1.变频器容量选择方法
变频器容量的选择由很多因素决定，例如电动机容量、电动机额定电流、电动机加速时间等。其中，最主要的是电动机额定电流。
（1）一台变频器驱动一台电动机时 当连续恒载运转时，所需变频器的容量必须同时满足下列各项计算公式。
满足负载输出：
满足电动机容量：
满足电动机电流：
ICN≥kIM （2-3）
式中 PCN——变频器的额定容量（kV·A）；
ICN——变频器的额定电流（A）；
PM——负载要求的电动机的轴输出功率（kW）；
UM——电动机的额定电压（V）；
IM——电动机的额定电流（A）；
η——电动机的效率，通常约为0.85；
cosφ——电动机的功率因数，通常约为0.75；
k——电流波形的修正系数，对PWM控制方式的变频器，取1.05～1.10。
（2）一台变频器驱动多台电动机时 当一台变频器同时驱动多台电动机，即成组驱动时，一定要保证变频器的额定输出电流大于所有电动机额定电流的总和。对于连续运行的变频器，当过载能力为150%、持续时间为1min时，必须同时满足下列两项计算公式。
1）满足驱动时容量，即
2）满足电动机电流，即
式中 PCN——变频器的额定容量（kV·A）；
ICN——变频器的额定电流（A）；
PM——负载要求的电动机的轴输出功率（kW）；
IM——电动机的额定电流（A）；
η——电动机的效率，通常约为0.85；
cosφ——电动机的功率因数，通常约为0.75；
NT——电动机并联的台数；
NS——电动机同时起动的台数；
k——电流波形的修正系数，对PWM控制方式的变频器，取1.05～1.10；
kS——电动机起动电流与电动机额定电流之比；
PC1——连续容量（kV·A）；
j——系数，当电动机加速时间在1min以内时，j=1.5；当电动机加速时间在1min以上时，j=1.0。
（3）大惯性负载起动时
变频器的容量应满足
式中 PCN——变频器的额定容量（kV·A）；
TL——负载转矩（N·m）；
η——电动机的效率，通常约为0.85；
cosφ——电动机的功率因数，通常约为0.75；
tA——电动机加速时间（s），根据负载要求确定；
k——电流波形的修正系数，对PWM控制方式的变频器，取1.05～1.10；
nM——电动机的额定转速（r/min）。
2.变频器容量选择实例
（1）按电动机的标称功率选择变频器的容量 按照电动机的标称功率选择变频器的容量只适合作为初步投资估算依据，一般在不清楚电动机额定电流时使用，比如电动机型号还没有最后确定的情况。
如果电动机拖动的是恒转矩负载，作为估算依据，一般可以按放大一个功率等级估算，例如，额定功率为45kW的电动机可以选择55kW的变频器。在需要按照过载能力选择时可以放大一倍来估算，例如，45kW的电动机可以选择90kW的变频器。
如果电动机拖动的是风机、泵类负载（即二次方转矩负载），一般可以直接按照标称功率作为最终选择依据，并且不必放大，例如，45kW的风机电动机就选择45kW变频器。这是因为二次方转矩负载的定子电流对于频率较敏感，当发现实际电动机电流超过变频器额定电流时，只要将频率上限限制小一点，例如，将输出频率上限由50Hz降低到49Hz，最大风量大约会降低2%，最大电流则降低大约4%。这样就不会造成保护动作，而最大风量的降低却很有限，对应用影响不大。
（2）按电动机的额定电流选择变频器容量 对于多数的恒转矩负载，可以按照下面公式选择变频器规格。
ICN≥k1IM （2-8）
式中 k1——电流裕量系数，根据应用情况，可取为1.05～1.15。一般情况取较小值，在电动机持续负载率超过80%时则应该取较大值，因为多数变频器的额定电流都是以持续负载率不超过80%时来确定的。另外，起动、停止频繁的时候也应该考虑取大值，这是因为在起动和制动过程中，电动机的电流会短时超过其额定电流，频繁起动、停止则相当于增加了负载率。
