試論通用變頻器的保護(hù)功能

吳志強(qiáng)

（珠海水務(wù)環(huán)境控股集團(tuán)沙美泵站，廣東 珠海 519000）

試論通用變頻器的保護(hù)功能

吳志強(qiáng)

（珠海水務(wù)環(huán)境控股集團(tuán)沙美泵站，廣東 珠海 519000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平明顯提升，變頻器在生產(chǎn)生活中得到了廣泛應(yīng)用。在大部分人的意識(shí)中，變頻器的功能只是變頻而已，實(shí)則不然，其還具有一定的保護(hù)功能。因此，對(duì)變頻器進(jìn)行正確使用，及時(shí)進(jìn)行故障檢測(cè)是十分必要的。以aftivar38變頻器為例，對(duì)通用變頻器中的過(guò)電保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等功能進(jìn)行了分析。

通用變頻器；保護(hù)功能；過(guò)流保護(hù)；維修工作

隨著電子元器件的不斷發(fā)展，變頻器也得到了創(chuàng)新和優(yōu)化，其在能源轉(zhuǎn)換方面的可靠性也得到了提升。在工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域中，變頻器都發(fā)揮著不可替代的作用。由于其具有調(diào)速精度高、范圍大等特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用還能夠使產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。此外，變頻器的保護(hù)功能也較為全面，能夠?yàn)榫S修工作提供較大的便利。

1 過(guò)電保護(hù)

在變頻器的使用過(guò)程中，一旦其輸出側(cè)發(fā)生短路或電動(dòng)機(jī)堵塞等現(xiàn)象時(shí)，將會(huì)使變頻器中產(chǎn)生較大的電流，對(duì)其內(nèi)部半導(dǎo)體器件造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，為了能夠?qū)?jīng)過(guò)的電流進(jìn)行有效防御，在變頻器中設(shè)置了過(guò)電保護(hù)電路。當(dāng)電路中的電流超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，其自身將會(huì)自動(dòng)切斷半導(dǎo)體器件，將電流輸出，或?qū)﹄妱?dòng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，使變頻器中輸出的電流數(shù)量減少。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間較短，且在此過(guò)程中將產(chǎn)生電流時(shí)，可以對(duì)起動(dòng)時(shí)間進(jìn)行重新設(shè)置。對(duì)于aftivar38變頻器而言，當(dāng)電流超過(guò)限定的范圍時(shí)，允許變頻器運(yùn)行一段時(shí)間，且保證輸出頻率不發(fā)生改變。如果電機(jī)中的電流超過(guò)所限定額度的150%時(shí)，則會(huì)中止頻率的上升，直至負(fù)荷電流恢復(fù)到150%，以此來(lái)避免電流斷路現(xiàn)象的發(fā)生；當(dāng)其中的電流小于150%時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提升其頻率。

2 過(guò)載保護(hù)

電動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)行，但負(fù)載電流與額定值相比來(lái)看遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出，這種情況稱(chēng)之為過(guò)載。過(guò)載現(xiàn)象的基本特征為電流與額定值相比超出的幅度不大，通常不會(huì)產(chǎn)生具有較大沖擊力的電流。

2.1 過(guò)載原因

過(guò)載原因主要包括變頻負(fù)載過(guò)大、運(yùn)行周期較短、運(yùn)行時(shí)功率較低等，導(dǎo)致負(fù)荷增加。主要表現(xiàn)特征有以下幾個(gè)：①電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。從顯示屏中能夠看出電流負(fù)荷過(guò)大。②三相電壓不平衡，由于三相電壓的平衡狀態(tài)遭到破壞，使得某相中的電流增加，進(jìn)而產(chǎn)生過(guò)載跳閘現(xiàn)象，主要特征為電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不夠均衡，由于顯示屏中只對(duì)一相電流進(jìn)行顯示，因此，難以采用數(shù)據(jù)讀取的方式來(lái)判斷。③誤動(dòng)作。由于變頻器的內(nèi)部發(fā)生了故障，使得電流信號(hào)增加，進(jìn)而產(chǎn)生跳閘。

2.2 過(guò)載保護(hù)

在變頻器的系統(tǒng)軟件中，增加了電子熱繼電器保護(hù)功能，其能夠進(jìn)行反時(shí)限保護(hù)。主要工作原理為對(duì)逆變器中的輸出電流在特定的時(shí)間段內(nèi)實(shí)施積分處理，積分值能夠充分體現(xiàn)出電動(dòng)機(jī)發(fā)熱積累效應(yīng)。當(dāng)分值超過(guò)一定額度后，逆變器中的保護(hù)功能將被開(kāi)啟。比如，將電動(dòng)機(jī)中能夠持續(xù)運(yùn)行的電流額度設(shè)置為100%，則實(shí)際電流在小于等于100%的情況下，電動(dòng)機(jī)可以連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)實(shí)際電流超過(guò)100%時(shí)，則電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間與電流之間成反比，即超出電流的數(shù)量越大，則運(yùn)行的時(shí)間越短；反之，則越長(zhǎng)。

3 電壓保護(hù)

3.1 過(guò)電壓保護(hù)

