如果需要更換老式的機(jī)電式電機(jī)啟動(dòng)器，低馬力可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器可謂不錯(cuò)的選擇。畢竟，與電機(jī)啟動(dòng)器相比，驅(qū)動(dòng)器具有諸多優(yōu)勢(shì)，比如不會(huì)產(chǎn)生浪涌電流和開關(guān)瞬態(tài)電流， 位移功率因數(shù)高等等，而且價(jià)格不貴。實(shí)際上，我們可以預(yù)測(cè)將來(lái)有一天固態(tài)驅(qū)動(dòng)器會(huì)替代許多（即使不是絕大部分）機(jī)械式啟動(dòng)器，就像可編程邏輯控制器取代機(jī)械式繼電器一樣。

　　但是需要注意的是，小馬力驅(qū)動(dòng)器，尤其低成本產(chǎn)品存在一定的成本和故障風(fēng)險(xiǎn)。

　　隨著發(fā)展，驅(qū)動(dòng)器的尺寸越來(lái)越小，而且設(shè)計(jì)功率卻越來(lái)越大，現(xiàn)在它的大小已經(jīng)與機(jī)械式啟動(dòng)器不相上下。

　　散熱問題一直是降低驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)尺寸的主要障礙，驅(qū)動(dòng)器要首先將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，然后將直流信號(hào)儲(chǔ)存在電容器組內(nèi)（即電路的直流部分），接著逆變器將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制信號(hào)――即變成合成交流信號(hào)。 熱量主要在這一過程產(chǎn)生，但是新型驅(qū)動(dòng)器一般采用一種名為絕緣門式雙極晶體管(IGBT)的半導(dǎo)體器件完成該轉(zhuǎn)換過程?，F(xiàn)在IGBT的載流能力越來(lái)越大，并且其開關(guān)速度也越來(lái)越快(100-200 左右)，開關(guān)速度越快，效率越高（理想的開關(guān)開啟不需要時(shí)間， 為什么呢？原因是如果不考慮非常小的半導(dǎo)體壓降的話，開關(guān)處于開或關(guān)狀態(tài)時(shí)將不會(huì)消耗能量。）開關(guān)只有在從關(guān)到開或從開倒關(guān)的轉(zhuǎn)換過程中才會(huì)消耗能量即產(chǎn)生熱量。開關(guān)速度越快，產(chǎn)生的熱量越少，效率就越高，從而降低了散熱裝置和風(fēng)扇的尺寸，進(jìn)而降低了驅(qū)動(dòng)器的尺寸。

優(yōu)點(diǎn)

　　除了節(jié)能外，驅(qū)動(dòng)器在促進(jìn)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)健性方面還有其他諸多好處。

　　? 驅(qū)動(dòng)器沒有浪涌電流，通常限定為額定電流的110。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)浪涌電流過大會(huì)導(dǎo)致電機(jī)誤動(dòng)作，還能導(dǎo)致電壓陡降，從而干擾其他負(fù)載。而驅(qū)動(dòng)器則采用"軟啟動(dòng)"方式，使電機(jī)在20-30秒的時(shí)間內(nèi)逐步加速到既定速度。

　　? 由于驅(qū)動(dòng)器具有較高的位移功率因數(shù)，因而不需要使用功率因數(shù)矯正電容器。

　　? 驅(qū)動(dòng)器會(huì)隔離電機(jī)關(guān)閉時(shí)引起的開關(guān)瞬態(tài)電流（尖波），通常它會(huì)在20-30秒的時(shí)間內(nèi)逐漸地使電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來(lái)，當(dāng)電機(jī)最終關(guān)閉時(shí)，其轉(zhuǎn)速和電流已經(jīng)變得非常低，即使產(chǎn)生較小的尖波也會(huì)很容易地被驅(qū)動(dòng)器自身的直流回路部分吸收。

　　? 驅(qū)動(dòng)器具有可變成電機(jī)控制、保護(hù)甚至通信功能，遠(yuǎn)超過機(jī)械式啟動(dòng)器所提供的接觸器、動(dòng)作單元和輔助觸點(diǎn)。例如，驅(qū)動(dòng)器可通過變成改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，因而不需要再另外使用接觸器。