例2-1 一台三相异步电动机的额定功率为110kW、额定电流为212A，请按电动机的额定电流选择变频器容量。
解：取k1为1.05，按照上式计算，可得变频器额定电流ICN=1.05×212A=222.6A，可选择某型号110kW的变频器，其额定电流为224A。
这里的k1主要是为防止电动机的功率选择偏低，实际运行时经常轻微超载而设置的。这种情况对于电动机而言是允许的，但若不考虑k1，则会造成变频器负担过重而影响其使用寿命。在变频器内部设定电动机额定电流时不应该考虑k1，否则，变频器对电动机的保护就不会有效了。例如，在例2-1中，在变频器上设定电动机额定电流时应该是212A，而不是222.6A。
多数情况下，按照上式计算的结果，变频器的功率与电动机的功率都是匹配的，不需要放大，因此在选择变频器时盲目把功率放大一级是不可取的，这样会造成不必要的浪费。
这里的裕量系数主要是为防止电动机的功率选择偏低，实际运行时经常轻微超载而设置的。这种情况对于电动机而言是允许的，但若不设置裕量系数，则会造成变频器负担过重而影响其使用寿命。在变频器内部设定电动机额定电流时不应该考虑裕量系数，否则，变频器对电动机的保护就不会有效了。例如，在例2-1中，在变频器上设定电动机额定电流时应该是212A，而不是222.6A。
（3）按电动机实际运行电流选择变频器容量 下面方式特别适用于技术改造工程，其计算公式为
ICN≥k2Id （2-9）
式中 k2——裕量系数，考虑到测量误差，k2可取1.1～1.2，在频繁起动、停止时应该取大值；
Id——电动机实测运行电流，指的是稳态运行电流，不包括起动、停止和负载突变时的动态电流，实测时应该针对不同工况进行多次测量，取其中最大值。
按照式（2-9）计算时，变频器的标称功率可能小于电动机的额定功率。由于降低变频器容量不仅会降低稳定运行时的功率，也会降低最大过载转矩，电动机的转矩降低太多时可能导致起动困难，所以按照式（2-9）计算后，实际选择时用于驱动恒转矩负载的变频器标称功率不应小于电动机额定功率的80%，用于驱动风机、泵类负载的变频器标称功率不应小于电动机额定功率的65%。如果应用时对起动时间有要求，则通常不应该降低变频器的功率。
例2-2 某风机电动机的额定功率为90kW，额定电流为158.2A，实测稳定运行电流在86～98A之间变化，起动时间没有特殊要求。请按电动机实际运行电流选择变频器容量。
解：取Id=98A，k2=1.1，按照式（2-9）计算，则变频器额定电流为
ICN≥k2Id=1.1×98A=107.8A
因为变频器额定电流应不小于107.8A，所以可选择某型号55kW的变频器，其额定电流为112A。
由于该电动机驱动的是风机、泵类负载，但是，55/90=61.1%＜65%，所以不能选择55kW的变频器。因此，实际选择该型号75kW的变频器，75/90=83.3%＞65%，符合要求。
当变频器的标称功率选择小于电动机的额定功率时，不能按照电动机的额定电流进行保护，这时可不更改变频器内的电动机额定电流，直接使用默认值，变频器将会把电动机当作标称功率电动机进行保护。如例2-2中，变频器会把那台电动机当作75kW电动机来保护。
（4）按照转矩过载能力选择变频器容量 变频器的电流过载能力通常比电动机的转矩过载能力低，因此，如果按照常规方法为电动机配备变频器，则该电动机的转矩过载能力就不能充分发挥作用。
由于变频器能够控制在稳定过载转矩下持续加速直到全速运行，因此，平均加速度并不低于直接起动的情况，所以，对于一般负载而言，按照常规的方法选择变频器没有什么问题。但是，在大转动惯量情况下，同样电磁转矩的加速度较低，如果要求较快加速，则需要加大电动机的电磁转矩；另外，在正常的转动惯量情况下，电动机从零速加速到全速的时间通常需要2～5s，如果应用时要求加速时间更短，也需要加大电动机的电磁转矩；而且对于转矩波动型或者冲击转矩负载，瞬间转矩可能达到额定转矩的2倍以上，为防止保护动作，也需要加大电动机的电磁转矩。在上述三种情况下充分发挥电动机的转矩过载能力是十分必要的，所以应该按照下式选择变频器。
