浅析变频器的应用

摘要　介绍变频器的调速原理、调速方法与过去的滑差调速、变极调速、直流调速相比之下的优点，对由于受到使用环境、使用年限以及人为操作上的因素，变频器出现一些如过电流、欠压、短路等常见的故障作出相应的处理方法。

关键词　变频器　调速原理　调速方法　优点常见故障与对策

引言

随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域，变频器的优点也越来越明显。但由于受到使用环境、使用年限以及人为操作上的一些因素，变频器的使用寿命大为降低，同时在使用中也出现了各种各样的故障。下面就变频器的调速原理、调速方法、优点和一些常见故障及对策和大家做一个简要的探讨。

1　变频器的调速原理

交流异步电动机的转速计算公式为：

n=60f(1－s)／p

由公式知，改变电源的频率时，因同步转速n与频率f成正比变化，故异步电动机的转速n也随之改变。可见变频器调速是利用电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的。

2　变频器的调速方法

变频器是用静止变频装置(晶闸管)构成变频电源对异步电动机进行调速，它采用间接变换方式(交一直一交变频)把交流电通过整流器变成直流电，再用逆变器将直流电变为频率可调整的交流电供给异步电动机。如下图：

AC／f1――整流器-DC――逆变器――AC／F2

3　变频器的优点

3.1节约能源[举例：在泵、鼓风机和引风机的使用中，由公式n=60f(1－s)／p知转速与电源频率成正比，即改变电源频率就可以改变电动机的转速。理论上，流量(风量)与转速的一次方成正比，水压(或风压)与转速的平方成正比，所以轴功率与转速的三次方成正比。可见，与调节阀门相比，调节转速具有十分明显的节能效果。

3.2减少启动时对电网的冲击(无变频器启动时启动电流是电动机额定电流的5～7倍)。

3.3减低噪声，实现电动机的软启动和自由停车。

3.4运行方便、准确，减少了员工的劳动强度。

3.5延长了设备的使用寿命，减少了设备的维护量和维护费用。

3.6在泵的使用上消除了泵的喘振现象，使泵处于最佳运行工况状态。

4　变频器的静态测试结果来判断故障

一般通用型变频器大致包括以下几个部分(1)整流电路(2)直流中间电路(3)逆变电路(4)控制电路。我们可以对变频器不使用时做一个测试，测试主要是针对整流电路，直流中间电路和逆变电路部分的大功率晶体管(功率模块)，主要工具是万用表。整流电路部分是测试整流二极管的正反向来判断它的好坏，当然我们还可以用耐压表来测试。直流中间回路主要测量滤波电容的容量和耐压值，我们也可以从观察电容上的安全阀是否裂开，有无漏液等来判断它的好坏，功率模块的好坏判断主要是对功率模块内的续流二极管的判断。对于IGBT模块我们还需判断在有触发电压的情况下能否导通和关断。

5　通过变频器的显示来判断故障点的所在

5.1过电流故障

过电流故障是变频器里面最常见的故障。我们首先要排除由于元器件的参数问题而导致的故障。例如过电流能力，加速时间过短都有可能导致过电流的产生。然后我们判断是否电流检测回路出现了问题。我们有时会看到变频器在不接电动机通上电源的时候面板也会有电流显示。电流是来自于哪里呢?这时就需要测试一下它的3个霍尔传感器，为确定那一相传感器损坏，我们可以每拆一相传感器的时候开一次机，看是否会有过流显示，经过这样的试验后基本能排除过电流故障。

5.2过电压故障

我们首先要排除由于元器件的参数问题而导致的故障。例如减速时间过短，以及由于再生负载而导致的过压等，然后我们可以看一下输入电压是否高出额定电压很多，最后我们可以看一下电压检测回路是否出现了故障，一般的电压检测回路的采样电压，都是中间直流回路的电压。它由直流回路取样后(550V左右的直流)通过阻值较大的电阻降压后再由光耦合进行隔离，当电压超过一定值时，显示过电压的标示符号，我们可以看一下电阻是否因氧化而变值，光耦合回路是否有短路现象等。

5.3欠电压

我们首先可以看一下输入电压是否有问题，然后看一下电压检测电路，故障判断和过电压故障判断相同。

5.4快速熔断器故障

在现行推出的变频器大多推出了快速熔断器故障检测功能。特别是大功率变频器，它主要是对快速熔断器前面和后面的电压进行采样检测，当快速熔断器损坏以后必然会出现快速熔断器一端没有电压，此时隔离光耦合动作，出现熔断报警。更换快速熔断器就应该能解决问题。特别应该注意的是在更换快速熔断器前必须判断主回路有无问题。

5.5过热

引起过热的主要原因是变频器内部散热不好。我们可以检查散热风扇出现故障或通风通道出现了堵塞问题。

5.6短路故障

我们可以检测一下变频器内部是否有短路现象。我们检测一下内部线路，可能不一定有短路现象，此时我们可以检测一下功率模块有可能出现了故障，在驱动电路正常的情况下，更换功率模块，应该能修复机器。