变频器应用中常见问题和解决方法

【摘要】文中对变频器的基本原理、应用中常见问题及解决方法进行了简要的阐述，其中重点论述了变频器应用中常见问题的解决方法，供变频器用户尤其是中小用户的使用、维修人员参考。

关键词：变频器电机应用方法

中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号:

1、 引言

随着科技不断进步，变频器不断更新换代，新功能层出不穷，价格不断降低，应用日益广泛。尤其是变频器优良的调速性能、软启动性能、保护性能、良好简单的控制易用性能和节能性能，备受广大用户的信赖和青眯。全国电力的大部分被交流拖动电机消耗，在当今倡导低碳的社会背景下，利用变频器+交流电机的组合电力拖动方式实现多功能控制和达到节能的目的，已成为业界的共识。但是，变频器毕竟是融合了计算机、电力电子等高科技技术为一体的电子产品，不同于继电器、接触器的时代的控制理念，在普及应用过程中，不可避免的出现各种各样的问题，尤其是中小企业、私营企业和农村基层，由于技术力量较弱，应用受到很大的影响。笔者根据多年从事变频器应用的实践体会，总结了一些经验，与同仁交流，以期抛砖引玉。

2、 变频器的基本原理和控制方式

2.1、变频器的基本原理

现代的变频器主要采用交（AC）—直(DC)—交(AC)的变换模式，即电网50Hz固定频率的交流电进入变频器，经桥式整流、滤波（储能电容），把交流电转换成直流电，在计算机控制逻辑的控制下，由逆变桥模块再把直流电转换成电压、频率符合要求的交流电,以此拖动交流感应电动机旋转。

变频器输出的交流电是一种脉宽调制矩形波电压，含有谐波成分，对周围的无线电、仪表等产生干扰。调制矩形波电压在交流感应电动机绕组中，形成近似正玄波电流。由于非正玄量谐波的存在，对电动机的磁路、绕组绝缘等有特殊的要求。常见的低压变频器主电路如图（1）

2.2变频器的控制电路及控制方法

变频器控制方式有多种，也是变频器更新换代最具有代表性的部分。随着计算机技术的发展，控制方式已从单一的V/F控制，发展到适应各种负载特性的专用控制模式，即所谓风机水泵专用变频器、电梯专用变频器、矢量（电压矢量、电流矢量）

变频器以及通用变频器等。实际应用中，除了对动态响应要求较高的场合需要用到矢量型变频器外，大量的应用场合也不用刻意考虑专用性。

控制部分内部电路非常复杂，而且还储存有固化的控制程序软件。这些对于应用者来说，只要有一个大概的了解即可，应该掌握的是变频器的应用功能。常见变频器的控制功能电路图及外部接线基本相同，只是接线端子标号和功能的代码不同而已，只要对照使用说明书的说明和接线图，就可互相代换。应用中按控制要求，设置相应的变频器功能参数，配置相应的外部器件和接线，即可实现你的使用目的。

3、变频器应用中常见问题和解决方法

变频器应用的场合环境、拖动的负载性质等不同，使用中不可避免的会出现一些问题，在变频器与电动机的选配上也有一些误区。笔者总结归纳了一些变频器应用中常见问题和解决方法，与同仁共享。

3.1变频器与电动机的选配问题

由于变频器输出电压是PWM调制波，接入电机绕组会产生大量非正玄量谐波，对电动机的磁路、绕组绝缘等有特殊的要求，理论上一般认为要用专用变频电机与变频器配套。但是大量的在用电机均为普通电机，应用变频器就要更换电机，不仅费用高，而且变频电机体积大，很多设备上安装困难。

其实，专用变频电机分两大类，一类是普通变频电机，另一类是矢量变频电机。矢量变频电机不仅变频特性很好，更重要的是其机械、电气动态特性极佳，主要适用于高性能要求的设备拖动，如高速印刷设备、精密机床以及需要高稳定闭环控制的机械装备。普通变频电机与普通电机在磁路、绕组、结构、特性上差别不大，主要考虑的是低速散热问题和绝缘强度寿命，普通电机与变频器配套只要解决这些问题，就可以放心使用。

电机散热问题主要表现在电机低速运行状态。因为普通电机散热能力是按额定转速设计的，低速运行时散热风量降低，同时非正玄量谐波在电机磁厄中涡流损耗增加，使电机过热。解决的办法是将原电机散热风扇拆除，在原来风罩内安装一台轴流风机，轴流风机功率按照电机功率的0.5—1﹪左右，风压、风量尽可能大，以能安装在风罩内即可。同时尽可能降低变频器的载波频率，一般设定为2—3kHz。

绕组绝缘E级就没问题。

变频器选用时，主要考虑负载特性和控制功能。一般情况下选用通用型即可，本人主张以国产变频器为好，一个是国产变频器质量已经很好，高、中、低档次齐全，价格便宜，更主要的是售后服务方便快捷，如森兰、日峰、汇川等品牌变频器厂家售后服务网已经普及到市、县，技术支持完善。进口品牌变频器低挡使用是一种浪费，只有对控制性能要求极高时，或为出口设备配套时，才考虑选用外国变频器。

3.2变频器输入电源接入问题

变频器电源接入如果完全按说明书接线，需要配置断路器、接触器、电抗器或滤波器等较多元件，占用较大的配电柜空间，成本也高。其目的主要是增加控制的灵活性和减少变频器对电网的谐波污染，实际应用中应综合考虑。现在市场上流通的变频器30kw以下的大部分内部已安装了电抗器，30kw以上的变频器体积已经很大，一般单台变频器需要单柜配置，所以外加电抗器也很方便。断路器作为变频器主电路的基本保护是一定要安装的。交流接触器除了控制有特殊要求，最好不用，主要原因是变频器输入端装有容量较大的滤波储能电容，操作人员如果用接触器控制变频器、电动机的启动、停止，会造成变频器的损坏，尤其是频繁启停操作是绝对不允许的。

变频器电源输入线路中也不允许安装漏电断路器、漏电继电器等漏电保护装置，这是因为变频器谐波泄漏电流大大超出漏电保护装置的跳脱电流，接入漏电保护装置变频器是不会稳定工作的。

当变频器的功率较大或变频器功率合计值较大时（超过电源变压器容量1/3），电源变压器低压侧不得装设普通的无功电容补偿装置，尤其是带有功率因数补偿自动投切功能的电容柜必须退出运行，否则不仅容易造成变频器的损坏，而且极易造成低压电网谐振，电容过流过热损坏，低压电网不能稳定运行。如果功率因数达不到0.9以上，补偿电容与电网之间必须串入适当阻抗的电抗器，限制谐振电流。不过根据经验，变频器总容量超过电源容量50%以上时，功率因数不会太低，因为变频器电源输入端表现为容性负载特性。

3.3变频器输出和布线问题

由变频器的工作原理可知，变频器输出电压含有的谐波分量，会辐射到空间干扰无线电通讯、仪表、传感器等弱电线路，变频器接到电机的线缆越长，辐射干扰也越严重，因此，接线要尽量短，而且不要超过50米，能采用屏蔽电缆最好，普通线缆也可以敷设于电缆桥架中或穿入金属套管中，但金属套管不要用导磁的钢管、铁管，金属桥架、金属套管要可靠接地，屏蔽电缆的屏蔽只能单端接地。变频器接至电机的导线截面应比正常截面大一个规格，最好用铜质多股软导线。

变频器应用场合如果对干扰要求严格，建议在变频器的输出端，接入标准滤波器，可以大幅度降低干扰，但不可以采用简单的电容滤波来代替，这样做很危险。