基于SVF-EV變頻器水泵控制系統(tǒng)的改造

陳紅濤 程國防

摘要：本論文通過國防工程變頻器設(shè)備檢修引題，并進(jìn)行簡要說明;以變頻器為對象說明其工作原理，并列出工程改造實施過程，實現(xiàn)了SVF-EV變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：SVF-EV;變頻器;水泵控制

1實際案例

國防工程某工房有兩套送水上山供水系統(tǒng)。采用變頻器一拖一的簡單水泵控制系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)一用一備。變頻器參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)出廠設(shè)置，并采用與變頻器功率相等的水泵電機(jī)，變頻器外部接線僅為一個控制系統(tǒng)起停的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，頻率參數(shù)由變頻器操作面板上自帶的鍵盤電位器給定。正常狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)開關(guān)到“開”位置，變頻器按照設(shè)定參數(shù)啟動，達(dá)到50Hz正常運(yùn)行。但現(xiàn)在，啟動變頻器，變頻器顯示E012（即變頻器過載），變頻器立即停運(yùn)。

故障排查：根據(jù)故障代號E012查找SVF-EV使用說明書的故障列表，得知故障類型為變頻器過載，可能的故障原因有：

1.加速太快 2.對旋轉(zhuǎn)中電機(jī)實施再啟動 3.電網(wǎng)電壓過低 4.負(fù)載過大

參照使用說明書逐個排查故障原因：檢查電網(wǎng)電壓，輸入電壓正常;對水泵電機(jī)進(jìn)行絕緣測試，測試結(jié)果為對地短路;又進(jìn)一步查看變頻器功能參數(shù)，沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)置錯誤。到此確定故障原因——水泵電機(jī)定子繞組燒壞。水泵送往廠家維修，確實是電機(jī)定子繞組燒壞。

故障分析：理論上變頻器控制系統(tǒng)具有完善的過流、過載、短路等保護(hù)措施，是安全穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。但現(xiàn)在出現(xiàn)電機(jī)繞組燒壞故障，不得不對其故障原因進(jìn)行分析。通過上面控制系統(tǒng)電路圖可知，當(dāng)水泵處于額定運(yùn)行狀態(tài)下，正常工作，但隨著水泵運(yùn)行，水池的水位下降，當(dāng)水位下降到水泵吸水水位以下時，水泵不停機(jī)持續(xù)運(yùn)行，長時間空載運(yùn)行將磨損水泵葉輪，這又變相的增加電機(jī)的負(fù)荷，電機(jī)長期輕過載運(yùn)行，電流增大，加速線圈的老化、破壞電機(jī)絕緣，最終絕緣破壞形成短路。

為了能讓電機(jī)能夠更好的運(yùn)行，延長水泵的使用壽命，對這兩套變頻控制供水系統(tǒng)進(jìn)行改造。增加液位控制，改進(jìn)起停控制方式，并增加運(yùn)行狀態(tài)指示。系統(tǒng)圖如下圖1所示。

點按按鈕SB2啟動變頻器，變頻器變頻啟動，運(yùn)行指示燈亮;點按按鈕SB1停止變頻器，停止指示燈亮;假如水位過低，水位浮球動作，停止變頻器。

2 變頻器工作原理

變頻調(diào)速技術(shù)的原理簡單，實施卻很困難，隨著大功率電力電子器件的發(fā)展，人們先后研究整流技術(shù)、斬波技術(shù)、逆變技術(shù)等，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了變壓變頻技術(shù)、矢量控制變頻技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩變頻技術(shù)等，才使變頻調(diào)速技術(shù)得以快速發(fā)展。

①變頻器基本結(jié)構(gòu)。變頻器由主電路和控制電路等組成。根據(jù)變頻過程中有無中間直流環(huán)節(jié)，變頻器可分為交-交變頻器和交-直-交變頻器兩類。交-交變頻器將工頻電流電源直接變換為另一頻率或可控頻率的交流電，在變頻過程中沒有中間直流環(huán)節(jié);交-直-交變頻器將工頻電流電源先變?yōu)橹绷鳎缓蠼?jīng)逆變器將直流變換為可控頻率的交流電。目前應(yīng)用最多的是交-直-交變頻器。根據(jù)直流側(cè)電源的性質(zhì)，交-直-交變頻器可分為電壓型和電流型兩類。交-直-交變頻器中，電壓型交-直-交變頻器的應(yīng)用最廣泛。

