一、變頻器的簡(jiǎn)單介紹

變頻器是把工頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行的設(shè)備。

1. 變頻器的基本結(jié)構(gòu)

2. 其中各個(gè)電路的作用

a. 控制電路

控制電路完成對(duì)主電路的控制。它將信號(hào)傳給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)接受來(lái)自這些部分的信號(hào)。變頻器都是由控制電路利用信號(hào)來(lái)開(kāi)關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件，這是所有變頻器的共同點(diǎn)。

b. 整流器

整流器與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動(dòng)的支流電壓。整流電路將交流電變換成直流電（交—直變換）。

c. 中間電路

直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波。將整流電壓變換成支流電流；使脈動(dòng)的支流電壓變得穩(wěn)定平滑，供逆變器使用；將整流后固定的支流電壓變換成可變的交流電壓。

d. 逆變器

逆變器產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)電壓的頻率，逆變電路將直流電再逆變成交流電（直—交變換）。

二、變頻器在生產(chǎn)中的應(yīng)用（以富士G7變頻器為例）

1. 變頻器的控制原理（見(jiàn)圖2）

變頻調(diào)速裝置電路由空氣開(kāi)關(guān)QF2，交流接觸器KM1和變頻器U1組成，由安裝在電氣控制柜面板上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)按鈕S1，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕S2；或安裝在現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱上啟動(dòng)按鈕和停止按鈕；以及DCS控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止按鈕來(lái)控制U1的運(yùn)行。 

啟動(dòng)U1時(shí)必須先閉合QF1和QF2，以及控制回路上的QF12（見(jiàn)圖3）：

（1）電動(dòng)機(jī)上PTC1處于得電狀態(tài)，用于電動(dòng)超溫保護(hù)；

（2）電氣控制柜面板上的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕S2置于啟動(dòng)位置，空氣開(kāi)關(guān)QF2得電時(shí)，其聯(lián)動(dòng)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使得交流接觸器KM1得電；則KM1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，變頻器處于受電狀態(tài)；

（3）此時(shí)按下DCS系統(tǒng)畫面上的啟動(dòng)按鈕或現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱上的啟動(dòng)按鈕，則K1得電，同樣，K1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；這樣，變頻器處于運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)K1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合將DCS啟動(dòng)按鈕或現(xiàn)場(chǎng)的啟動(dòng)按鈕進(jìn)行自保。

2. 變頻器頻率調(diào)節(jié)回路（見(jiàn)圖2、圖4）

（1）QF11閉合，通過(guò)交—直流電源轉(zhuǎn)換，提供24V電源分別供給“電壓U/電流I”和“電流I/電流I”轉(zhuǎn)換器。DCS系統(tǒng)畫面上以0～100%的信號(hào)，控制系統(tǒng)通過(guò)模擬輸出卡FM151輸出4～20mA電流信號(hào)，以及“電流I/電流I”轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換為變頻器提供適當(dāng)?shù)碾娏餍盘?hào)，作為變頻器的模擬輸入端（AM、AC）的輸入。

（2）變頻器經(jīng)過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換，其模擬量輸出端（FM、AC）的輸出信號(hào)通過(guò)“電壓U/電流I”轉(zhuǎn)換器變換成相應(yīng)的4～20mA電流信號(hào)；通過(guò)DCS控制系統(tǒng)模擬輸入卡FM148A在DCS系統(tǒng)畫面上顯示變頻器的運(yùn)行頻率百分?jǐn)?shù)（%），可對(duì)應(yīng)計(jì)算頻率值。目前DCS系統(tǒng)的組態(tài)軟件功能已經(jīng)十分強(qiáng)大，通過(guò)DCS程序組態(tài)，可直接在畫面上顯示變頻器的運(yùn)行頻率。

3. 變頻器應(yīng)用擴(kuò)展

通常為了生產(chǎn)安全，在變頻器回路上均加一旁路接觸器KM2；如果KM1或變頻器本身發(fā)生故障時(shí)保證電動(dòng)機(jī)仍能正常運(yùn)行。也可通過(guò)變頻器的外接頻率給定端提供10V電源（A1，A3）和4～20mA電流信號(hào)（A1，A2），通過(guò)電壓或電流信號(hào)的大小變化來(lái)控制變頻器的頻率變化。

三、變頻器常見(jiàn)故障的分析與處理

造成變頻器故障的原因不外乎外部干擾與內(nèi)部本身故障。外因包括外部的電磁感應(yīng)干擾，安裝環(huán)境惡劣，電源出現(xiàn)缺相、低電壓、停電的異常狀況，以及雷擊形成的感應(yīng)雷電等。

1. 過(guò)流故障（OC）

過(guò)流故障可分為加速、減速、恒速過(guò)電流。其可能是由于變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時(shí)，一般可通過(guò)延長(zhǎng)加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開(kāi)負(fù)載變頻器還是過(guò)流故障，說(shuō)明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。 

如果無(wú)這些現(xiàn)象，可能是誤報(bào)警，按復(fù)位鍵后重新運(yùn)行，看是否還出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。

2. 過(guò)載保護(hù)（OL）

過(guò)載故障包括變頻器過(guò)載和電動(dòng)機(jī)過(guò)載。其可能是加速時(shí)間太短，直流制動(dòng)量過(guò)大、電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過(guò)重等原因引起的。一般可通過(guò)延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等來(lái)解決。負(fù)載過(guò)重，所選的電動(dòng)機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電動(dòng)機(jī)和變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。 

此外，還可通過(guò)檢查電動(dòng)機(jī)溫度是否正常，三相電壓是否平衡：不平衡則檢查變頻器的輸出，平衡則考慮變頻器的U/f曲線設(shè)置不當(dāng)或電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置有問(wèn)題。

3. 過(guò)熱保護(hù)（OH）

唯一的解決辦法是通風(fēng)。

4. 過(guò)壓故障（OU）

變頻器的過(guò)電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。變頻器出現(xiàn)過(guò)壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測(cè)器動(dòng)作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開(kāi)變頻器電源1min左右，再合上電源，即可復(fù)位；另一種情況是變頻器驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載，就出現(xiàn)過(guò)壓現(xiàn)象，對(duì)于這種故障，一是將減速時(shí)間參數(shù)設(shè)置長(zhǎng)些或增大制動(dòng)電阻或增加制動(dòng)單元；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車。 

5. 其他故障

參數(shù)設(shè)置類故障：一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運(yùn)行，一般可根據(jù)說(shuō)明書進(jìn)行修改參數(shù)。如果以上不行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值，對(duì)于每一個(gè)公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不相同。有一鍵恢復(fù)的，也有一步一步重新設(shè)置的?？偟膩?lái)說(shuō)，越是先進(jìn)的變頻器，其恢復(fù)參數(shù)的功能越是方便快捷。

此外還有欠電壓（LU）、溫度過(guò)高、硬件故障、通信故障等現(xiàn)象。

四、結(jié)束語(yǔ)

變頻器的應(yīng)用范圍很廣，雖然在實(shí)際使用過(guò)程中變頻器故障率非常低，但是要想在生產(chǎn)中利用好、使用好變頻器、熟悉變頻器的結(jié)構(gòu)原理、了解其常見(jiàn)故障。對(duì)技術(shù)人員特別是與之相關(guān)聯(lián)的儀表自控人員，更有利于自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。在滿足工藝的前提下，合理有效配置變頻系統(tǒng)，才能使設(shè)備發(fā)揮更大的效率。