我国电机用电量占全国发电量的60%~70%，每年风机和水泵用电量占全国用电量的1/3。造成这种情况的主要原因是:风机、水泵等设备的传统调速方式是通过调节进口或出口挡板和阀门的开度来调节送风量和供水量，其输入功率较大，挡板和阀门的关闭过程中消耗了大量的能量。因为风机和水泵大部分是平房的扭矩负荷，轴功率与转速成平方关系，当风机和水泵转速下降时，消耗的功率也大幅度下降，所以节能潜力很大。最有效的节能措施是用变频调速装置调节流量，应用变频器（以下简称—VFD）节电率20%~50%，效益显著。

由于技术需要，许多机器要求电机能够调节速度。过去由于交流电机调速困难，调速性能高的场合采用DC调速，而DC调速结构复杂，体积大，冬季维护困难。因此，随着变频调速技术的成熟，交流调速正逐渐取代DC调速，往往需要进行量和直接转矩控制来满足各种工艺要求。

利用VFD驱动电机，起动电流小，可以实现软启动和无级调速，可以方便地进行加减速控制，使电机获得高性能，大大节约电能，所以VFD在工业生产和生活中得到了越来越广泛的应用。

一、存在的问题及对策

随着VFD应用范围的扩大，运行中出现的问题也越来越多，主要包括:高次谐波、噪声和振动、负载匹配、发热等。本文对上述问题进行了分析，并提出了相应的措施。

二，谐波问题及对策

通用VFD的主电路形式一般由整流、逆变、滤波三部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，逆变部分为IGBT三项桥式逆变器，输入为PWM波形。输出电压中含有除基波以外的其他谐波，低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动。高次谐波增加了VFD输出电缆的漏电流，使电机输出不足。因此，必须抑制VFD输出的高次和低次谐波。以下方法可用于抑制谐波。

(1)提高VFD电源的内部阻抗。通常供电设备的内部阻抗可以起到缓冲VFD DC滤波电容无功功率的作用。内部阻抗越大，谐波含量越小。这个内部阻抗就是变压器的短路阻抗。所以在选择VFD电源时，最好选择短路阻抗大的变压器。

(2)安装电抗器。将一个合适的电抗器与VFD的输入和输出串联，或者安装一个谐波滤波器。滤波器由LC型组成，吸收谐波，增加电源或负载的阻抗，从而达到抑制的目的。

(3)采用多用途变压器运行VFD六脉波整流器，因此产生的谐波较大。如果变压器多相运行，相角差为30°。比如Y-△和△-△组成的变压器，具有12脉波的效果，可以降低低次谐波电流，很好的抑制谐波。

(4)设置专用谐波设置专用滤波器检测VFD和相位，产生与谐波电流幅值相同、相位刚好相反的电流，通入VFD中，有效吸收谐波电流。

三。噪声和振动及对策

使用VFD调速会产生噪声和振动，这是由VFD输出波形中的高次谐波分量引起的。随着工作频率的变化，基波分量和高次谐波分量在很宽的范围内变化，这可能会引起电机各部分的谐振。

(1)噪声问题及对策

用VFD驱动电机时，由于输出电压和电流含有高次谐波成分，气隙的高次谐波磁通增加，因此噪声增大。电磁噪声表现为:由于VFD output中的低次谐波分量与转子的机械固有频率发生共振，转子固有频率附近的噪声增大。VFD输出中的高次谐波分量与芯壳的轴承架发生谐振等。，并且这些部件各自固有频率周围的噪声增加。

VFD驱动电机产生的噪声，尤其是刺耳的噪声，与PWM控制的开关频率有关，尤其是在低频区。一般采用以下措施来稳定和降低噪声:在VFD的输出侧连接交流电抗器。如果电磁转矩有余量，则U/f可以设置得更小。当使用特殊电机时，当较低频率的噪声量严重时，应检查与轴系(包括负载)固有频率的共振。

(2)振动问题及对策VFD工作时，输出波形中的高次谐波产生的磁场会对许多机械零件产生电磁驱动力，驱动力的频率总是会与这些机械零件的固有频率接近或重合，从而产生电磁原因引起的振动。对振动影响较大的高次谐波主要是低次谐波成分，在PAM模式和方波PWM模式下影响较大。但使用正弦波PWM时，低次谐波分量小，影响变小。

或者为了减少或消除振动，可以在VFD的输出侧连接一个交流电抗器，以吸收VFD输出电流中的高次谐波电流成分。当使用PAM模式或方波PWM模式VFD时，可以使用正弦波PWM模式VFD来降低纹波转矩。为了防止电机与负载连接的机械系统发生振动，整个系统不得与电机产生的电磁力发生谐波。

四。负载匹配及对策生产机械种类繁多，性能和工艺要求不同，扭矩特性也不同。所以在应用VFD之前，首先要搞清楚电机所带负载的性质，也就是负载特性，然后选择VFD和电机。有三种类型的负载:恒扭矩负载、风扇泵负载和恒功率负载。对于不同的负载类型，应该选择不同类型的VFD。

(1)恒转矩负载恒转矩负载分为摩擦负载和潜在负载。

摩擦负载的起动转矩一般需要额定转矩的150%左右，制动转矩一般需要额定转矩的100%左右，所以VFD应选择具有恒转矩特性，起动和制动转矩大，过载时间和过载能力大的VFD。潜在负载一般需要较大的起动转矩和能量回馈功能，能快速实现正反转。VFD应选择VFD具有四象限运行能力，如FR-A241系列。

(2)风机泵负载风机泵负载是典型的平方转矩负载。低速时负载很小，与速度的平方成正比。通用VFD和标准电机的组合最合适。这类负载对VFD的性能要求不高，只要求经济性和可靠性，所以可以选择U/f=const控制模式的VFD，比如FR-A540(L)。如果将VFD的输出频率提高到工频以上，功率会急剧增加，有时会超过电机VFD的容量，导致电机过热或无法运行，所以对于这种负载转矩不要轻易将频率提高到工频以上。

(3)恒功率负载

恒功率负载是指扭矩与转速成反比，但功率保持不变的负载，如卷取机、机床等。将VFD分配给恒功率特性的负载时应注意的问题:VFD输出电压在工频以上的频率范围内为定值控制，因此电机产生的转矩为恒功率特性，使用标准电机和通用VFD的组合没有问题。但在工频以下的频率范围内，受U/f定值控制，电机产生的转矩与负载转矩相反，所以标准电机和general VFD的组合很难适应，要特别设计。

五、发热问题及对策

VFD发热是内部损耗造成的，主电路约占98%，控制电路占2%。为了确保VFD的正常可靠运行，必须对VFD进行冷却。主要方法有:

(1)风扇散热:VFD的内置风扇可以带走VFD盒子内部的热量。

(2)环境温度:VFD是电子器件，包含电子元器件的电解电容等。，所以温度对其使用寿命影响很大。VFD的一般环境工作温度一般为-10℃ ~+50℃。如果能够降低VFD的工作温度，那么VFD的使用寿命将会延长，性能将会稳定。