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摘要：在日常的供电过程中，接地、雷击等故障会使供电电网发生故障，导致供电电网电压发生波动。电压的波动对变频器的影响十分的严重，严重影响日常的生活和生产工作。电压波动一般分为过电压和欠电压，本文根据两种不同的波动情况分析了应对措施。
关键词：电压波动；变频器；影响；改造
中图分类号：TN773文献标识码： A
引言
在供电系统在运行中，存有大量冲击性负荷与间歇性负荷，加之供電系统各种短路故障的发生都很容易造成电网电压出现短时、快速地变化，这种电压波动对采用矢量闭环控制的变频器影响很大，甚至导致其跳停，影响生产。结合实际，首先对电压波动对变频器的影响进行阐述，然后提出变频器过电压与变频器欠电压各自解决措施。
1.变频器基本工作原理
变频器是应用了电力变频与电力电子技术，通过改变电动机工作电源的频率方式来最终改变交流电动机转速的电气控制设备。变频器主要由整流器、逆变器、以及测量保护控制等多个单元组成。变频器的核心元件为IGBT即绝缘栅极晶体管，变频器依靠内部的IG-BT的按照一定次序和频率的开断来最终调整输出电源的电压和频率，根据电动机的实际运行需要来向其提供电源电压，进而达到节能、调速的目的。
电动机使用变频器之后，就可以平滑改变拖动转机的转速，并能够有效降低电动机启动电流。为了使电源频率为可调的，变频器首先通过整流器将交流电变为自流电，然后再通过逆变器将自流电变成任意频率的交流电。对于逆变器为电压频率可以任意调节的逆变器我们就称其为变频器。变频器输出的波形是多个方波的叠加，最终生成近似正弦波，加之电动机上，实现电动机的调速。此时，由于电机转速低，所拖动负载出力自然降低，多余的出力无需再用出口入口挡板的关断进行控制，从而减少了节流等一系列损失，整个辅机的效率大大提高。
2.电压波动对变频器的影响
2.1过电压对变频器的影响
通用变频器的基木组成电路是整流电路和逆变电路两部分，整流电路是将工频交流电整流成直流电。逆变电路再将直流电逆变成频率和电压可调的交流电。变频调速装置一般是均采用交一直一交电压模式。变频器过压电通常是说中间直流回路过电压，过压电有一定的危害，电网电压升高易造成磁路的饱和，增加点击铁芯磁通，导致电机的温度大幅度上升，从而对电机造成损害。另外，电网电压升高会使中间直流回路电压升高，变频次输出的电压脉冲幅度过大，将会影响电机绝缘的寿命。
2.2欠压电对变频器的影响
变频器具有GTO、IGBT以及IGCT等众多功率性的器件，这些功率性器件通常有一定的过载能力，当电网欠电压幅度较小，持续时间较短时，对功率器件正常运行影响不大，当电网电压降幅过大，持续时间长时，变频器的开关电源无法起振，控制电源的输出停比或输出功率下降。很容易造成变频器控制系统发生紊乱，功率器件不能进行关断，给变频器造成损害。
3.解决变频器抗电压波动能力的措施
3.1过电压故障解决措施
解决电网过电压对变频器的影响，主要思路是对变频器中间直流回路多余能量进行有效及时处理，同时要预防或者降低多余能量馈送到变频器的中间直流回路，让电网产生的过电压处于一定的允许值内。
1)装设浪涌吸收装置或者串联电抗器作为吸收装置。电网的冲击过电压、雷电导致过电压以及补偿电容在合闸或断开时是造成变频器输入端过电压的主要原因。对于此类隐患，可以在变频器装设浪涌吸收装置或者串联电抗器预防。浪涌吸收装置就是在连接逆变器和电动机的U. V. W相的各动力线间、以及这些动力线和地之间，分别连接半导体浪涌吸收元件。这些半导体浪涌吸收元件在两端子间达到规定的电压以上就流过电流并箝位电压的特性。串联抗器能够降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，提高短路阻抗，减小短路容量，降低短路电流，减小操作电容器组引起的过电压幅值，避免电网过电压保护等作用，是抑制过电压有效方法。
