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摘要：变频器在工业生产中应用越来越广泛，普遍通过调速实现工艺控制需要，变频器虽然品牌众多，但基本原理、基本参数调试和故障诊断都很相似。通过各种变频器在生产中的实际应用，总结出了变频器基本参数调试与故障诊断等方法，以期对保障生产运行有所帮助。
关键词：变频器 参数 调试 故障 诊断
中图分类号：TN773文献标识码： A 文章编号：
Frequency Converter Basic Parameter Test and Fault Diagnosis
Feng shui Dai hongqi
（Dezhou power supply company Shandong ）
ABSTRACT: Frequency Converter apply more and more in industrial production, through control motor speed realization controlling technical process. Frequency Converter has many kinds, but their parameter test and fault diagnosis are conform. Through they run in production lines, sum up ways and means for how to parameter test and fault diagnosis, for help the production working order.
KEY WORDS: Frequency Converter; Parameter; Test; Fault; Diagnosis
1.變频器基本原理
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，输出为PWM波形（PWM——Pulse Width Modulation脉冲宽度调制缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式），中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器一般采用交—直—交方式，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。
2.变频器基本参数的调试
变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。
2.1加减速时间和减速时间
加速时间就是输出频率从0 上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来， 但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。
2.2 转矩提升
又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V 增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时， 根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。
2.3 电子热过载保护
本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU 根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时，则应在各台电动机上加装热继电器。
2.4 频率限制
即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。
2.5 加减速模式选择
又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和S 三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S 曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线。
2.6 节能控制
风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用V/f 模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的。
3 变频器常见故障分析和预防措施由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。
3.1过流故障
过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换IGBT或变频器。
3.2过载故障
过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。
3.3 欠压
说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。
3.4 外部的电磁感应干扰
如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。
以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；采用屏蔽线回路，若线路较长，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装滤波器，避免由电源进线引入干扰。
3.5 安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的，某车间罗茨风机变频器故障报警显示IGBT温度过高，变频器的运行频率达不到工艺要求，经检查，该变频器的空气滤清器及冷却风扇被灰尘堵塞，变频器内部温度过高进而限制了变频器出力，清理灰尘后变频器正常工作。
3.6 电源异常
电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。
4 变频器对周边设备的影响及故障防范
变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。4.1 电源高次谐波
由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响。
采取措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量。
4.2 电动机温度过高及运行范围 对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。
参考文献:
[1]齐蓉,肖维荣.可编程计算机控制器原理及应用[M].西安:西北工业大学出版社，2002.
[2]张攀峰，党宏社.ACS800在纸机变频传动控制中的应用[J].中华纸业,2008(14):38-42.
[3]杨磊,刘晓飞.基于ABB ACS800的多传动控制技术[J].电工技术,2007(11):45-47.
[4]张燕宾.变频器应用教程[M].北京:机械工业出版社.2007
[5]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社.2005
[6]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社.2003
[7]李志民.同步电机调速系统[M].北京:机械工业出版社.1996
第一作者简介：冯水，供职于德州供电公司，曾在其下属的纸浆公司担任生产副总，工程硕士，在读MBA。
关键词：变频器 参数 调试 故障 诊断
中图分类号：TN773文献标识码： A 文章编号：
Frequency Converter Basic Parameter Test and Fault Diagnosis
Feng shui Dai hongqi
（Dezhou power supply company Shandong ）
ABSTRACT: Frequency Converter apply more and more in industrial production, through control motor speed realization controlling technical process. Frequency Converter has many kinds, but their parameter test and fault diagnosis are conform. Through they run in production lines, sum up ways and means for how to parameter test and fault diagnosis, for help the production working order.
KEY WORDS: Frequency Converter; Parameter; Test; Fault; Diagnosis
1.變频器基本原理
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，输出为PWM波形（PWM——Pulse Width Modulation脉冲宽度调制缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式），中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器一般采用交—直—交方式，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。
2.变频器基本参数的调试
变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。
2.1加减速时间和减速时间
加速时间就是输出频率从0 上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来， 但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。
2.2 转矩提升
又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V 增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时， 根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。
2.3 电子热过载保护
本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU 根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时，则应在各台电动机上加装热继电器。
2.4 频率限制
即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。
2.5 加减速模式选择
又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和S 三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S 曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线。
2.6 节能控制
风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用V/f 模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的。
3 变频器常见故障分析和预防措施由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。
3.1过流故障
过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换IGBT或变频器。
3.2过载故障
过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。
3.3 欠压
说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。
3.4 外部的电磁感应干扰
如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。
以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；采用屏蔽线回路，若线路较长，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装滤波器，避免由电源进线引入干扰。
3.5 安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的，某车间罗茨风机变频器故障报警显示IGBT温度过高，变频器的运行频率达不到工艺要求，经检查，该变频器的空气滤清器及冷却风扇被灰尘堵塞，变频器内部温度过高进而限制了变频器出力，清理灰尘后变频器正常工作。
3.6 电源异常
电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。
4 变频器对周边设备的影响及故障防范
变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。4.1 电源高次谐波
由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响。
采取措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量。
4.2 电动机温度过高及运行范围 对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。
参考文献:
[1]齐蓉,肖维荣.可编程计算机控制器原理及应用[M].西安:西北工业大学出版社，2002.
[2]张攀峰，党宏社.ACS800在纸机变频传动控制中的应用[J].中华纸业,2008(14):38-42.
[3]杨磊,刘晓飞.基于ABB ACS800的多传动控制技术[J].电工技术,2007(11):45-47.
[4]张燕宾.变频器应用教程[M].北京:机械工业出版社.2007
[5]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社.2005
[6]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社.2003
[7]李志民.同步电机调速系统[M].北京:机械工业出版社.1996
第一作者简介：冯水，供职于德州供电公司，曾在其下属的纸浆公司担任生产副总，工程硕士，在读MBA。