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[摘 要]随着电力电子技术，微电子技术和自动控制理论的飞速发展以及各种大功率半导体器件的出现，加上直流调速系统本身的缺陷和局限性，交流调速系统及交流调速技术迅猛发展，使可调速的高性能交流电动机电力拖动系统在工业上的应用也越来越广，其变频调速的应用尤为突出。如何更好的掌握与利用变频技术也是一个重要的课题。探讨与分析变频器的选择和常见故障的处理，就是我们本文所要探讨的问题。
[关键词]交流变频调速、变频器选择、常见故障
中图分类号：U264.91+3.4 文献标识码：A 文章编號：1009-914X（2015）24-0107-02
前言
交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、电机控制理论及自动控制技术高度发展的产物。如今交流变频调速逐渐成为电气传动的主流，它主要用于控制异步电动机的转速和转矩，不仅扩大了电动机的转速调节范围，使电动机转速能够从零到高于额定转速的范围内变化，而且具有动态响应快、工作效率高、输出特性好、使用方便等其他调速方案所无法比拟的特点，其应用日益广泛。如何更好的掌握与利用变频技术也是一个重要的课题。下面我们对交流电动机调速中变频器的选择及常见问题的处理进行探讨。
一、变频技术概况
变频技术是一门能够将电信号的频率，按照具体电路的要求，而进行变换的应用型技术，变频技术分为交——直、直——直、直——交、交——交四种变换类型，广泛应用于不同的领域。随着电力电子器件的发展，变频技术日新月异，其中应用最广的是变频器。变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速设备，是为了解决传统的交流电动机调速困难，传统的交变速设备结构复杂且效率和可靠性均不尽人意的缺点而出现的。目前，交流调速方法之一就是变频调速。由于变频器可以使交流电动机机的调速范围和调速性能均大幅度提升，因此变频调速的交流电动机逐渐代替直流电动机而出现在各种应用领域，甚至包括伺服控制领域，随着电力半导体的长足发展，变频器也随之不断进步。如今变频器已深入到我们的日常生活，随处可见。
二、变频器的分类
变频器的种类很多，分类方法也有多种。为了便于理解我们按照下面来进行分类：
1、按变换环节分可分为交——交变频器和交——直——交变频器。
2、按直流环节的储能方式分电流型变频器和电压型变频器
3、按工作原理分U/？控制器变频器、转差率控制变频器和矢量控制变频器
4、根据电压的调制方式进行分类可分为正弦波脉宽调制（SPWM）变频器和脉幅调制（PAM）变频器。
5、根据输入电源的相数进行分类可分为三进三出变频器和单进三出变频器。
6、根据负载转矩特性进行分类可分为P型机变频器；G型机变频器和P/G型变频器。
7、根据应有场合分类可分为通用变频器和专用变频器。
8、根据系统应用分类可分为部件级变频器和工程型变频器
三、变频器的选择
交流电动机在利用变频器组成调速系统时，首先必须合理选择变频器的容量及其外围设备。变频器具有较多的品牌和种类，究竟该如何更好更准确无误地选择一个最适当的变频器是我们重中之重。因此我们必须要了解变频器的选择原则。
1、根据负载的机械特牲选择变频器
（1）恒转矩负载。
恒转矩负载的特点是在负载一定的时，负载转矩取决于皮带与滚筒间的摩擦阻力和滚筒的半径。这类负载转矩和转速的快慢无关，所以在调速过程中，负载的转矩保持不变。带式输送机是恒转矩负载的典型例子。
恒转矩负载在选择变频器时，除了按常规要求外，应对变频器的控制方式进行选择。一般从下面几个方面选择：
1）在调速范围不大的情况下，选择较为简易的V/？控制方式的变频器。当调速范围很大时，应考虑采用无反馈的矢量控制方式。
2）恒转矩负载只是在负载一定的情况下负载转矩是不变的，但对于负载变化时其转矩仍然随负载变化。当转矩变动范围不大时，可选择较为简易的V/？控制方式的变频器，对于转矩变动范围较大的负载，应考虑采用无反馈的矢量控制方式。
3）如果负载对机械特性的要求不高，可考虑选择较为简易的V/？控制方式的变频器，对要求较高的场合，则必须采用有反馈的矢量控制方式。
从理想的角度来说，对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械则应采用具有转矩控制功能的高性能变频器。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。如三菱公司的V500、艾默生公司的EV/TD3000、西门子公司的6SE70系列变频器都属于这一类。