　　? 在單相系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行將單相電機(jī)換成更加耐用達(dá)到三相電氣，因?yàn)榭烧{(diào)速驅(qū)動(dòng)器（VSD）能夠?qū)⒔邮盏膯蜗嚯妷涸谪?fù)載（電機(jī)）側(cè)變成三相電壓信號(hào)輸出。換句話說(shuō)，它能夠?qū)蜗嚯妷鹤兂扇嚯妷骸?但是，驅(qū)動(dòng)器對(duì)于配電系統(tǒng)而后電機(jī)本身既有正面影響，也有負(fù)面影響。 諧波和電機(jī)－驅(qū)動(dòng)器之間的兼容性等問題對(duì)于小型和大型驅(qū)動(dòng)器而言基本一樣，所不同的是小型驅(qū)動(dòng)器與大型、較昂貴的驅(qū)動(dòng)器相比不太為人們所注意，VSD越大，諧波越多，例如，對(duì)于250馬力的驅(qū)動(dòng)器，人們通常都會(huì)注意通過工程手段降低諧波，而對(duì)于5馬力的驅(qū)動(dòng)器卻不太注意。盡管從經(jīng)濟(jì)和對(duì)操作的影響方面來(lái)講這樣做無(wú)可厚非，但是有時(shí)候我們也需要仔細(xì)地分析小馬力驅(qū)動(dòng)器。

缺點(diǎn)

　　在單相系統(tǒng)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生3次或者5次諧波。而在采用四線制（三相線加中性線）的商用建筑內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)導(dǎo)致共用中性線內(nèi)的3次諧波電流增加，因而中性線電纜的尺寸要比饋電電纜大一倍. 因而，由于小型驅(qū)動(dòng)器對(duì)于總諧波負(fù)載會(huì)產(chǎn)生影響，線路測(cè)量時(shí)應(yīng)該使用真有效值儀表以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，尤其在進(jìn)行電流測(cè)量時(shí)。當(dāng)諧波存在時(shí)，平均值響應(yīng)電流表的讀數(shù)要降低40％之多。

　　在三相系統(tǒng)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的諧波主要是5次諧波，而5次諧波屬于負(fù)序諧波：它會(huì)生成反向轉(zhuǎn)矩使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然5次諧波不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器自身的 電機(jī)或者其他采用驅(qū)動(dòng)器控制的電機(jī)，但是它會(huì)影響直接啟動(dòng)的機(jī)械式啟動(dòng)器。

　　盡管在大得多的基頻電流的作用下電機(jī)仍然會(huì)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是在5次諧波的作用下電機(jī)會(huì)發(fā)熱，從而最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子絕緣發(fā)生損壞。如果驅(qū)動(dòng)器與直接啟動(dòng)式電機(jī)（例如在電機(jī)控制中心內(nèi)）共用一條母線，則可能會(huì)損壞電機(jī)。請(qǐng)注意，5次諧波對(duì)于上游配電系統(tǒng)幾乎不會(huì)產(chǎn)生影響（即在上游不會(huì)引起電壓畸變，因?yàn)榇藭r(shí)諧波電流與總電流比較大小可以忽略。但是，由于在本地電源阻抗最大，因而多個(gè)低馬力驅(qū)動(dòng)器集合起來(lái)足以導(dǎo)致本地公共連接點(diǎn)(PCC)產(chǎn)生電壓畸變，從而影響共同使用該P(yáng)CC的電機(jī)負(fù)載。

　　抵御諧波的第一道防線應(yīng)該在驅(qū)動(dòng)器本身。許多驅(qū)動(dòng)器的直流回路內(nèi)都帶有電抗器線圈，又叫直流回路電感器，該線圈的作用是降低驅(qū)動(dòng)器電源側(cè)的電流畸變，它還能防止驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)瞬態(tài)過電壓（主要是電容器開關(guān)瞬態(tài)電壓），從而防止直流回路因過電壓導(dǎo)致直流過電壓跳閘故障。