2)增加泄放电阻。泄放电阻就是在储能元件两端并联的电阻，给储能元件提供一个消耗能量的通路，使电路安全。这个电阻叫泄放电阻。可以是二极管，如电感(继电器线包)并联的二极管。当前功率较小变频器一般在制造时内部中间直流回路都设计了控制单元与泄放电阻，而大功率的变频器为给其中间直流回路能够很好的释放多余的能量提供通道，应该根据工艺需要增加泄放电阻，从而预防过电压。
3)增加逆变电路。逆变电路基本作用是在控制电路的控制下，将中间的直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源，在变频器的输入侧增加逆变电路，可以使变频器中间直流回路多余的能量回馈给电网。但造价较高，技术要求复杂。
4)在中间直流回路上加合适电容。根据变频器的容量以及其中间直流回路的电流电压的估算，可以在其中间直流回路上增加合适的电容，此电容能够稳定回路电压，提升回路承受过电压的能力，也可在设计阶段选用较大容量的变频器来有效防治过电压的影响。
5)降低工频电源电压。当前，常用变频器电源侧均是采不可控整流桥，其特点是电源电压较高，中间直流回路产生的电压也跟着升高。譬如电源电压为380V时，变频器的直流回路电压达到537V，如果变频器离变压器的位置较劲，其输入电压一般为100V以上，导致中间直流回路承受过电压会更高。因此，在条件容许下，可利用变压器的分接开关，通过低压档的放置降低电源电压来提升变频器过电压能力。
6)多台变频器公用直流母线。根据实际需要设计，将多台变频器的直流母线回路并联在一起(变频器本身设计有外接的直流母线输出端子)，这样任何一台变频器从直流母线上取用的电流通常情况下都是大于同时间从外部馈入的多余电流，可以保持共用直流母线的电压，因此，至少两台同时运行的变频器具有共用直流母线能够平衡变频器的直流母线电压，使设备启动、停下时对电网的冲击也低，同时在电机停机成了发电机，能量回馈到直流母线。
3.2欠电压故障解决措施
常用的低压变频器属于交-直-交变频器，为了保护变频器，在母线电压过低时，变频器会报欠压故障，并封锁逆变器的脉冲输出。变频器内部有母线电压检查机构，当母线电压测量值低于某个阈值后，变频器会报欠压故障。目前大多数的变频器在供电电源降到其额定值的90%上下时，变频器将发生跳停，所以为增强变频器抗电压的功能，可以依据说明书适当降低变频器低电压保护值。另外，如果变频器控制的电气设备加速时间短，加速度非常高，电源电压会被迅速拉低，导致变频器欠电压而跳停。为了预防此情况的发生，可根据生产工艺要求，适当加长变频器所控制设备的加速时间，以减轻电网出现降压时对变频器的影响。若使用了PID技术控制器，还要注意降低系统响应，减P加I，以延长滤波时间。
4.结论
变频器属于电力电子设备，此类设备对电能质量要求相对于普通电气设备要高的多，特别是对电压的波动及谐波干扰，都可能导致变频器不能正常工作。不同设备的变频器，在发生电压波动的情况下，表现出的故障后果是完全不一样的。这个不仅和变频器有关，最重要的是所带辅机的机械特性不同，导致变频器在电压波动时可能出现过电压或者过电流的情况。因此，在装置变频器时，应该根据工艺流程性质，结合变频器本身参数以及控制系统状况，采取相应的措施来预防过电压或者欠电压对其的危害，才能预防电压波动变频器内部电路损坏，保障变频器安全稳定工作。
参考文献
[1]韦韫、邵陆寿，变量施药系统电机调速的仿真研究[J].现代农业科技，2006年，06期
[2]周小群，交流变频调速中的直流制动[J].徽技术师范学院学报，2005年，03期