（2）平方降转矩负载。
风机类、泵类负载是工业现场应用最多的设备，变频器在这类负载上的应用最多，它是一种平方降转矩负载。一般情况下，具有V/？恒压频比控制模式的变频器基本都能满足这类负载的要求。但是根据这类变频器的主要特点在选型时需要注意：第一，避免过载；第二，起/停时变频器加速时间与减速时间的匹配；第三，避免共振；第四，憋压与水锤效应。
（3）恒功率负载
根据变频器在基本运行频率以上的弱磁恒功率特性，可以应用于高速磨床等主轴电动机的传动系统中，对于中心卷取的负载，变频器的选择应根据空卷直径和满卷直径比来选择变频器的调速范围，如卷取金属片时对于要求有高转矩输出的，必须选择具有矢量控制的变频器。
2、根据负载的工艺特性选择变频器
根据生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的等要求来选用哪种控制方式的变频器。既要好用，又要经济，并满足工艺和生产的基本条件和要求。
下表为不同类型变频器的主要性能及应用场合
（如表1所示） 3、变频器的容量选择
变频器的容量直接关系到变频调速系统运行的可靠性，合理的容量将保证合理的投资，以下是三种最基本的容量选择方式，它们之间互为补充：（1）从电流的角度选择：变频器的额定电流是一个反映变频装置负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。（2）从效率的角度选择：系统效率为变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都为较高的效率时，系统效率才较高。从效率角度出发，在选用变频器时，要注意变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利于变频器在较高的效率值下运转。
当电动机频繁起、制动或处于重载起动且较频繁工作时，应选取功率值大一级的变频器，以利于变频器长期，安全地运行。
四、变频器的常见问题的处理
变频器在应用过程中也会有一些常见的故障，下面就一些常见故障产生的原因进行探研，从而找出处理的方法。
1、参数设置类的故障
變频器在使用运行中，是否能满足传动系统的要求，其的参数设置非常重要，若参数设置不正确，会导致变频器不能正常工作。
（1）参数设置
常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个设定值（默认值），用户能在这些参数值下以面板操作方式正常运行，但并不能满足大多数传动系统的要求，因此用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数从以下几个方面设置：
1）、确认电动机参数，变频器在参数中设定电动机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电动机铭牌中直接得到。
2）、变频器控制方式的确定，即速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式。还要根据控制精度，需要进行静态或动态辩识。
3）变频器的起动方式的设定，一般变频器在出厂时设定从面板起动，用户可以根据实际情况选择起动方式，可以用面板、外部端子、通信方式等起动方式。
2、跳闸故障。变频器在运行中出现跳闸故障的原因通常有以下几种类型
1）电源故障。如电源瞬时断电或出现“欠电压”显示；瞬间过电压出现“过电压”显示，都会引起变频器跳闸停机。待电源恢复正常后重新启动即可。
2）外部故障。如输入信号断路，输出线路开路、断相、短路、接地或绝缘电阻很低，电动机故障或过载等，变频器即显示“外部”故障而跳闸停机，经排除故障后，即可重新启用。
3）内部故障。如内部风扇断路或过热，熔断器断路，器件过热，存储器错误，CPU故障等，可切入工频起动——运行，不致影响生产；待内部故障排除后，即可恢复变频起动——运行。
五、结束语
交流变频调速系统具有动态响应快，工作效率高，输出特性好、使用方便等其他调速方案所无法比拟的特点，其应用日益广泛。如今，变频调速作为调节和控制交流电动机转速的一种方法越来越多的受到人们的重视与关注，其应用也越来越广。合理选择和正确使用变频器，是工业生产中有待普及的重要课题。希望本文有所帮助。
参考文献
[1] 宋书中、常晓玲主编，《交流调速系统》机械工业出版社，2006.7.
