近1O年来，变频技术的应用在我国已有很大的发展，但与发达国家相比仍有很大差距。据资料介绍，目前我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6 左右，而工业发达国家已达60 ～70 ；日本在风机、水泵上变频调速的采用率已达10 ，而我国还不足0．01 ]。
    变频技术在水工业领域的应用是随着城市给排水事业的发展而发展的，一些中压大、中功率的变频器首先在给水工程中得到应用，并取得良好效果。随着对变频技术的认识不断提高，企业的领导人和专业技术人员开始了解，评价变频调速合理性和经济性的指标不仅是一次性投资，经过全面的比较和权衡，其经济性十分突出。近年来，随着城市污水处理工程项目的兴起，进一步扩大了变频技术的应用范围。变频器如何选型成为变频技术合理应用的关键，倍受人们的关注。本文试对中、低压变频调速装置的选型问题做如下探讨。
 1电磁兼容性(EMC)
    随着电力电子产品种类及应用范围与日俱增，电磁兼容(EMC—— Electro Magnetic Corn—patibility)设计正受到日渐广泛的重视。自20世纪80年代后，我国制定了若干EMC标准，这些标准大多等同于国际上的CISPR和IEC／TC77标准。如何使电力电子设备既不受外来干扰影响，也不对所处环境和其它设备造成干扰，维持其共存的电路环境、相互兼容、均能正常工作是EMC设计要解决的课题。]。变频器属于非线性负载，在水处理厂中一般都被应用于一些功率相对较大的设备上，成为最主要的人为干扰源。因此，随着变频技术的普及，EMC问题在工程设计中变得越来越重要。
 1．1 中压变频
    严格选用EMC 性能好的变频调速装置是维持EMC环境的基本条件之一，选用合乎标准的设备并采取适当的屏蔽与滤波及接地措施，一般都收效良好，否则会不同程度地破坏EMC环境。所谓EMC性能好主要是指无谐波污染和高功率因数的“绿色”产品。目前在中压领域已经开发出的可供选择的变频器类型主要有：中压多电平PWM 变频器、单元串联多电平PWM 电压型变频器、二电平或三电平双PWM 变频器。这3种类型的变频器各有其特点，在选型过程中，应结合工程的条件和要求来进行评价 例如双PWM 变频器的一个突出优点是可以实现再生制动，这一优点对于需要频繁可逆、陕速制动的场合就显得十分突出 但在给排水工程中这一优点几无必要，相反，因其器件较多、控制较复杂，而与整流侧采用移相多重化技术相比其优点就未必突出。另外．对变频器输出波形同样能达到接近正弦波的情况下，还应注意dr~dr的大小及其所带来的影响是否能满足工程的需要，如对输出电缆长度的限制和对电动机的附加要求 还有就是我们希望主电路结构越简单、元器件越少越好．但要区别功率管的串、并联与功率单元串联本质上的不同。我认为按EMC观点，单元串联多电平叠加变频器在中压大功率变频器中确有其独特的优势。总之，我们可以在对以上这3种类型的变频器的原理和特点基本了解的基础上，再根据工程的具体条件和要求，对性能价格比进行综合权衡后做出决定。用户在选型过程中还有一个问题仍需注意，即应要求厂家提供产品的谐波测试报告．并做认真的比较．因为即使同一类型的产品，对于不同的厂家．其谐波的实际情况与理论偏差也会有所不同，同时也可以将其傲为今后验收实测的对比依据。
  1，2 低压变频
    低压变频器类型的选择余地不大．≤500 V的低压变频器其主电路都是电压源型的交直一交电路．功率器件大多是IGBT，逆变器采用正弦脉宽调制方式(SPWM)。变频器输出电压中的谐波分量与所采用的脉宽调制方式有关．即载波频率的高低决定了输出电压PWM 脉冲数的多少和输出波形的质量。要想得到正确的PWM 调制信号，载波频率 必须高于被调制信号频率6倍以上，我国规定电流谐波要考虑到19次．故 要在6 kHz以上。国内外低压变频器 大致如下：日本1 2～1 5 kHz，美国2～6 kHz，国产6～1 2 kHz。
