一種保護變頻器的控制方法

鄭東勝

摘 要：變頻器是電動機或壓縮機控制中非常重要的一部分，受到各單位的廣泛關注。在變頻器運行過程中，其安全性受諸多因素的影響，如何讓變頻控制系統穩定、可靠地運行具有重要意義。主要探討了在電源突然斷電后重新上電，如何把風機或者是壓縮機對電源電路的沖擊減到最低。在這里介紹一種電源控制保護電路，為相關工作者提供參考。

關鍵詞：變頻器；保護控制；壓縮機；實現方案

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.112

1 變頻器保護控制系統

變頻器是應用變頻技術和微電子技術，利用電動機工作電源的頻率改變實現對交流電動機控制的電氣設備。我們初步把控制系統分成輸入電源、整流部分、濾波穩壓部分、半波采樣電路和控制部件等電路單元。

整流電路的輸入端與交流電源相連，將電源提供的交流電源整流成為直流電源。濾波穩壓電路與整流單元的輸出端相連，對直流電進行濾波穩壓處理，以輸出直流電供給風機或者是壓縮機。限流電路對風機的供電回路的沖擊電流進行限制，半波電壓采樣單元與整流單元的輸入端相連，并對交流電進行半波采樣，以獲得電壓采樣值。控制部件分別與限流單元和半波電壓采樣單元相連，并根據電壓采樣值判斷交流電源異常斷電時控制限流單元進行工作，如圖1所示。

2 變頻器對電動機或壓縮機的保護功能

變頻器對風機或壓縮機的保護主要有過電壓保護、欠電壓保護、過電流保護、缺相保護、反相保護、過負荷保護、接地保護、短路保護和超頻保護等。下面就這幾類保護方式進行簡單的介紹。

2.1 過電壓保護

變頻器能夠在輸出電壓超過額定電壓的110%～115%時起保護停機作用，能有效防止電動機故障。這就是變頻器的電壓檢測功能所發揮的作用。變頻器通過調整輸出電壓，防止風機或壓縮機超壓運行，起到保護風機或壓縮機的作用。

2.2 欠電壓保護

變頻器利用電壓自檢功能，對輸出電壓自動調整，當電機的實際工作電壓達不到額定電壓的85%時，風機或壓縮機將停止工作，從而有效防止風機或壓縮機損壞。

2.3 過電流保護

變頻器利用電流檢測功能，當風機或壓縮機的實際工作電流大于額定值的1.5倍3 s，或者大于額定電流的2倍10 μs時，風機或壓縮機停止工作，以防止風機或壓縮機燒毀。

2.4 缺相保護

變頻器能夠監測輸出電壓，當輸出電壓出現缺相故障時，變頻器發出警報，5 min后（此時間可以由用戶在參數中設定）停機。

2.5 反相保護

變頻器只能讓風機或壓縮機朝一個方向旋轉，不能改變風機或壓縮機的旋轉方向。只有當電氣工作人員改變風機或壓縮機的電源相序時，才會使得風機或壓縮機的旋轉方向改變。

2.6 過負荷保護

變頻器能有效監測風機或壓縮機工作電流，當風機或壓縮機工作電流大于風機或壓縮機額定電流的1.2倍1 min時（反時限特性），變頻器保護進行停機。

2.7 接地保護

發生缺相（一相或兩相）接地時，變頻器會發出警報。這是由于變頻器帶有專門的接地保護電路，通常由接地保護互感器和繼電器構成。

2.8 短路保護

當變頻器輸出發生短路現象后，必然引起過電流，當變頻器檢測到過電流后，在10 μs內變頻器保護停機。

2.9 超頻保護

變頻器可調頻率有一定的范圍，即可調頻率有最小頻率值和最大頻率值。通過輸出頻率限制范圍實現超頻保護作用。

3 變頻器保護控制方法

目前控制風機或者壓縮機的電路沒有圖2中的部分電路，例如圖2中的位置3、位置4、位置5的電路。當圖2中的位置6的風機或者是壓縮機突然斷電又突然上電，容易導致前級電源燒壞，嚴重時導致電控部件起火，引起火災。增加圖2中位置3、位置4、位置5的電路，能解決風機或壓縮機異常斷電上電對電路的破壞問題。在交流輸入整流后，增加一個半波電壓采樣電路和一個繼電器控制主回路電源電路，當該電路電源突然斷電后又重新上電時，在E1電解電容上面會產生沖擊電流，如圖3所示的高電流位置。此電流非常容易燒壞前面的整流濾波電路，如圖3中的高電壓位置。

通過新增加圖2位置3的電路加以控制，同時在R1和R2間取一個DC電壓，設定采樣電壓值為212 V以上為正常電壓。當VacLVP的值小于212 V，并且持續的時間達到10 ms判斷異常，異常時間持續10 ms（可以根據需要設定），斷開芯片MCU的輸出，即斷開控制的RY1的控制電源，此時電流全部從R3上面流過。R3此時發揮限流作用，使得產生的異常電流就比較小，此時在E1電解電容上面就不會形成比較大的沖擊電流，當瞬間大電流結束后，及時閉合RY1，保證電源穩定工作即可。延時的時間可以根據實際需要設定，建議設為10 s，如圖4所示。

4 結束語

隨著科學技術的發展，變頻器的使用也將會越來越廣泛，無論是工業設備上還是家用電器上都將會使用到變頻器。但是變頻器損壞的概率比較高，既有設計的問題，也有使用的問題，

還有未考慮到的問題。本文主要是探討了使用中的問題，即風機在突然斷電后立即上電所產生問題的解決方案。通過仿真和實際應用，前級電源的電流沖擊基本消失，目前該電路方式已經開始在一些產品上有所使用，效果非常明顯，值得推廣。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