[2] 李方园编著，《变频器应有与维护》中国电力出版社，2009.6.
[3] 周加胜，《变频器的故障排除及维修》变频器世界，2005（6）.
[关键词]交流变频调速、变频器选择、常见故障
中图分类号：U264.91+3.4 文献标识码：A 文章编號：1009-914X（2015）24-0107-02
前言
交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、电机控制理论及自动控制技术高度发展的产物。如今交流变频调速逐渐成为电气传动的主流，它主要用于控制异步电动机的转速和转矩，不仅扩大了电动机的转速调节范围，使电动机转速能够从零到高于额定转速的范围内变化，而且具有动态响应快、工作效率高、输出特性好、使用方便等其他调速方案所无法比拟的特点，其应用日益广泛。如何更好的掌握与利用变频技术也是一个重要的课题。下面我们对交流电动机调速中变频器的选择及常见问题的处理进行探讨。
一、变频技术概况
变频技术是一门能够将电信号的频率，按照具体电路的要求，而进行变换的应用型技术，变频技术分为交——直、直——直、直——交、交——交四种变换类型，广泛应用于不同的领域。随着电力电子器件的发展，变频技术日新月异，其中应用最广的是变频器。变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速设备，是为了解决传统的交流电动机调速困难，传统的交变速设备结构复杂且效率和可靠性均不尽人意的缺点而出现的。目前，交流调速方法之一就是变频调速。由于变频器可以使交流电动机机的调速范围和调速性能均大幅度提升，因此变频调速的交流电动机逐渐代替直流电动机而出现在各种应用领域，甚至包括伺服控制领域，随着电力半导体的长足发展，变频器也随之不断进步。如今变频器已深入到我们的日常生活，随处可见。
二、变频器的分类
变频器的种类很多，分类方法也有多种。为了便于理解我们按照下面来进行分类：
1、按变换环节分可分为交——交变频器和交——直——交变频器。
2、按直流环节的储能方式分电流型变频器和电压型变频器
3、按工作原理分U/？控制器变频器、转差率控制变频器和矢量控制变频器
4、根据电压的调制方式进行分类可分为正弦波脉宽调制（SPWM）变频器和脉幅调制（PAM）变频器。
5、根据输入电源的相数进行分类可分为三进三出变频器和单进三出变频器。
6、根据负载转矩特性进行分类可分为P型机变频器；G型机变频器和P/G型变频器。
7、根据应有场合分类可分为通用变频器和专用变频器。
8、根据系统应用分类可分为部件级变频器和工程型变频器
三、变频器的选择
交流电动机在利用变频器组成调速系统时，首先必须合理选择变频器的容量及其外围设备。变频器具有较多的品牌和种类，究竟该如何更好更准确无误地选择一个最适当的变频器是我们重中之重。因此我们必须要了解变频器的选择原则。
1、根据负载的机械特牲选择变频器
（1）恒转矩负载。
恒转矩负载的特点是在负载一定的时，负载转矩取决于皮带与滚筒间的摩擦阻力和滚筒的半径。这类负载转矩和转速的快慢无关，所以在调速过程中，负载的转矩保持不变。带式输送机是恒转矩负载的典型例子。
恒转矩负载在选择变频器时，除了按常规要求外，应对变频器的控制方式进行选择。一般从下面几个方面选择：
1）在调速范围不大的情况下，选择较为简易的V/？控制方式的变频器。当调速范围很大时，应考虑采用无反馈的矢量控制方式。
2）恒转矩负载只是在负载一定的情况下负载转矩是不变的，但对于负载变化时其转矩仍然随负载变化。当转矩变动范围不大时，可选择较为简易的V/？控制方式的变频器，对于转矩变动范围较大的负载，应考虑采用无反馈的矢量控制方式。
3）如果负载对机械特性的要求不高，可考虑选择较为简易的V/？控制方式的变频器，对要求较高的场合，则必须采用有反馈的矢量控制方式。
从理想的角度来说，对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械则应采用具有转矩控制功能的高性能变频器。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。如三菱公司的V500、艾默生公司的EV/TD3000、西门子公司的6SE70系列变频器都属于这一类。
（2）平方降转矩负载。