    一般的变频器 是固定的．而有些中、高档变频器设置了可设定载频功能， 是可调的，宜尽量选择后者。用户可根据具体使用系统对谐波、电磁噪声的不同侧重酌情选用 ，一般电动机容量大的，／ 要低些．以减少干扰源的能量。
    在设计选型中还应注意变频器输出线路长度的影响，因为电磁干扰能量主要是经线路的传导和幅射向外传播的， 越高，线路应越短，有资料认为此长度不应大于100 ITs。但除了电磁干扰问题以外，还应考虑变频器输出调制波电压脉冲dr~dr与线路分布电容所形成的前行波浪涌电压问题。若变频器与电动机之间接线长度较长，变频器输出电压达到波峰值的时间比前行波到达电动机端子的时间短，在电动机端子部位，前行波相对反射波的峰值为变频器输出波峰值的2倍。PWM变频器电压上升沿陡度为2 000～3000 V／t~s，当接线为电缆时，到达波峰值的时间t需0．2～0 3s．变频器和电机间的距离 可用下式求得
    工一般不应超过3O～50 ITs，否则要考虑前行波浪涌电压对电动机绝缘造成的危害。
    变频器与电动机之间距离过大的问题在给排水工程中是可能出现的，例如采用氧化沟工艺的污水处理厂．传统上转刷采用双速电动机驱动，由于双速电机接线复杂、冲击电流大、调节性能差，有的工程转而以变频器来取代。由于氧化沟一般都比较大，从MCC至转刷电动机的距离短则几十ITs．长则可达1∞～200 m．因此，无论从电磁干扰或是前行波冲击过电压的危害来看都是不利的，可以采取的措施是合理选择安装场所和配线路径，尽量缩短变频器与电动机之间的距离．除此之外，即在设计选型时，要求变频器厂家配套提供输出滤波器或电抗器．以降低dv／dt和电磁干扰。
  2 负载定额适配性
    这个问题在给排水工程中主要涉及到低压变频器的选型。
 2 1 变频器负载标准
    由于半导体器件及其装置的发热时间常数与变压器、电动机相比要小得多，通常以分钟计．且过载超温的后果较为严重，所以都规定有严格的负载条件．包括基本负载电流、过载电流及持续时间和间隔。我国与国际电工委员会(IEC)都有关于变流器负载的标准，如将变流器的工作等级或运行种类分为6级。第1级为100 额定输出电流，没有过载的可能性。第2级允许连续输出基本负载电流．并在此基础上可有150 的短时过载运行．但基本负载电流就只有额定输出电流的91 ．因此，150 过载对额定输出电流而言，其相对值则为136 。第3级到第6级则过载更大或时间更长．目前市售产品标准系列一般只涉及到第2级
 2．2 变频器负载定额的选择
    变频技术的应用应根据生产机械负载的性能、调速范围、控制精度等要求选择合适的变频器，以满足工艺和生产要求为前提。水泵、风机属于平方降转矩负载，离心式风机、水泵在低速时功率小．要求的调速范围不大，启动和加速转矩一般不会超过l00 ，基本无过载可能，对变频器性能要求不高 变频器输出定额无过载能力的，则其负载仅限于离心式风机和水泵，对其它形式的水泵和风机，如GD 大的．则要分析其实际过负载的可能性 出处理厂中的搅拌机、刮泥机、转刷等机械．基本属于恒转矩负载 恒转矩负载可理解为阻力矩与转速无关 由于恒力矩负载下应用转差调速完全不能节能，以及采用双速电机接线复杂、冲击电流大等缺点， 变频技术取而代之成为一种新的选择。对确定变频器输出定额而言．要考虑机械在整个运行时间内包括加、减速及等速运行时的负载大小和过载可能(大小、时间及问隔)．如超过允许值，则应以尖峰电流并计入富裕系数来选择装置的额定电流。在某些负载条件下，可以且应该充分利用变频器的过载能力，这是设计选型者的任务之一一 。为了选型方便，有的变频器厂家各有确定装置定额的软件，只要用户提出明确的负载图．即可 确定装置的输出定额。但遗憾的是，目前国内一些水处理机械设备的制造厂很少能提供出机械的负载图来。
