變頻器故障自動(dòng)切換工頻在電廠中的應(yīng)用

楊建斌

（國(guó)家能源集團(tuán)銅陵發(fā)電有限公司，安徽 銅陵 244000）

1 變頻器的介紹

變頻器即應(yīng)用于通過(guò)變頻技術(shù)改變頻率的機(jī)器。變頻器通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的頻率進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。可以有效地對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻啟動(dòng)，節(jié)能運(yùn)行。變頻器分直流變交流和交流變直流等多種整流單元組成。變頻器的種類多種多樣，大體上可分為兩類即電壓式變頻器和電流式變頻器。變頻器的不僅節(jié)能，為人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)益處。一般情況下，不建議將變頻器輸出側(cè)當(dāng)電源用，或者加入輸出濾波器和隔離變頻器，即構(gòu)成一個(gè)逆變器啦。變頻器輸出的方波中含有較大諧波，因此不能直接連接一般的家用電器。

2 變頻器的結(jié)構(gòu)和原理

2.1 變頻器的結(jié)構(gòu)

變頻器通常包括四個(gè)部分。第一為可以改變電流的整流單元。第二為可以存儲(chǔ)電能的高容量電容。第三為可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)將電流改變?yōu)榉讲ǖ囊环N機(jī)器，即逆變器。第四為控制變頻器工作同時(shí)也控制逆變器輸出方波的幅度等性質(zhì)的控制器。若電動(dòng)機(jī)發(fā)出的諧波太大并不合適，變頻器會(huì)相對(duì)進(jìn)行一定調(diào)整。因此變頻器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)輸出可變的電源，是可作為供電的機(jī)器，是一種針對(duì)工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的電源。變頻器工作分兩個(gè)方面，第一，變頻啟動(dòng)后切工頻運(yùn)行，進(jìn)而降低啟動(dòng)電壓沖擊，這種一般是通過(guò)一臺(tái)變頻拖動(dòng)多臺(tái)電機(jī)的情況。第二，變頻為保證生產(chǎn)，切換至工頻檢修并進(jìn)行其變頻。

另外變頻器有多項(xiàng)電源控制，所以該結(jié)構(gòu)也是變頻器工作高效的原因之一。變頻器包括單片機(jī)可以進(jìn)行顯示，單片機(jī)可以通過(guò)接口進(jìn)行外界轉(zhuǎn)換。同時(shí)也可以對(duì)它進(jìn)行設(shè)定。單片機(jī)傳給PWM發(fā)生器，最終會(huì)傳給驅(qū)動(dòng)電路。電源對(duì)單片機(jī)可進(jìn)行一系列的操作，例如電流檢測(cè)、溫度檢測(cè)電壓檢測(cè)等等。

2.2 變頻器的工作原理

變頻器的種類多種多樣，大體上可分為兩類即電壓式變頻器和電流式變頻器。其中電流式變頻器是整流電路將電網(wǎng)來(lái)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；再經(jīng)三相橋式逆變電路轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，供給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，電流型變頻器的直流中間環(huán)節(jié)，采用大電感濾波。而電壓式變頻器是整流電路將電網(wǎng)來(lái)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；再經(jīng)三相橋式逆變電路轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，供給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，電壓型變頻器的直流中間環(huán)節(jié)采用大電容。這兩種變頻器的主要區(qū)別就是直流中間環(huán)節(jié)是采用大電感濾波還是大電容。

3 變頻器自動(dòng)切換頻率的情況

例如當(dāng)設(shè)備電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行在50HZ并無(wú)調(diào)速要求，變頻和工頻的耗電量相當(dāng)，使用變頻達(dá)不到明顯的節(jié)能效果，使用工頻也會(huì)比使用變頻的穩(wěn)定性高些，此時(shí)變頻僅用作電機(jī)軟起，頻率達(dá)到50HZ后切換至工頻，變頻閑置，如果有多臺(tái)同樣類型的設(shè)備，變頻器也可用于下一臺(tái)設(shè)備的軟起，用較低成本達(dá)到多臺(tái)電機(jī)的軟起，同時(shí)放一個(gè)變頻器也可滿足上級(jí)的節(jié)能環(huán)保買變頻的檢查需求。故變頻器的不僅在節(jié)能發(fā)揮著重要的作用，而且為人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)巨大好處。