风机类、泵类负载是工业现场应用最多的设备，变频器在这类负载上的应用最多，它是一种平方降转矩负载。一般情况下，具有V/？恒压频比控制模式的变频器基本都能满足这类负载的要求。但是根据这类变频器的主要特点在选型时需要注意：第一，避免过载；第二，起/停时变频器加速时间与减速时间的匹配；第三，避免共振；第四，憋压与水锤效应。
（3）恒功率负载
根据变频器在基本运行频率以上的弱磁恒功率特性，可以应用于高速磨床等主轴电动机的传动系统中，对于中心卷取的负载，变频器的选择应根据空卷直径和满卷直径比来选择变频器的调速范围，如卷取金属片时对于要求有高转矩输出的，必须选择具有矢量控制的变频器。
2、根据负载的工艺特性选择变频器
根据生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的等要求来选用哪种控制方式的变频器。既要好用，又要经济，并满足工艺和生产的基本条件和要求。
下表为不同类型变频器的主要性能及应用场合
（如表1所示） 3、变频器的容量选择
变频器的容量直接关系到变频调速系统运行的可靠性，合理的容量将保证合理的投资，以下是三种最基本的容量选择方式，它们之间互为补充：（1）从电流的角度选择：变频器的额定电流是一个反映变频装置负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。（2）从效率的角度选择：系统效率为变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都为较高的效率时，系统效率才较高。从效率角度出发，在选用变频器时，要注意变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利于变频器在较高的效率值下运转。
当电动机频繁起、制动或处于重载起动且较频繁工作时，应选取功率值大一级的变频器，以利于变频器长期，安全地运行。
四、变频器的常见问题的处理
变频器在应用过程中也会有一些常见的故障，下面就一些常见故障产生的原因进行探研，从而找出处理的方法。
1、参数设置类的故障
變频器在使用运行中，是否能满足传动系统的要求，其的参数设置非常重要，若参数设置不正确，会导致变频器不能正常工作。
（1）参数设置
常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个设定值（默认值），用户能在这些参数值下以面板操作方式正常运行，但并不能满足大多数传动系统的要求，因此用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数从以下几个方面设置：
1）、确认电动机参数，变频器在参数中设定电动机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电动机铭牌中直接得到。
2）、变频器控制方式的确定，即速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式。还要根据控制精度，需要进行静态或动态辩识。
3）变频器的起动方式的设定，一般变频器在出厂时设定从面板起动，用户可以根据实际情况选择起动方式，可以用面板、外部端子、通信方式等起动方式。
2、跳闸故障。变频器在运行中出现跳闸故障的原因通常有以下几种类型
1）电源故障。如电源瞬时断电或出现“欠电压”显示；瞬间过电压出现“过电压”显示，都会引起变频器跳闸停机。待电源恢复正常后重新启动即可。
2）外部故障。如输入信号断路，输出线路开路、断相、短路、接地或绝缘电阻很低，电动机故障或过载等，变频器即显示“外部”故障而跳闸停机，经排除故障后，即可重新启用。
3）内部故障。如内部风扇断路或过热，熔断器断路，器件过热，存储器错误，CPU故障等，可切入工频起动——运行，不致影响生产；待内部故障排除后，即可恢复变频起动——运行。
五、结束语
交流变频调速系统具有动态响应快，工作效率高，输出特性好、使用方便等其他调速方案所无法比拟的特点，其应用日益广泛。如今，变频调速作为调节和控制交流电动机转速的一种方法越来越多的受到人们的重视与关注，其应用也越来越广。合理选择和正确使用变频器，是工业生产中有待普及的重要课题。希望本文有所帮助。
参考文献
[1] 宋书中、常晓玲主编，《交流调速系统》机械工业出版社，2006.7.
[2] 李方园编著，《变频器应有与维护》中国电力出版社，2009.6.
[3] 周加胜，《变频器的故障排除及维修》变频器世界，2005（6）.