淺析變頻器的應用

摘要 介紹變頻器的調速原理、調速方法與過去的滑差調速、變極調速、直流調速相比之下的優點，對由于受到使用環境、使用年限以及人為操作上的因素，變頻器出現一些如過電流、欠壓、短路等常見的故障作出相應的處理方法。

關鍵詞 變頻器 調速原理 調速方法 優點常見故障與對策

引言

隨著電力電子技術，微電子技術和現代控制理論在交流調速系統中的應用，變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速、變極調速、直流調速等調速系統，越來越廣泛的應用于工業生產和日常生活的許多領域，變頻器的優點也越來越明顯。但由于受到使用環境、使用年限以及人為操作上的一些因素，變頻器的使用壽命大為降低，同時在使用中也出現了各種各樣的故障。下面就變頻器的調速原理、調速方法、優點和一些常見故障及對策和大家做一個簡要的探討。

1 變頻器的調速原理

交流異步電動機的轉速計算公式為：

n=60f(1－s)／p

由公式知，改變電源的頻率時，因同步轉速n與頻率f成正比變化，故異步電動機的轉速n也隨之改變。可見變頻器調速是利用電動機的同步轉速隨頻率變化的特性，通過改變電動機的供電頻率進行調速的。

2 變頻器的調速方法

變頻器是用靜止變頻裝置(晶閘管)構成變頻電源對異步電動機進行調速，它采用間接變換方式(交一直一交變頻)把交流電通過整流器變成直流電，再用逆變器將直流電變為頻率可調整的交流電供給異步電動機。如下圖：

AC／f1——整流器-DC——逆變器——AC／F2

3 變頻器的優點

3.1節約能源[舉例：在泵、鼓風機和引風機的使用中，由公式n=60f(1－s)／p知轉速與電源頻率成正比，即改變電源頻率就可以改變電動機的轉速。理論上，流量(風量)與轉速的一次方成正比，水壓(或風壓)與轉速的平方成正比，所以軸功率與轉速的三次方成正比。可見，與調節閥門相比，調節轉速具有十分明顯的節能效果。

3.2減少啟動時對電網的沖擊(無變頻器啟動時啟動電流是電動機額定電流的5～7倍)。

3.3減低噪聲，實現電動機的軟啟動和自由停車。

3.4運行方便、準確，減少了員工的勞動強度。

3.5延長了設備的使用壽命，減少了設備的維護量和維護費用。

3.6在泵的使用上消除了泵的喘振現象，使泵處于最佳運行工況狀態。

4 變頻器的靜態測試結果來判斷故障

一般通用型變頻器大致包括以下幾個部分(1)整流電路(2)直流中間電路(3)逆變電路(4)控制電路。我們可以對變頻器不使用時做一個測試，測試主要是針對整流電路，直流中間電路和逆變電路部分的大功率晶體管(功率模塊)，主要工具是萬用表。整流電路部分是測試整流二極管的正反向來判斷它的好壞，當然我們還可以用耐壓表來測試。直流中間回路主要測量濾波電容的容量和耐壓值，我們也可以從觀察電容上的安全閥是否裂開，有無漏液等來判斷它的好壞，功率模塊的好壞判斷主要是對功率模塊內的續流二極管的判斷。對于IGBT模塊我們還需判斷在有觸發電壓的情況下能否導通和關斷。

5 通過變頻器的顯示來判斷故障點的所在

5.1過電流故障

過電流故障是變頻器里面最常見的故障。我們首先要排除由于元器件的參數問題而導致的故障。例如過電流能力，加速時間過短都有可能導致過電流的產生。然后我們判斷是否電流檢測回路出現了問題。我們有時會看到變頻器在不接電動機通上電源的時候面板也會有電流顯示。電流是來自于哪里呢?這時就需要測試一下它的3個霍爾傳感器，為確定那一相傳感器損壞，我們可以每拆一相傳感器的時候開一次機，看是否會有過流顯示，經過這樣的試驗后基本能排除過電流故障。

5.2過電壓故障

我們首先要排除由于元器件的參數問題而導致的故障。例如減速時間過短，以及由于再生負載而導致的過壓等，然后我們可以看一下輸入電壓是否高出額定電壓很多，最后我們可以看一下電壓檢測回路是否出現了故障，一般的電壓檢測回路的采樣電壓，都是中間直流回路的電壓。它由直流回路取樣后(550V左右的直流)通過阻值較大的電阻降壓后再由光耦合進行隔離，當電壓超過一定值時，顯示過電壓的標示符號，我們可以看一下電阻是否因氧化而變值，光耦合回路是否有短路現象等。

5.3欠電壓

我們首先可以看一下輸入電壓是否有問題，然后看一下電壓檢測電路，故障判斷和過電壓故障判斷相同。

5.4快速熔斷器故障

在現行推出的變頻器大多推出了快速熔斷器故障檢測功能。特別是大功率變頻器，它主要是對快速熔斷器前面和后面的電壓進行采樣檢測，當快速熔斷器損壞以后必然會出現快速熔斷器一端沒有電壓，此時隔離光耦合動作，出現熔斷報警。更換快速熔斷器就應該能解決問題。特別應該注意的是在更換快速熔斷器前必須判斷主回路有無問題。

5.5過熱

引起過熱的主要原因是變頻器內部散熱不好。我們可以檢查散熱風扇出現故障或通風通道出現了堵塞問題。

5.6短路故障

我們可以檢測一下變頻器內部是否有短路現象。我們檢測一下內部線路，可能不一定有短路現象，此時我們可以檢測一下功率模塊有可能出現了故障，在驅動電路正常的情況下，更換功率模塊，應該能修復機器。