变频器在运行过程中存在的问题及对策.docx

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1、变频器在运行过程中存在的问题及对策摘要：通用变频器进入中国市场短短十几年时间以来得到了非常广泛的应用，目前通用变频器凭借其智能化、数字化和网络化等诸多优点越来越受到人们的青睐。随着通用变频器应用范围的扩大，暴露出来的问题也越来越多，主要有谐波问题、变频器负载匹配问题和发热问题。本文针对工业自动化中的变频器运行过程中存在的谐波问题、负载匹配问题和发热问题，逐一进行了分析，并提出了相对应的解决方案。 关键词：变频器；谐波；负载；发热80 年代通用变频器进入中国市场以来， 在短短的时间里得到了非常广泛的应用。目前通用变频器以其智能化、数字化、网络化等优点越来越受到人们 的青睐，随着通用变频器应用范围

2、的扩大 ，暴露出来的问题也越来越多。本文针对通用变频器运行过程中存在的谐波、变频器负载匹配、发热等问题， 提出了相应的解决方案及实际对策。一、谐波问题及其对策通用变频器的主电路形式一般由三部分组成：整流部分、逆变部分和滤波部分。通用变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。图1 正弦SINE303型7.5kW变频器的整流、充电和储能电路由于通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是

3、电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为了消除谐波，可采用以下对策:（1）增加变频器供电电源内阻抗通常情况下，电源设备的内阻可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻值相对越大，谐波含量越大。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。如三菱 FR -F540 系列变频器，当电源内阻为4 %时，可以起到很好的谐波抑制作用。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。（2）安装电抗器安装电抗器实际上从外部增加变频

4、器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，抑制谐波电流。（3）变压器多相运行通用变频器的整流部分是六脉波整流器，所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行，使相位角互差30，则可减小低次谐波电流28%，起到了很好的谐波抑制作用。（4）调节变频器的载波比从上文可以看出，只要载波比足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制，特别是参考波幅值与载波幅值小于1时，13次以下的奇数谐波不再出现。（5）专用滤波器该专用滤波器用于检测变频器谐波电流的幅值和相位，并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，从而可以非常有效地吸收谐波电流。二

5、、负载匹配问题及其对策生产机械的种类繁多，性能和工艺要求各异，其转矩特性是复杂的，大体分为三种类型：负载接线不科学、风机泵类负载和恒功率负载。针对不同的负载类型，应选择不同类型的变频器。（1）负载接线不科学 为了描述负载接线不科学，可能引起的变频器负载匹配问题，以下将以一个具体的案例作为基础，进行阐述。如下图所示，为一个变频器控制的供电主回路： 图2 变频器主回路接线图上图中，如果变频器及控制设备出现异常情况，都必须先将变频器停止运行，将变频器电缆拆除后，再连接到工频电机柜上，这样一方面延缓了设备抢修时间，另一方面还会引起电缆和接线端子损伤，造成费材费力的状况。而上述问题的关键在于，主回路负载

6、接线存在不科学的情况，为使上述问题得到有效解决，可重新设计接线回路如下： 图3 改进后的主回路接线图改进的思想有以下几点：第一，将变频器供电断路器和工频供电断路器分别设置，使系统处于双回路供电状态，提高供电的可靠性。第二，设置隔离配电柜，增加工频、变频电气转换模式，同时，应采取措施避免向变频器反送电而损坏变频器，比如在变频回路与工频回路的断路器之间实施电气联锁等。（2）风机泵类负载风机泵类负载是目前工业自动化现场应用最多的设备，虽然泵和风机的特性多种多样，但是主要以离心泵和离心风机应用为主，通用变频器在这类负载上的应用最多。泵类负载在实际运行过程中，容易发生喘振、憋压等问题，所以变频器选型时，

7、要选择适于泵类负载的变频器且变频器在功能设定时要针对上述问题进行单独设定:a. 喘振测量易发生喘振的频率点，通过重新设置频率点和宽度，防止系统共振问题的发生，能够有效缓解喘振问题。b. 憋压憋压的出现，容易使变频器控制的电机烧坏，为此，在变频器功能设定时，通过限定变频器的最低频率，而限定了泵流量的临界点处的系统最低转速，这就避免了此类现象的发生。（3）恒功率负载恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载，利用变频器驱动恒功率负载时，应该是就一定的速度变化范围而言的，通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。我们通常将该转速点称为基频，该点对应的电压为变频

8、器输出额定电压。因为在基频以上，变频器的输出电压不能随着其输出频率增加，只能保持额定电压，所以只能是一种近似意义上的恒功率控制。三、发热问题及其对策变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热，通常采用以下方法:（1） 采用风扇散热变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行。（2） 降低安装环境温度由于变频器是电子装置，内含电子元、电解电容等，所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10-50，如果能够采取措施尽可能降低变频

9、器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。我们采取两种方法，一种方法是建造单独的变频器低压间，内部安装空调，保持低压间温度在+15+20之间；另一种方法是变频器的安装空间要满足变频器使用说明书的要求。对于变频器所驱动的电机，使用者应该根据变频器的参数，采取灵活的降温措施。以三菱FR-F540变频器为例，它的过载能力为120%/60S，过载的周期为300S，一般情况下，300S的过载周期就是改变频器驱动电机的冷却参考指标。整体而言，变频器的过载时间、过载周期，决定了其工作温度。以下为不同品牌常用变频器的相关过载参数。表1 不同品牌变频器过载参数型号过载倍数/%过载时间/S过载周期/

10、S三菱FR-A54015060300三菱FR-F54012060300富士FRN-G11S15060300富士FRN-P11S11060300上表的参数，为使用相关型号变频器的用户，提供了温度控制的依据，在具体的应用中，应结合上述参数，制定针对性的温度控制方案。四、结语本文通过对通用变频器运行过程中存在问题的分析，主要从谐波问题、变频器负载匹配问题和发热问题这三个方面展开论述，并针对这些问题提出了相应的解决对策。参考文献1郭孝丽，郭永强，陈利剑.电气故障检修的常见问题与技巧分析J. 科技传播. 2012(24).2张浩，郝培军，常书江.变频器常见故障原因分析及处理J.华电技术. 2009(02).3王宁.变频器运行过程中存在的问题及其对策J.装备制造. 2009(04).4张心铭.变频器运行过程中存在的问题及其对策J.黑龙江科技信息. 2008(13).5牛连丁.变频器的工作原理和控制方式J.科技咨询导报. 2007(20) .