使电流互感器的漏磁通、磁滞损耗也相对较大,反映到二次侧的电流就很小,这样在电流互感器二次负载并不大的情况下电流互感器的变比误差会很大。

  2.4控制电缆的容抗使电流表数值降低
  为了缩短变频器与电机之间的动力电缆长度,变频器一般设置在距离电机不远的地方,相对来说控制电缆也不是太长,但是变频器电源输入侧的电流中含有大量高次谐波,控制电缆本身有一定的电容量,对于高次谐波来说,控制电缆的容抗相对比较小,反映到电流互感器二次回路中的部分高效次谐波没有通过电流表,而直接通过了控制电缆电容返回了电源侧,实际通过电流表的电流减小了,这一点从变频器柜上电流表和现场控制箱上电流表指示值相差较大的实际情况可以得到证实。

3解决的对策

根据以上的分析,结合现场的实际情况,我们提出了相应的对策:
3.1改变电流互感器安装的位置
将对变频器电流的采样从变频器输入侧移至输出侧,主要原因有:
(1)变频器输出侧电流中虽然也含有大量的高次谐波,但由于变频器采用正弦波spwm调制,输出电流波形接近正弦波,有效值是平均值的1.2~1.5倍,采用整流系仪表显示时,可以通过适当的方式对其误差进行补偿。
(2)由于变频器电源输入侧电流波形是输入电压波形峰值处带双尖峰的间断脉冲,输出侧电压波形是等高而宽度按正弦波形变化的矩形脉冲,输入和输出侧的电流波形是在相同的电压(最大值)下形成的,在输入侧和输出侧的电流应基本相同,在输出侧对变频器电流进行测量不会引起大的误差,而且在输出侧对电流进行测量,从电机角度来说更符合实际。

  3.2对电流表选型
  随着技术的发展,能够反映电流有效值测量工具越来越多,但是都比较昂贵。变频器说明书上推荐使用电磁式电流表,它是利用电流信号产生的磁场使固定铁片和可动铁片相互吸引或排斥,带

1引言

  在我厂拟薄水铝石工程试车过程中,有5台5.5kw的洗液泵采用了富士7.5kw变频器变频调速,试车过程比较顺利,只是变频器的输出电流在控制柜、现场控制箱、威盛fb2000dcs集散控制系统的显示器上误差比较大。在接近额定负载时,现场控制箱和dcs集散控制系统的显示器上有很小的电流在3a以下,控制柜在5a以下;在空载或负载较小时现场控制箱和dcs集散控制系统的显示器上没有电流显示,控制柜上的电流很小。我们对变频器电流回路进行了检查和分析:控制柜、现场控制箱上安装的是42l6型整流系电流表,电流互感器为单匝lmzj1-0.520/5,电流信号取自变频器的电源侧,现场控制箱和主控室距离变频柜并不远,在30m左右,电流回路接线正常,电流互感器也没有超载,原因何在?根据分析,电流显示误差的原因有以下几点。

2电流显示误差的原因

  2.1变频器电源侧电流波形畸变且含有较大的高次谐波
  由于变频器在电源侧采用不可控整流桥,中间直流回路安装有较大的滤波电容,导致变频器电源输入侧电流波形是输入电压波形峰值处带双尖峰的间断脉冲,电流脉冲宽度在负载较大时稍宽,负载小时很窄,这种畸变的电流波形含有大量的谐波,电流脉冲峰值比平均值大得多,这种畸变的电流的波形系数为电流脉冲宽度百分比的开方,由于小型变频器在中间直流回路一般没有加装功率因数校正直流电抗器,有效值达到了平均值的2~3倍,而且呈非线性,负载较小时,有效值相对较平均值更大一些。

  2.2电流表选型不正确
  42l6型整流系电流表是按电流平均值原理来测量电流的,它是在测量50hz完全正弦波时,按1.11倍的波形系数进行校正的,在50hz完全正弦波或波形误差不是太大的情况下,能正确或基本上反映电流有效值的大小,对于变频器输入侧这种波形畸变的脉冲电流,将出现较大的误差,并且由于这种波形畸变的电流的有效值与平均值呈非线性,不同的电流段有不同的误差,在电路上采取相应的补偿校正措施比较困难。

  2.3电流互感器本身存在固有的误差
  我们都知道,电流互感器本身的磁化力等于原边磁化力和副边磁化力的矢量和即:i0w0=i1w1+i2w2主要与铁芯的导磁率有关。电流互感器电流误差△i的大小与其本身所需的磁化力、一次电流的大小及高频下相对较大的漏磁通、磁滞损耗有关。电流互感器本身所需的磁化力越大,电流误差△i也越大;电流互感器一次电流小得多时,电流误差△i会很大;电流互感器尺寸较大时,高频下的漏磁通、磁滞损耗会较大,电流误差△i也会变大。由于目前常用的如lmz、lmzj等型号的小变比单匝电流互感器外形尺寸大小、导磁用材料基本相同,一次额定电流均在200a以上,当一次电流增大到额定电流附近时电流互感器本身的磁化力和高频下的漏磁通、磁滞损耗是可以相对减小到一定程度,可使电流误差△i最小。但是洗液泵一次电流太小,正常运行时为10a左右,一次电流在铁芯中产生的磁化力不足以维持电流互感器本身的磁化力,另外,变频器电源侧含有的高次谐波使电流互感器的漏磁通、磁滞损耗也相对较大,反映到二次侧的电流就很小,这样在电流互感器二次负载并不大的情况下电流互感器的变比误差会很大。

  2.4控制电缆的容抗使电流表数值降低
  为了缩短变频器与电机之间的动力电缆长度,变频器一般设置在距离电机不远的地方,相对来说控制电缆也不是太长,但是变频器电源输入侧的电流中含有大量高次谐波,控制电缆本身有一定的电容量,对于高次谐波来说,控制电缆的容抗相对比较小,反映到电流互感器二次回路中的部分高效次谐波没有通过电流表,而直接通过了控制电缆电容返回了电源侧,实际通过电流表的电流减小了,这一点从变频器柜上电流表和现场控制箱上电流表指示值相差较大的实际情况可以得到证实。

3解决的对策

根据以上的分析,结合现场的实际情况,我们提出了相应的对策:
3.1改变电流互感器安装的位置
将对变频器电流的采样从变频器输入侧移至输出侧,主要原因有:
(1)变频器输出侧电流中虽然也含有大量的高次谐波,但由于变频器采用正弦波spwm调制,输出电流波形接近正弦波,有效值是平均值的1.2~1.5倍,采用整流系仪表显示时,可以通过适当的方式对其误差进行补偿。
(2)由于变频器电源输入侧电流波形是输入电压波形峰值处带双尖峰的间断脉冲,输出侧电压波形是等高而宽度按正弦波形变化的矩形脉冲,输入和输出侧的电流波形是在相同的电压(最大值)下形成的,在输入侧和输出侧的电流应基本相同,在输出侧对变频器电流进行测量不会引起大的误差,而且在输出侧对电流进行测量,从电机角度来说更符合实际。

  3.2对电流表选型
  随着技术的发展,能够反映电流有效值测量工具越来越多,但是都比较昂贵。变频器说明书上推荐使用电磁式电流表,它是利用电流信号产生的磁场使固定铁片和可动铁片相互吸引或排斥,带

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