式中 λd——电动机的转矩过载倍数；
λf——变频器的电流短时过载倍数；(www.xing528.com)
k3——电流/转矩系数。
电动机的转矩过载倍数可以从电动机产品样本查得，变频器的电流1min过载倍数为150%时，最大瞬间过载电流倍数为200%，可用的短时过载倍数可按1.6～1.7选取。由于电动机起动时，电动机的磁通衰减和转子功率因数降低，所以电动机最大转矩时的电流过载倍数要大于转矩过载倍数，因此电流/转矩系数k3是应该大于1的，可以选择为1.1～1.15。当采用变频器进行矢量控制和直接转矩控制时，磁通基本不会衰减，这时电动机实际转矩过载能力将大于产品样本值。
例2-3 某轧钢机的飞剪机构，其电动机的额定功率为110kW，额定电流200.2A，转矩过载倍数为2.8。在空刃位置时要求其低速运行以提高定尺精度，进入剪切位置前则要求其快速加速到线速度与钢材速度同步，请按照转矩过载能力选择变频器。
解：取电流/转矩系数为1.15，变频器短时过载倍数为1.7，则变频器额定电流为
因为变频器的额定电流应不小于338.6A，所以选择某型号200kW变频器，额定电流为377A。
由此可以看出，若按照转矩过载能力选择变频器，则系统投资将大幅度增加。如果获得的信息足够确认实际需要的转矩过载倍数，则可以用实际需要的过载倍数代替电动机转矩过载倍数代入式（2-10）计算，这样可以适当减小系统投资。如某冲击负载，已知最大冲击负载转矩为电动机额定转矩的1.8倍，则考虑安全系数后，以实际需要过载倍数为2代入式（2-10）计算，由于过载倍数不高，因此电流/转矩系数可以选择为1.1，这样也可以适当减小系统投资。
按照转矩过载能力选择变频器是以动态加速情况及负载波动情况为考虑依据的，如果应在实际应用中需要这样选择，那么即使实测电动机的稳态运行电流很低，也应该按照式（2-10）的计算值来选择变频器。
（5）电动机直接起动时变频器容量的选择 通常，三相异步电动机直接用工频起动时，其起动电流为额定电流的4～7倍。对功率小于10kW的电动机直接起动，可按下式选取变频器。
式中 Ist——在额定电压、额定频率下，电动机直接起动时的起动电流（又称堵转电流）（A）；
Kg——变频器的允许过载倍数，Kg=1.3～1.5。
例2-4 一台三相异步电动机的额定功率为7.5kW，额定电流为15.3A，起动电流倍数（又称堵转电流倍数）kst=5.0倍。该电动机直接用工频起动。请按照电动机直接起动选择变频器。
解：1）电动机的起动电流为
Ist=kstIMN=5.0×15.3A=76.5A
2）取变频器的允许过载倍数Kg=1.4，则变频器额定电流为
因为变频器的额定电流应不小于54.6A，所以选择某型号30kW变频器，额定电流为60A。
（6）一台变频器驱动一台电动机时变频器容量的选择 由于变频器传给电动机的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时电流要大，因此，须将变频器的容量留有适当的裕量。当电动机连续恒载运转时，变频器应同时满足式（2-1）～式（2-3）三个条件。
例2-5 一台笼型三相异步电动机，极数为4极，额定功率为5.5kW、额定电压380V、额定电流为11.6A、额定频率为50Hz、额定效率为85.5%、额定功率因数为0.84。试选择一台通用变频器（采用PWM控制方式）。
解：因为采用PWM控制方式的变频器，所以取电流波形的修正系数k=1.10，根据已知条件可得
根据日立L100系列小型通用变频器技术数据，故可选用L100—055HFE型或L100—055HFU型通用变频器，其额定容量PCN=10.3kV·A，额定输出电流ICN=13A，可以满足上述要求。