作者简介
张红艳：（1986.03）女，内蒙古包头，助理工程师，本科，主要从事矿山电气技术。
袁中康（1984.07）男，山东临沂，助理工程师，本科，主要从事电气自动化。
关键词：电压波动；变频器；影响；改造
中图分类号：TN773文献标识码： A
引言
在供电系统在运行中，存有大量冲击性负荷与间歇性负荷，加之供電系统各种短路故障的发生都很容易造成电网电压出现短时、快速地变化，这种电压波动对采用矢量闭环控制的变频器影响很大，甚至导致其跳停，影响生产。结合实际，首先对电压波动对变频器的影响进行阐述，然后提出变频器过电压与变频器欠电压各自解决措施。
1.变频器基本工作原理
变频器是应用了电力变频与电力电子技术，通过改变电动机工作电源的频率方式来最终改变交流电动机转速的电气控制设备。变频器主要由整流器、逆变器、以及测量保护控制等多个单元组成。变频器的核心元件为IGBT即绝缘栅极晶体管，变频器依靠内部的IG-BT的按照一定次序和频率的开断来最终调整输出电源的电压和频率，根据电动机的实际运行需要来向其提供电源电压，进而达到节能、调速的目的。
电动机使用变频器之后，就可以平滑改变拖动转机的转速，并能够有效降低电动机启动电流。为了使电源频率为可调的，变频器首先通过整流器将交流电变为自流电，然后再通过逆变器将自流电变成任意频率的交流电。对于逆变器为电压频率可以任意调节的逆变器我们就称其为变频器。变频器输出的波形是多个方波的叠加，最终生成近似正弦波，加之电动机上，实现电动机的调速。此时，由于电机转速低，所拖动负载出力自然降低，多余的出力无需再用出口入口挡板的关断进行控制，从而减少了节流等一系列损失，整个辅机的效率大大提高。
2.电压波动对变频器的影响
2.1过电压对变频器的影响
通用变频器的基木组成电路是整流电路和逆变电路两部分，整流电路是将工频交流电整流成直流电。逆变电路再将直流电逆变成频率和电压可调的交流电。变频调速装置一般是均采用交一直一交电压模式。变频器过压电通常是说中间直流回路过电压，过压电有一定的危害，电网电压升高易造成磁路的饱和，增加点击铁芯磁通，导致电机的温度大幅度上升，从而对电机造成损害。另外，电网电压升高会使中间直流回路电压升高，变频次输出的电压脉冲幅度过大，将会影响电机绝缘的寿命。
2.2欠压电对变频器的影响
变频器具有GTO、IGBT以及IGCT等众多功率性的器件，这些功率性器件通常有一定的过载能力，当电网欠电压幅度较小，持续时间较短时，对功率器件正常运行影响不大，当电网电压降幅过大，持续时间长时，变频器的开关电源无法起振，控制电源的输出停比或输出功率下降。很容易造成变频器控制系统发生紊乱，功率器件不能进行关断，给变频器造成损害。
3.解决变频器抗电压波动能力的措施
3.1过电压故障解决措施
解决电网过电压对变频器的影响，主要思路是对变频器中间直流回路多余能量进行有效及时处理，同时要预防或者降低多余能量馈送到变频器的中间直流回路，让电网产生的过电压处于一定的允许值内。
1)装设浪涌吸收装置或者串联电抗器作为吸收装置。电网的冲击过电压、雷电导致过电压以及补偿电容在合闸或断开时是造成变频器输入端过电压的主要原因。对于此类隐患，可以在变频器装设浪涌吸收装置或者串联电抗器预防。浪涌吸收装置就是在连接逆变器和电动机的U. V. W相的各动力线间、以及这些动力线和地之间，分别连接半导体浪涌吸收元件。这些半导体浪涌吸收元件在两端子间达到规定的电压以上就流过电流并箝位电压的特性。串联抗器能够降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，提高短路阻抗，减小短路容量，降低短路电流，减小操作电容器组引起的过电压幅值，避免电网过电压保护等作用，是抑制过电压有效方法。