4 變頻器工頻與變頻應(yīng)用到電廠的介紹

4.1 變頻器工頻與變頻的切換場(chǎng)景

當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)。因?yàn)榇藭r(shí)變頻器器發(fā)生故障，而程序不可以立即停止。為使改變周圍的電路狀態(tài)，此時(shí)減小變頻器發(fā)生的故障應(yīng)使變頻自動(dòng)切換至工頻。以保證變頻器工作的繼續(xù)進(jìn)行并且保證變頻器在工作時(shí)的安全問(wèn)題。第二，當(dāng)變頻器使用同一頻率執(zhí)行操作，卻仍不達(dá)標(biāo)時(shí)。此時(shí)變頻器可能會(huì)自動(dòng)由變頻轉(zhuǎn)化為適量大小的工頻。

一般變頻器均設(shè)置入口開(kāi)關(guān)QF1，出口開(kāi)關(guān)QF2，旁路開(kāi)關(guān)QF3，變頻器對(duì)應(yīng)的設(shè)備風(fēng)機(jī)（水泵）設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥門。當(dāng)變頻器正常工作時(shí)QF1、QF2合閘，調(diào)節(jié)閥門手動(dòng)全開(kāi)，流量通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)。變頻器故障后，變頻器入口、出口開(kāi)關(guān)應(yīng)當(dāng)自動(dòng)跳閘，然后自動(dòng)和上旁路開(kāi)關(guān)QF3，同時(shí)自動(dòng)調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，保持設(shè)備輸出的流量保持不變。流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度大小應(yīng)當(dāng)通過(guò)歷史工頻運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行 整定。

4.2 變頻器出現(xiàn)障礙的原因

變頻器出現(xiàn)故障的原因有許多。例如在外界環(huán)境的影響下，將變頻器放到溫度過(guò)于高或者溫度過(guò)于低的地方；部分地區(qū)陽(yáng)光照射過(guò)強(qiáng)或者灰塵過(guò)大阻塞變頻器；變頻器遭到損壞，強(qiáng)烈震動(dòng)等等外部因素而影響變頻器的使用。對(duì)變頻器進(jìn)行破壞，從而使變頻器不能正常地進(jìn)行工作，此原因是變頻器出現(xiàn)故障的第一條原因。

第二條故障原因?yàn)樽冾l器所接觸的電源不斷進(jìn)行變換，其電波的大小不斷改變，導(dǎo)致變頻器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。從而導(dǎo)致變頻器被破壞，不能進(jìn)行正常的工作。

4.3 變頻器故障自動(dòng)切換工頻的流程

PLC可對(duì)變頻器在工頻和變頻運(yùn)行之間進(jìn)行切換。此過(guò)程可用繼電器接觸器進(jìn)行控制。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工頻運(yùn)轉(zhuǎn)、變頻通電、變頻運(yùn)行，然后進(jìn)行變頻跳閘，最終進(jìn)行故障分析。這是當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換至工頻的流程。

5 結(jié)語(yǔ)

在電機(jī)起動(dòng)，停機(jī)平緩，調(diào)速，多工控運(yùn)行省電，提高電機(jī)運(yùn)行效率或一些應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)，需要調(diào)節(jié)負(fù)載的運(yùn)行速度，則需要通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，達(dá)到變頻調(diào)速的目的。故變頻器在日常生活中普遍使用。變頻器有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障，因此在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換工頻會(huì)對(duì)變頻器的使用帶來(lái)巨大幫助。變頻器可用作設(shè)備的軟起，用較低成本達(dá)到多臺(tái)電機(jī)的軟起，滿足節(jié)能環(huán)保檢查需求。不僅對(duì)于環(huán)保方面有效，而且對(duì)我國(guó)電力發(fā)展方面會(huì)做出巨大貢獻(xiàn)。