②逆變器工作原理。交-直-交變頻器將工頻電源用整流電路先變?yōu)橹绷鳎⒔?jīng)中間直流環(huán)節(jié)后送逆變器。逆變器由電力電子器件控制其導(dǎo)通和關(guān)斷，將直流電逆變?yōu)榻涣麟姟?/p>

③控制電路。變頻器的控制電路包括開關(guān)器件的驅(qū)動電路、主控制電路、檢測電路、保護(hù)電路、外部接口電路、數(shù)字顯示和操作面板等。對驅(qū)動電路的要求是縮短開關(guān)時間，降低開關(guān)損耗，提高運(yùn)行效率，提高可靠性和安全性。通常，對器件或整個變頻器裝置的一些保護(hù)電路也被設(shè)置在驅(qū)動電路中。

簡單的說變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)給定一個輸入信號，變頻器根據(jù)內(nèi)置的算法和用戶設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，最后輸出一個與輸入相應(yīng)的頻率和電壓值，滿足負(fù)載（電機(jī)）的需求，實現(xiàn)功能控制要求。

3 變頻供水系統(tǒng)的工程設(shè)計

因為這是一次改造項目，所選的設(shè)備型號不能變，只能在原來基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。而且這次論文的目的是學(xué)習(xí)與研究變頻器，就把重點放在變頻器的接線和參數(shù)設(shè)置上，最后實現(xiàn)控制功能。變頻器型號為SVF-EV-G45/P55T4-X。

3.1 SVF-EV變頻控制系統(tǒng)主電路與控制電路實際接線

參照圖2 三相變頻器接線示意圖（改）所示進(jìn)行線路連接，接線符合規(guī)范工藝，按圖施工，為系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件保障。

3.2 SVF-EV變頻控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

SVF-EV系列變頻器的功能參數(shù)按功能分組，有F0～F9、FF、FH、FL、FP等14組，每個功能組能包含若干功能碼。功能碼采用（功能碼組號+功能碼號）的方式標(biāo)識，手冊中出現(xiàn)FX.FZ字樣，含義是功能表中第“X”組中第“YZ”號功能碼，如“F2.01”表示為第2組功能的第1號功能碼。

本變頻控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為先恢復(fù)變頻器出廠設(shè)置，再結(jié)合實際系統(tǒng)相應(yīng)的改變參數(shù)，獲得良好的控制性能。SVF-EV變頻控制系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)置如下表所示：

3.3 SVF-EV變頻控制系統(tǒng)上電調(diào)試

上電前檢查、確認(rèn)電源電壓等級是否和變頻器額定電壓一致，輸入、輸出接線是否正確，并檢查外圍電路中是否有短路現(xiàn)象以及所連線路是否緊固。并將電機(jī)連線從變頻器分開，采用500V電壓型兆歐表對電機(jī)做絕緣檢查，測得絕緣電阻為5Ω，符合最低標(biāo)準(zhǔn)，可以運(yùn)行。

合上主進(jìn)斷路器開關(guān)，調(diào)節(jié)變頻器控制面板電位器設(shè)定給定頻率為50Hz，點按起動按鈕SB2啟動變頻器，變頻器變頻啟動，運(yùn)行指示燈亮，變頻器逐步加速，最后達(dá)到給定頻率50Hz運(yùn)行。按鍵Shift鍵順序切換顯示選中的參數(shù)，查看運(yùn)行頻率，設(shè)定頻率，母線電壓，輸出電壓，輸出電流、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、輸出功率等運(yùn)行狀態(tài)。點按停止按鈕SB1停止變頻器，停止指示燈亮。系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

本論文通過變頻控制供水系統(tǒng)的實踐改造，說明了變頻器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，加深了廣大官兵對變頻器高集成度的高科技產(chǎn)品理論理解，促進(jìn)了對其操作使用，增強(qiáng)設(shè)備保障能力，為實現(xiàn)軍隊現(xiàn)代化做好開端。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黎冰. 變頻器實用手冊

[2] SVF-EV系列高性能矢量通用變頻器使用說明書

（（91515部隊125分隊） 572000）