例2-6 一台笼型三相异步电动机，极数为6极、额定功率为5.5kW、额定电源为380V、额定电流为12.6A、额定频率为50Hz、额定效率为85.3%、额定功率因数为0.78。试选择一台通用变频器（采用PWM控制方式）。
解：因为采用PWM控制方式，所以取电流波形的修正系数k=1.10，根据已知条件可得
故可选用L100—075HFE型或L100—075HFU型通用变频器，其PCN=12.7kV·A，ICN=16A，可以满足上述要求。
（7）指定加速时间时变频器容量的选择 如果变频器作为电动机的驱动电源，变频器的短时最大电流一般不超过额定电流的200%。当实际电流超过额定值的150%以上时，变频器就会进行过电流保护或防失速保护而停止加速，以保持转差率不要过大。由于防失速功能的作用，实际加速时间加长了。防失速功能作用下的加减速控制曲线如图2-1所示。
图2-1 防失速功能作用下的加减速控制曲线
如果生产设备对加速时间有特殊要求，则必须先核算变频器的容量是否能够满足所要求的加速时间。如不能满足要求，则要加大一档变频器的容量。
在指定加速时间的情况下，变频器所必需的容量按下式计算，即
式中 PCN——变频器容量（kV·A）；
k——电流波形补偿系数，PWM控制方式时，取1.05～1.1；
nM——电动机额定转速（r/min）；
TL——负载转矩（N·m）；
η——电动机效率，通常约为0.85；
cosφ——电动机功率因数，通常约为0.75；
GD2——换算到的电动机轴上的飞轮力矩（N·m）；
tA——电动机加速时间（s）。
（8）变频器与离心泵配合使用时变频器容量的选择 对于控制离心泵的变频器，可用下列公式确定变频器容量，即
PCN=K1（P1-K2QΔH） （2-13）
式中 PCN——变频器测算容量（kW）；
K1——考虑电动机和泵调速后的效率变化系数，一般取1.1～1.2；
P1——节流运行时电动机实测功率（kW）；
K2——换算系数，K2=0.278；
ΔH——泵出口压力与干线压力之差（MPa）；
Q——泵的实测流量（m3/h）。
或者
PCN=K1P1（1-ΔH/H） （2-14）
式中 PCN——变频器测算容量（kW）；
K1——考虑电动机和泵调速后的效率变化系数，一般取1.1～1.2；
P1——节流运行时电动机实测功率（kW）；
ΔH——泵出口压力与干线压力之差（MPa）；
H——泵出口压力（MPa）。
对于往复泵，由于它的多余能量消耗在打回流上，它的输出压力不变，所以可用下列公式确定变频器容量，即
PCN=K1（P1-K2ΔQH） （2-15）
或者
PCN=K1P1（1-ΔQ/Q） （2-16）
式中 PCN——变频器测算容量（kW）；
K1——考虑电动机和泵调速后的效率变化系数，一般取1.1～1.2；
P1——节流运行时电动机实测功率（kW）；
ΔQ——泵打回流时的回流量（m3/h）；
Q——泵的实测排量（m3/h）；
K2——换算系数，K2=0.278；
H——泵出口压力（MPa）。
按上述公式计算出变频器容量后，若计算值在变频器两容量之间，应向大一级容量选择，以确保变频器的安全运行。
例2-7 已知6SH-6型泵的测试结果为：配套电动机55kW，额定电流103A，泵扬程89m，额定流量168m3/h，P1=51.1kW，Q=164.0m3/h，ΔH=0.57MPa，求适用变频器的容量。
解：将上述参数代入式（2-13），得
PCN=K1（P1-K2QΔH）=1.1×（51.1-0.278×164×0.57）kW≈27.624kW
则变频器应选容量为27.624kW。考虑到变频器的可选容量，选用30kW的变频器。
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