    总之，对于市售产品按电动机功率选择变频器，只适用于完全没有过载可能或只在启动时少许过载的场合，除此之外，则是不严格的。
    此外，调速范围以及在最低速度下所要求的力矩的大小是生产工艺和机械的负载特性所确定的．变频器因其控制方式不同而有不同的速度控制范围和起动力矩，设计选型者对此也应经分析、比较后确定。
 3 可操作性、可维修性和可靠性
    变频调速装置的可操作性、可维修性和可靠性，简而言之就是好用和可靠，这是变频调速技术推广普及的关键，是设计选型中必须注意的问题。
    产品本身的可靠性是基础。变频调速装置做为电控设备是组合产品．其可靠性受外部条件影响比较大。另外，电控设备的组合是多层次的，如系统分系统单元等。从可靠性分析变频调速装置属于可修复产品，其可靠性指标应按不同的组合层次分别予以考虑，然后根据串联数学模型得出系统的可靠性指标．如平均故障间隔时间(MTBF)及有效性等 虽然IEC146 l1和国标GB1 2668 90规定了交流电动机半导体变频调速装置的一些技术条件，但并无可靠性指标，世界各国均未提出这个数据，各厂家在产品样本上也都未注明此数据。用户和选型者只能和必须依靠充分搜集产品的使用信息来加以判断。一般整机的MTBF只要达到5 000 h就可称长寿命(其概念是一天使用8 h．2年内无故障)．为了更加可靠起见，建议MTBF为l0 000 h即足够 一。
    为了提高可维修性，降低平均修复时间(MT—TR)，一些中、大功率的变频调速装置都具有功率电路模块化、热备份以及带载热插拔功能，一个功率单元的故障不会影响全部工作，当损坏的功率单元被取出试验或修理时，仍不妨碍装置的继续运行。
    由于计算机技术的介入．控制手段的数字化，能在尽可能少的硬件支持下，由软件去完成复杂的任务．使得变频器具有丰富的功能和方便好用的特点。唯其如此，更应关注其人机界面的完善程度，是否具有最简便和易学的系统设置、监控和诊断操作。图形化用户界面，除了通常下拉式菜单，是否同时提供图形工具、设置调试步骤向导、参数趋势图形以及是否适用当前主流工业网络通信协议等。同时还应注意其故障自诊断功能是否完善，能否监控每1个功率单元、控制单元和所有附件的情况。例如导致温度超限的原因有多种可能，应能准确加以区别和提示。在某工程中，1台中压变频器采用双重化逆变器，其中1组逆变器因功率器件损坏而停止工作，造成另1组逆变器过载，而故障提示为“温度升高”，现场操作人员就很难判断故障的直接原因和严重程度，起初以为通风不好，直到电源跳闸，几经查找才发现故障的真正原因
    要保证变频器好用和可靠，无论是工程设计还是产品本身都要为变频器创造一个合适的环境条件。铡如变频器的可靠性很大程度就取决于温度，因为变频器是以半导体器件为核心的电子设备，设备故障率同其周围温度密切相关。周围温度升高10 C，变频器寿命减半，温度降低1O℃ ，寿命增倍，这一规律称为Arrhemus定律- 。目前一些数百kW 中等功率的变频器柜主要采用空气玲却，依靠柜顶部的排气扇进行换气，直接将柜内的热空气排向室内，使得装置周围的环境恶化。柜内温度小于50 c时，对于全封闭的变频器柜，其周围温度要小于40 C．但夏季在我国南方地区．室内温度会因此而达到50～60 C，不增设空调设备降温则难以保证正常运行。因此，这种通风方式有欠合理．既不利通风散热，又增加室内噪声。对于空冷的装置．设计选型应尽量选择柜顶采用管道式通风的装置，以便将热空气直接排向室外。