簡析變頻器的選用及故障干擾處理

武強(qiáng)

[摘 要]變頻器在我們生產(chǎn)生活中所發(fā)揮的作用是巨大的，而能否選用合適的變頻器以及是否可以正處處理變頻器運(yùn)行過程中的故障干擾是我們需要首先考慮的問題，因此，本文首先對變頻器及其構(gòu)成的相關(guān)理論進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上，分別對變頻器的合理選用方法及變頻器的故障干擾處理進(jìn)行了深入的分析，希望能夠促進(jìn)變頻器可以更好地在我們各行各業(yè)中發(fā)揮出巨大的作用。

[關(guān)鍵詞]變頻器 選用 構(gòu)成 故障 干擾 處理

中圖分類號：TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0264-01

一、引言

當(dāng)前，變頻器的應(yīng)用范圍非常廣泛，為我們的生產(chǎn)生活做出了非常大的貢獻(xiàn)，為了讓變頻器更好地為生產(chǎn)生活服務(wù)，需要重視對變頻器的選用和故障干擾處理。在對變頻器進(jìn)行選擇前，要對變頻器的性能和質(zhì)量進(jìn)行充分了解，并且在熟悉驅(qū)動設(shè)備的負(fù)載性質(zhì)等基礎(chǔ)上進(jìn)行變頻器的科學(xué)合理選擇。同時(shí)，在變頻器的使用過程中，也應(yīng)該對變頻器運(yùn)行經(jīng)常會遇到的故障與干擾類型進(jìn)行累計(jì)額，通過科學(xué)合理的故障干擾原因判斷、分析，之后采取有效的措施進(jìn)行排除。因此，本文對相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了探討。

二、變頻器及其構(gòu)成概述

（1）變頻器概述

變頻器是一種能源轉(zhuǎn)換的節(jié)能設(shè)備，其主要是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，主要有交-交變頻與交-直-交變頻等兩種主要的方式，而后者是目前主要的應(yīng)用方式，由于其具有精度廣、調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應(yīng)快以及運(yùn)行效率高和功率因數(shù)高以及操作方便等一系列突出的優(yōu)勢，使得其在交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有著非常廣泛的應(yīng)用?？傮w來說，目前變頻器的應(yīng)用主要為了達(dá)到以下幾個(gè)目的，一是使用變頻器的調(diào)速功能來實(shí)現(xiàn)軟啟動、加減速、關(guān)機(jī)和剎車等，而且在啟動與關(guān)機(jī)中不存在電沖擊和機(jī)械沖擊；二是利用變頻器的調(diào)速精度高、范圍廣的優(yōu)勢，通過將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備中，能夠顯著提升產(chǎn)生和工程的質(zhì)量；三是對變頻器的應(yīng)用，能夠靈活根據(jù)需求功率的大小，實(shí)時(shí)對功率的輸出進(jìn)行控制，從而最大限度地節(jié)省電力。

（2）變頻器的主要構(gòu)成

通常情況下，變頻器主要由整流、逆變、平波以及控制電路等幾個(gè)部分組成，其中整流電路主要與單相或者三相交流電源進(jìn)行連接，以產(chǎn)生脈動的直流電壓，而當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的便是基于二極管的變流器，其將工頻電源變換為直流電源。逆變電路主要將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，就可以得到3相交流輸出。在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。而當(dāng)前常用的變頻器控制電路主要采用16、32位單片機(jī)或者DSP為控制核心，從而有效實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的控制。

三、變頻器的合理選用方法

（1）變頻器的關(guān)鍵指標(biāo)

在對變頻器進(jìn)行選用之前，我們需要對變頻器的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了解，從而達(dá)到初步判斷變頻器的性能是否滿足需求。具體來說，一是輸出電流諧波對電動機(jī)是否會產(chǎn)生影響，而且輸出的電流波形要接近于正弦波；二是輸入側(cè)的對電壓波形不會發(fā)生畸變，沒有諧波污染；三是具有高效率、高功率因素；四是控制比較穩(wěn)定；五是能夠?qū)崿F(xiàn)失速再啟動。六是能夠達(dá)到節(jié)能的目的。