如果電源電壓突然上升，或電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度下降時(shí)，反饋能量難以在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)釋放，此時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)中的再生電流數(shù)量增長(zhǎng)，主電路直流電壓的數(shù)值高于檢測(cè)值，進(jìn)而形成再生過(guò)電壓。此外，利用SPWM方法進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，電路主要是采用系列脈沖的形式實(shí)施工作，由于在電路當(dāng)中存在著繞組電感。當(dāng)任何一個(gè)脈沖產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，都會(huì)形成較大峰值的脈沖電壓，當(dāng)該電壓附加到直流電壓中，進(jìn)而形成一種具有較強(qiáng)破壞能力的脈沖高壓。對(duì)于上述幾種現(xiàn)象，變頻器將利用過(guò)電壓保護(hù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在電源電壓上限的設(shè)定方面，通常要低于電網(wǎng)額定電壓的10%，例如，電源線(xiàn)的電壓值為380 V，則其上限的數(shù)值可以被設(shè)定為420 V。對(duì)于進(jìn)口的變頻器而言，其最高的電壓數(shù)值能夠達(dá)到460 V。對(duì)于降速過(guò)電壓而言，可以利用暫緩減速的方式避免發(fā)生變頻器跳閘現(xiàn)象。用戶(hù)也可以設(shè)置限定值為U1，在降速時(shí)，直流電壓U2的數(shù)值大于U1時(shí)，則暫時(shí)停止降速；當(dāng)U2的數(shù)值小于U1時(shí)，則繼續(xù)降速。對(duì)于脈沖過(guò)電壓而言，可以采用吸收的方式解決，通常利用阻容吸收的方式進(jìn)行。本文將重點(diǎn)對(duì)減速時(shí)變頻器的過(guò)電壓保護(hù)方式進(jìn)行分析。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于減速狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)將在變頻器的影響下，將交流電向直流電進(jìn)行轉(zhuǎn)變，進(jìn)而使直流電壓數(shù)值升高。一旦電壓數(shù)值超過(guò)限定范圍，則可能會(huì)對(duì)電力半導(dǎo)體器件造成嚴(yán)重?fù)p害，甚至對(duì)變頻器自身造成損壞。同時(shí)，當(dāng)直流電壓超過(guò)限定數(shù)值之后，直流電路將開(kāi)始再生制動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的速度繼續(xù)降低；當(dāng)直流電壓超出限定數(shù)值后，電路消耗能量與電動(dòng)機(jī)減速釋放動(dòng)能之間難以形成平衡狀態(tài)，這將使得直流電壓數(shù)值持續(xù)上升。對(duì)于此種狀態(tài)，應(yīng)立即停止變頻器中的減速操作。一旦發(fā)生直流電壓數(shù)值超過(guò)限定值的現(xiàn)象，則應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)將輸出電流切斷，使電動(dòng)機(jī)停止工作。如果減速的時(shí)間設(shè)置較短，則會(huì)導(dǎo)致直流過(guò)電壓上升，這時(shí)可以將時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，以此來(lái)避免過(guò)電壓事件的發(fā)生。

3.2 欠電壓保護(hù)

在變頻器中出現(xiàn)欠電壓的主要原因有以下幾個(gè)：①電源電壓過(guò)低。主要表現(xiàn)為主電路中的電壓已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于檢測(cè)值，或存在電源意外缺相的問(wèn)題。②沒(méi)有進(jìn)行瞬停而再起動(dòng)的變頻器，出現(xiàn)瞬間停電情況。③電子元器件受到損壞，負(fù)載電流沒(méi)有在短時(shí)間內(nèi)得到補(bǔ)充，導(dǎo)致直流電中的電壓數(shù)值下降，進(jìn)而出現(xiàn)欠電壓的情況。當(dāng)變頻器中出現(xiàn)欠電壓現(xiàn)象時(shí)，使電動(dòng)機(jī)中的電流持續(xù)增加。在新型變頻器中，欠電壓保護(hù)功能較為完善，最大欠電壓范圍能達(dá)到15 ms，即不超過(guò)15 ms時(shí)，變頻器仍然處于正常運(yùn)行的狀態(tài)；如果超出15 ms，則變頻器會(huì)停止輸出。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，aftivar38變頻器具有諸多優(yōu)勢(shì)，其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲較小，且綜合性能較高、功能較為全面、操作簡(jiǎn)單方便，在社會(huì)生產(chǎn)生活中都得到了廣泛應(yīng)用。但由于受到工作環(huán)境、使用周期以及人員操作水平等多方面的影響，在此運(yùn)行過(guò)程中，也將會(huì)出現(xiàn)不同種類(lèi)的故障。對(duì)此，應(yīng)采取正確的措施，對(duì)變頻器中存在的故障問(wèn)題進(jìn)行排除，使其能夠恢復(fù)正常狀態(tài)投入到生產(chǎn)當(dāng)中。

［1］陽(yáng)燕華.小功率通用變頻器絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)［D］.北京：華北電力大學(xué)，2015.

［2］毛亞紅.通用變頻器的保護(hù)功能及故障處理［J］.變頻器世界，2016（08）.

［3］凌瑞林.雙PWM變頻器及控制技術(shù)的研究［D］.長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2013.

TM921.51

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.080

2095－6835（2018）01－0080－02

〔編輯：張思楠〕