變頻器的工程實踐探討

【摘 要】變頻器作為近些年迅速崛起的節能設備，受到各行各業更加廣泛的關注和應用。本文從實踐的角度，論述了不同領域和設備在變頻器使用上的共性問題，著重論述了變頻器在實際應用過程中選擇、安裝、維護的常見問題和解決方法。論文的主要目的是為了給變頻器的實際應用提供一定的參考，能夠指導對變頻器的操作和維護，使變頻器發揮更大的作用。

【關鍵詞】變頻器；維修；維護

在進入21世紀的今天，電力電子器件的基片已從Si（硅）變換為SiC（碳化硅），使電力電子新元件具有耐高壓、低功耗、耐高溫的優點；并制造出體積小、容量大的驅動裝置；永久磁鐵電動機也正在開發研制之中。在實際應用中，我們已經看到變頻器的節能效果明顯，應用變頻器節能特點的同時，還可以充分利用它的控制特性。在中轉站中，應用變頻器的控制性能使液位在要求的范圍內波動，使含水符合要求，達到實際的生產需要；在污水站中，應用變頻器實現對反沖洗強度和時間的控制，使反沖洗更加精確、節約。

一、變頻器的基本結構

變頻器實際上就是一個逆變器。它首先是將交流電變為直流電.然后用電子元件對直流電進行開關.變為交流電。基本的結構有：整流器件部分、直流部分和逆變器件（IGBT）部分。

1、整流電路。整流電路的功能是把交流電源轉換成直流電源。整流電路一般都是單獨的一塊整流模塊。

2、直流部分。直流部分是變頻器的信號控制部分。整流器件把三相電變成直流電后，直流電部分取出所需的電壓，帶動驅動電路、檢測電路和CPU控制器。驅動電路用來實現逆變器件的驅動，檢測電路用來實現對溫度、電流和電壓的檢測，CPU控制器實現判斷和控制功能。

3、逆變器。同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。

控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。

（1）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。

（3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。

二、變頻器常見的故障

在維修變頻器的同時我們不斷分析和總結，現將常見故障列舉如下：

（一）參數設置類故障。常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統的要求，變頻器的參數設置非常重要，如果參數設置不正確，會導致變頻器不能正常工作。一般出廠時，廠家對每一個參數都有一個默認值，這些參數叫工廠值。在這些參數值的情況下，用戶能以操作方式正常運行的，但以面板操作并不滿足大多數傳動系統的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數時從以下幾個方面進行：確認電機參數，變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉距控制、PID控制或其他方式。參數設置引起的故障。應多注意電動機參數、變頻器控制方式和啟動方式的設定等，若發生參數設置故障，可根據故障代碼或產品說明書進行參數修改，必要時可恢復出廠值，重新設置。

（二）欠壓、過壓故障。當電壓過小或過大時，變頻器的檢測器件會自動保護變頻器，變頻器會停止工作。欠壓、過壓故障主要是因為外部電源的故障引起的，也有少數故障是檢測電路損壞引起的。遇到欠壓、過壓故障時，先檢查檢測電路是否完好，然后再對外部電源進行檢查。

（三）過流故障。過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環，需要更換變頻器。可能原因有：電路板上有導電顆粒造成電路板靜電損壞、腐蝕性物質使電路板受到腐蝕、接地不良使得電路板零伏受干擾、連接插件不牢等。維修中，遇到過流故障，我們先用鉗型電流表測量變頻器輸出的電流。看輸出電流是否平衡，如果輸出不平衡，說明變頻器內部器件有問題。

三、變頻器的維修

變頻器維修是一項理論知識、實踐經驗與操作水平的結合的工作，其技術水平決定著變頻器的維修質量。從事變頻器維修的人員需要經常學習，了解變頻器內部的電子元器件所具備的功能和特點，開拓知識面，將新學到的知識應用于實際工作中，不斷提高維修技術水平。

（一）靜態測試

1、測試整流電路。找下結果，可以判定電路已出現異常，A.到變頻器內部直流電源的P端和N端，將萬用表調到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，正常時有幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復以上步驟，都應得到相同結果。如果有以阻值三相不平衡，說明整流橋有故障.B.紅表棒接P端時，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或啟動電阻出現故障。

2、測試逆變電路。將紅表棒接到P端，黑表棒分別接U、V、W上，應該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應該為無窮大。將黑表棒N端，重復以上步驟應得到相同結果，否則可確定逆變模塊有故障。

（二）動態測試。在表態測試結果正常以后，才可進行動態測試，即上電試機。在上電前后必須注意以下幾點：1、上電之前，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現炸機（炸電容、壓敏電阻、模塊等）；2、檢查變頻器各接插口是否已正確連接，連接是否有松動，連接異常有時可能會導致變頻器出現故障，嚴重時會出炸機等情況；3、上電后檢測故障顯示內容，并初步斷定故障及原因。

（三）外圍器件維修。外圍器件維修時，先檢查與變頻器相連的交流接觸器、開關、按鈕和電能表等，看看這些器件能不能正常工作；測量與變頻器相關的觸點是否接觸良好；接入變頻器的三相電有無短路或虛接的情況。外圍器件維修時要特別注意線路的虛接問題。如果線路虛接，啟動變頻器時可能不能啟動，情況嚴重的可能損壞變頻器本身。

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