（2）變頻器的類型及箱體結(jié)構(gòu)選用

對變頻器的類型選擇主要依據(jù)運(yùn)行條件和控制要求進(jìn)行的，比如水泵和風(fēng)機(jī)類負(fù)載的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，實(shí)際運(yùn)行負(fù)載基本不變，可選用通用變頻器。而對變頻器箱體的選擇，需要重點(diǎn)對條件的適應(yīng)性進(jìn)行考慮。目前常用的變頻器箱體結(jié)構(gòu)主要有敞開型IP00型、封閉型IP20型、密封性IP45型以及密閉型IP65型，它們各自的適應(yīng)場合主要如表1所示：

（3）變頻器的容量確定

本文通過查閱大量資料以及根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，目前比較方便的變頻器容量確定方法主要有以下三種，一是公式法；二是電機(jī)實(shí)際功率確定法，在該種方法中，首先對電機(jī)的實(shí)際功率進(jìn)行測定，然后以此為基礎(chǔ)對變頻器容量的選擇提供依據(jù)；三是電機(jī)額定電流法。實(shí)際上，對變頻器容量的確定過程，也是電機(jī)與變頻器的最佳匹配過程，其中最為常見和安全的便是使變頻器的容量大于或者等于電機(jī)的額定功率，但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過大，從而使得成本增加。

四、變頻器的故障干擾及其處理

（1）變頻器的故障診斷及其處理

在變頻器的運(yùn)行中，容易產(chǎn)生整流模塊損壞、逆變模塊損壞、充電啟動電路故障、上電后顯示過壓以及上電后顯示過電流或接地短路等故障，因此，要做好變頻器的檢修工作，對故障點(diǎn)進(jìn)行尋找。在具體的尋找過程中，首先對故障現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)分析，通過對故障元器件的定位來達(dá)到替換相應(yīng)元器件的目的。除此之外，還需要做好變頻器的日常維護(hù)工作，這是因?yàn)樽冾l器是一種比較精密的電子裝置，如果使用不當(dāng)，很可能會出現(xiàn)發(fā)生故障或者運(yùn)行不佳的情況，因此，要重視日常維護(hù)工作?？梢圆扇∪粘z查和定期檢查相結(jié)合的方式，將檢查項(xiàng)目按照變頻器的實(shí)際情況列明，在日常維護(hù)和檢查過程中，相關(guān)人員必須熟悉變頻器的基本原理、功能特點(diǎn)、指標(biāo)等，在操作之前，需要將電源關(guān)閉，注意主電路電容器是否充分放電，確認(rèn)放電完后才可以繼續(xù)下一步作業(yè)。而且要注意在檢修過程中運(yùn)用的儀器儀表需要符合相關(guān)的要求，以提升檢修維護(hù)的精確度。

（2）變頻器的干擾及其處理

在變頻器的應(yīng)用中存在的干擾主要有高次諧波、負(fù)載匹配、噪聲、振動以及發(fā)熱等問題，由于變頻器的輸入部分主要為整流電路、輸出部分為逆變電路，它們主要起著開關(guān)作用，在其中存在著很多的非線性元件，在使用過程中會產(chǎn)生高次諧波等，使得輸入輸出電壓電流波形產(chǎn)生畸變，從而造成干擾也是不可避免的。在應(yīng)對變頻器的干擾中，一是對干擾傳播途徑進(jìn)行切斷，比如，如果干擾的傳播常通過共用的接地線傳播，可以采用將動力線的接地與控制線的接地分開的方式；二是采用在變頻器前側(cè)安裝線路電抗器，可抑制電源側(cè)過電壓，并降低變頻器產(chǎn)生的電流畸變，避免使主電源受到嚴(yán)重干擾的方法來達(dá)到抑制高次諧波的目的。

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