2)增加泄放电阻。泄放电阻就是在储能元件两端并联的电阻，给储能元件提供一个消耗能量的通路，使电路安全。这个电阻叫泄放电阻。可以是二极管，如电感(继电器线包)并联的二极管。当前功率较小变频器一般在制造时内部中间直流回路都设计了控制单元与泄放电阻，而大功率的变频器为给其中间直流回路能够很好的释放多余的能量提供通道，应该根据工艺需要增加泄放电阻，从而预防过电压。
3)增加逆变电路。逆变电路基本作用是在控制电路的控制下，将中间的直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源，在变频器的输入侧增加逆变电路，可以使变频器中间直流回路多余的能量回馈给电网。但造价较高，技术要求复杂。
4)在中间直流回路上加合适电容。根据变频器的容量以及其中间直流回路的电流电压的估算，可以在其中间直流回路上增加合适的电容，此电容能够稳定回路电压，提升回路承受过电压的能力，也可在设计阶段选用较大容量的变频器来有效防治过电压的影响。
5)降低工频电源电压。当前，常用变频器电源侧均是采不可控整流桥，其特点是电源电压较高，中间直流回路产生的电压也跟着升高。譬如电源电压为380V时，变频器的直流回路电压达到537V，如果变频器离变压器的位置较劲，其输入电压一般为100V以上，导致中间直流回路承受过电压会更高。因此，在条件容许下，可利用变压器的分接开关，通过低压档的放置降低电源电压来提升变频器过电压能力。
6)多台变频器公用直流母线。根据实际需要设计，将多台变频器的直流母线回路并联在一起(变频器本身设计有外接的直流母线输出端子)，这样任何一台变频器从直流母线上取用的电流通常情况下都是大于同时间从外部馈入的多余电流，可以保持共用直流母线的电压，因此，至少两台同时运行的变频器具有共用直流母线能够平衡变频器的直流母线电压，使设备启动、停下时对电网的冲击也低，同时在电机停机成了发电机，能量回馈到直流母线。
3.2欠电压故障解决措施
常用的低压变频器属于交-直-交变频器，为了保护变频器，在母线电压过低时，变频器会报欠压故障，并封锁逆变器的脉冲输出。变频器内部有母线电压检查机构，当母线电压测量值低于某个阈值后，变频器会报欠压故障。目前大多数的变频器在供电电源降到其额定值的90%上下时，变频器将发生跳停，所以为增强变频器抗电压的功能，可以依据说明书适当降低变频器低电压保护值。另外，如果变频器控制的电气设备加速时间短，加速度非常高，电源电压会被迅速拉低，导致变频器欠电压而跳停。为了预防此情况的发生，可根据生产工艺要求，适当加长变频器所控制设备的加速时间，以减轻电网出现降压时对变频器的影响。若使用了PID技术控制器，还要注意降低系统响应，减P加I，以延长滤波时间。
4.结论
变频器属于电力电子设备，此类设备对电能质量要求相对于普通电气设备要高的多，特别是对电压的波动及谐波干扰，都可能导致变频器不能正常工作。不同设备的变频器，在发生电压波动的情况下，表现出的故障后果是完全不一样的。这个不仅和变频器有关，最重要的是所带辅机的机械特性不同，导致变频器在电压波动时可能出现过电压或者过电流的情况。因此，在装置变频器时，应该根据工艺流程性质，结合变频器本身参数以及控制系统状况，采取相应的措施来预防过电压或者欠电压对其的危害，才能预防电压波动变频器内部电路损坏，保障变频器安全稳定工作。
参考文献
[1]韦韫、邵陆寿，变量施药系统电机调速的仿真研究[J].现代农业科技，2006年，06期
[2]周小群，交流变频调速中的直流制动[J].徽技术师范学院学报，2005年，03期
作者简介
张红艳：（1986.03）女，内蒙古包头，助理工程师，本科，主要从事矿山电气技术。
袁中康（1984.07）男，山东临沂，助理工程师，本科，主要从事电气自动化。