　　在一些低成本的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)，為了削減成本，廠家取消了電抗器線圈，使得驅(qū)動(dòng)器變成了"諧波發(fā)生器"，當(dāng)它與直接連接式電機(jī)安裝在同一條母線上時(shí)問題尤其嚴(yán)重。此時(shí)可以通過安裝輸入線電抗器或隔離變壓器來(lái)解決這個(gè)問題。

　　可是，即使購(gòu)買帶有電感器的驅(qū)動(dòng)器也不能保證不會(huì)發(fā)生問題。當(dāng)很多驅(qū)動(dòng)器安裝于同一條母線上時(shí)，它們會(huì)共同產(chǎn)生足夠的諧波失真從而觸發(fā)問題的產(chǎn)生。此時(shí)，如果像大功率驅(qū)動(dòng)器那樣安裝無(wú)源濾波器來(lái)過濾5次和7次諧波可能不會(huì)奏效，原因是小的負(fù)載的動(dòng)態(tài)性非常強(qiáng)，即負(fù)載處于不斷變化的狀態(tài)，單靠一個(gè)無(wú)源濾波器不會(huì)起到的減弱作用。這時(shí)候可以使用有源濾波器來(lái)跟蹤諧波電流，并且生成相同諧波和振幅的異相對(duì)抗電流來(lái)抵銷原來(lái)的諧波。有源濾波器對(duì)于諧波電流不斷變化的動(dòng)態(tài)負(fù)載尤其有效。

電機(jī)兼容性

　　 VSD還存在電機(jī)兼容性問題，尤其在老式電機(jī)上使用時(shí)。IGBT的高速開關(guān)和電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)會(huì)引起過電壓反射（又被稱為駐波電壓或峰峰或電暈電壓），此時(shí)電壓峰值是直流回路電壓的兩到三倍。許多驅(qū)動(dòng)器廠家會(huì)規(guī)定電纜的長(zhǎng)度不得超過100英尺，但是有時(shí)候100英尺也太長(zhǎng)，從而擊穿電機(jī)頭幾個(gè)繞組的絕緣，使轉(zhuǎn)子絕緣過早地?fù)p壞。這種現(xiàn)象在PWM輸出的大、小功率驅(qū)動(dòng)器比較常見。但是低成本、低馬力的電機(jī)尤為脆弱，因?yàn)闉榱私档蜕a(chǎn)成本，它們的轉(zhuǎn)子繞組的繞制具有隨意性，使它們易于收到過電壓反射的破壞。曾經(jīng)有一段時(shí)間采用低通濾波器――通常置于驅(qū)動(dòng)器的輸出端――來(lái)解決這個(gè)問題，但是，近年來(lái)，為了防止過電壓反射，變頻器專用電機(jī)的設(shè)計(jì)耐壓等級(jí)達(dá)到1500 V（關(guān)于變頻器電機(jī)的相關(guān)規(guī)定請(qǐng)參考《NEMA MG-1, Section IV, Part 31》標(biāo)準(zhǔn)），許多驅(qū)動(dòng)器廠商現(xiàn)在要求此類電機(jī)使用它們自己生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)器。

　　如果您遇到VSD諧波方面的問題，首先需要測(cè)量配電系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)，以確定諧波的大小。 利用手持式電力質(zhì)量分析儀可以很容易地測(cè)量波形的諧波失真和各諧波的大小，過電壓波形可通過示波器或部分具有示波器公牛隊(duì)電力質(zhì)量分析儀進(jìn)行觀察。

總結(jié)

　　作為機(jī)電啟動(dòng)器的替代品，小馬力交流驅(qū)動(dòng)器的使用日益普及。與大馬力驅(qū)動(dòng)器一樣，它們具有傳統(tǒng)技術(shù)所不具有的優(yōu)勢(shì)。但是，它們也存在與大型驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的應(yīng)用和測(cè)量問題，例如諧波和過電壓反射。