变频器的应用与维护 浅谈变频器的应用及维护

　　交流变频调速技术是20世纪80年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术。本文介绍了变频器的基本原理、应用领域以及维护方案。 　　 　　由于变频器能适应生产工艺的多方面要求，尤其是在工业自动化控制应用上，交流变频调速技术已经上升为工业自动化控制的主流。其性能已经可以和直流调速系统相匹敌，甚至超过直流系统。它采用的全数字控制方式，使信息处理能力大幅度增强，同时它将实用经验和技巧不断地融入软件功能中，采用模拟控制方式无法实现的复杂控制在今天都已成为可能，使变频器的可靠性、可使用性、可维护性功能得以充实。由于变频器具有调速性能好、调速范围宽和运行效率高，使用操作方便，且宜于同其它设备接口等一系列优点，所以应用越来越广泛。多年来，我们在生产实际应用中不断学习，积累了一些变频器的维护保养和维修的经验。
　　1.变频器原理
　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源转换为另一频率的电能控制装置，现在使用的变频器主要采用交一直一交方式（WVP变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
　　变频器的基本组成如图1所示，它由整流器、中间直流环节、逆变器、控制电路组成。整流器的作用是将二相或单相交流电整流成直流电。中间直流环节负责将整流器输出的交流成分滤除掉获得纯直流电提供给逆变器。逆变器将直流电重新逆变为新的频率的二相交流电，驱动负载电动机转动。
　　2.变频器在工程应用中需要注意的几个问题
　　1）干扰问题。在注塑机、电梯等的控制系统中，多采用微机或者PLC进行控制，在系统设计或者改造过程中，一定要注意变频器对微机控制板的干扰问题。由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差，不符合EMC国际标准，在采用变频器后，产生的传导和辐射干扰，往往导致控制系统工作异常，因此需要采取必要措施。线路接触不良干扰是指变频器控制电缆的电接点及继电器触点接触不良在电缆中产生的干扰。可采取如下措施：①对继电器触点接触不良，采用并联触点或镀金触头继电器或选用密封式继电器，必要时采用接触器代替继电器；②对电缆连接点应定期检查，常做拧紧加固处理
　　2）容量的选择。由于变频器的开关器件是大功率的晶体管其过流能力比晶闸管小，所以其容量选择正确与否直接与其使用安全有关。通常情况下变频器已直接地给出了适合驱动电动机的额定功率或其视在功率，在水泥行业对于风机、水泵这类平方转矩负载，可按电动机功率来选择相应的变频器。而在下列情况下还必须增大变频器的容量：①电动机短时间起动机械惯量较大的负载；②要求电动机频繁进行加、减速。
　　3）电网质量。在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合，电压经常出现闪变；在一个车间中，有几百台变频器等容性整流负载在工作时，电网的谐波非常大，对于电网质量有很严重的污染，对设备本身也有相当的破坏作用，轻则不能够连续正常运行，重则造成设备输人回路的损坏。供电干扰是指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统中产生的干扰。可采取如下措施：①变频器的控制电源由另外系统供电；②在控制电源的输入侧装设线路滤波器；③装设隔离变压器，且屏蔽层接地。
　　4）工作环境。在变频器实际应用中，由于国内客户除少数有专用机房外，大多数为了降低成本，将变频器直接安装于工作现场。工作现场一般是灰尘大、温度高，在南方还有湿度大的问题，对于线缆行业还有金属粉尘、陶瓷、印染等行业还有腐蚀性气体和粉尘，在煤矿等场合，还有防爆的要求等等。因此必须根据现场情况做出相应的对策。
　　3.变频器频率及配线
　　目前，各种型号的变频器一般都有3种控制频率的方法，其适应的场合也不同，即：1）键盘输人。主要适用于不经常改变频率的手动操作以及系统调试；2）数字量输入。可用于要求不高的调速系统和节能的风机、水泵控制系统；3）模拟量输入。主要适用于须经常改变频率进行调速的手动操作，通过外接电位器实现手动控制，可以用电压信号或电流信号进行控制，还可以与传感器，PLC等组成闭环控制系统，实现较精确的频率调节。
　　正确配线对发挥变频器的功能有密切的关系，因此在使用中应该注意以下几方面：1）严禁将输出端子（u， v，w）接到工频电源上，否则会损坏变频器；2）变频器输出电压因V if}特性的关系，在低频时输出电压很低，因此必须重视变频器与电动机之间的导线压降，变频器与电动机之间的导线不宜过长，导线的线径除满足载流量外，还要求导线压降不大于实际工作电压的2%左右；3）如变频器由外部信号控制是地，控制线需要使用屏敝线，该线应在变频器侧就近接地端子接地，在强干扰环境中，频率控制信号可由电压控制方式改为电流控制方式。
　　4.变频器的维护保养
　　由于电力电子技术和微电子技术的快速发展，变频器改型换代速度也比较决，不断推出新型产品。性能不断提高，功能不断充实、增强。在实际应用中，变频器受周围的温度、湿度、振动、粉尘、腐蚀性气体等环境条件的影响，其性能会有一些变化。对于变频器的保养可以分为日常检查和定期检查：对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态，定期对变频器进行巡视检查，检查变频器运行时是否有异常现象；关于定期检查就是一年进行一次全面和日常检查不能完成的检查，可以找相关的技术人员检查。
　　5.正确使用变频器的注意事项
　　注意转速和扬程的关系。电机的选择及其工作段是比较重要的问题，如果变频器长时间运行在5 Hz以下，则电机发热成了突出问题。环境因素对变频器的使用寿命有很大的影响。工作环境温度每升10℃，则变频器寿命减半，当变频器的温度很高，就需要及时安装风扇进行降温。若系统采用工频一变频切换方式运行，工频输出和变频输出的互锁要可靠，而且开停泵、工频/变频切换都要停变频器，再操作继电器。由于触点黏连及大容量接触器电弧的熄灭需要一定时间，上述切换的顺序、时间要考虑周全。
　　6.结语
　　交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物，是现代电力传动技术的一个主要发展方向。交流变频调速装置具有优异的调速性能和节电、节能效果，是现代企业进行技术改造和设备更新换代的理想装置，具有体积小、质量轻、通用性强、保护功能完善，可靠性高，操作简便等优点，深受各行各业用户的欢迎。要想充分发挥变频器的优良性能及功能，就必须充分了解它的工作原理和特性，以便于选择和使用好变频器。
　　
　　参考文献
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　　[作者单位：施耐德电气（中国）投资有限公司广州分公司510560]

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