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简介： 变频器利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换另频率电能控制装置。我们现使用变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），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、电压均控制交流电源以供给电动机。变频器电路般由整流、中间直流环节、逆变和控制4部分组成。整流部分三相桥式控整流器，逆变部分IGBT三相桥式逆变器，且输出PWM波形，中间直流环节滤波、直流储能和缓冲无功功率。

变频器利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换另频率电能控制装置。我们现使用变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），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、电压均控制交流电源以供给电动机。变频器电路般由整流、中间直流环节、逆变和控制4部分组成。整流部分三相桥式控整流器，逆变部分IGBT三相桥式逆变器，且输出PWM波形，中间直流环节滤波、直流储能和缓冲无功功率。

变频器选型：

变频器选型时要确定以下几点：

1) 采用变频目；恒压控制或恒流控制等。

2) 变频器负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载性能曲线，性能曲线决定应用时方式方法。

3) 变频器与负载匹配问题；

I.电压匹配；变频器额定电压与负载额定电压相符。

II. 电流匹配；普通离心泵，变频器额定电流与电机额定电流相符。对于特殊负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。

III.转矩匹配；这种情况恒转矩负载或减速装置时能发生。

4) 使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机变频器选型，其容量要稍大于普通电机选型。

5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对耦合电容影响，避免变频器出力足，所以这样情况下，变频器容量要放大档或者变频器输出端安装输出电抗器。

6) 对于些特殊应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器降容，变频器容量要放大挡。

变频器控制原理图设计：

1) 首先确认变频器安装环境；

I.工作温度。变频器内部大功率电子元件，极易受到工作温度影响，产品般要求0～55℃，但保证工作安全、靠，使用时应考虑留余，最好控制40℃以下。控制箱中，变频器般应安装箱体上部，并严格遵守产品说明书中安装要求，绝对允许把发热元件或易发热元件紧靠变频器底部安装。

II. 环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至能引发短路事故。必要时，必须箱中增加干燥剂和加热器。水处理间，般水汽都比较重，如果温度变化大话，这问题会比较突出。

III.腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，仅会腐蚀元器件引线、印刷电路板等，且还会加速塑料器件老化，降低绝缘性能。

IV. 振动和冲击。装变频器控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触良。淮安热电就出现这样问题。这时除提高控制柜机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动元器件。设备运行段时间后，应对其进行检查和维护。

V. 电磁波干扰。变频器工作中由于整流和变频，周围产生很多干扰电磁波，这些高频电磁波对附近仪表、仪器定干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表干扰。所元器件均应靠接，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接。如果处理好电磁干扰，往往会使整系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。

2) 变频器和电机距离确定电缆和布线方法；

I.变频器和电机距离应该尽量短。这样减小电缆对电容，减少干扰发射源。

II. 控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。

III.电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化产生电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽能使它们按90度角交叉。与变频器关模拟量信号线与主回路线分开走线，即使控制柜中也要如此。

IV. 与变频器关模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽三芯电缆（其规格要比普通电机电缆大档）或遵从变频器用户手册。

3) 变频器控制原理图；

I.主回路：电抗器作用防止变频器产生高次谐波通过电源输入回路返回到电网从影响其他受电设备，需要根据变频器容量大小来决定否需要加电抗器；滤波器安装变频器输出端，减少变频器输出高次谐波，当变频器到电机距离较远时，应该安装滤波器。虽然变频器本身各种保护功能，但缺相保护却并完美，断路器主回路中起到过载，缺相等保护，选型时按照变频器容量进行选择。以用变频器本身过载保护代替热继电器。

II. 控制回路：具工频变频手动切换，以便变频出现故障时以手动切工频运行，因输出端能加电压，固工频和变频要互锁。

4) 变频器接；

变频器正确接提高系统稳定性，抑制噪声能力重要手段。变频器接端子接电阻越小越好，接导线截面小于4mm，长度超过5m。变频器接应和动力设备接点分开，能共。信号线屏蔽层端接到变频器接端，另端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。

变频器控制柜设计：

变频器应该安装控制柜内部，控制柜设计时要注意以下问题

1) 散热问题：变频器发热由内部损耗产生。变频器中各部分损耗中主要以主电路主，约占98%，控制电路占2%。保证变频器正常靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器内装风扇将变频器箱体内部散热带走，若风扇能正常工作，应立即停止变频器运行；大功率变频器还需要控制柜上加风扇，控制柜风道要设计合理，所进风口要设置防尘网，排风通畅，避免柜中形成涡流，固定位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书通风量来选择匹配风扇，风扇安装要注意防震问题。

2) 电磁干扰问题：

I.变频器工作中由于整流和变频，周围产生很多干扰电磁波，这些高频电磁波对附近仪表、仪器定干扰，且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整供电网络，从影响其他仪表。如果变频器功率很大占整系统25%以上，需要考虑控制电源抗干扰措施。

II.当系统中高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变频器本身会因干扰出现保护，则考虑整系统电源质量问题。

3) 防护问题需要注意以下几点：

I.防水防结露：如果变频器放现场，需要注意变频器柜上方管道法兰或其他漏点，变频器附近能喷溅水流，总之现场柜体防护等级要IP43以上。

II. 防尘：所进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计拆卸式，以方便清理，维护。防尘网网格根据现场具体情况确定，防尘网四周与控制柜结合处要处理严密。

III.防腐蚀性气体：化工行业这种情况比较多见，此时以将变频柜放控制室中。

变频器接线规范：

信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，减少模拟量受来自变频器和其它设备干扰，请将控制变频器信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应30cm以上。即使控制柜内，同样要保持这样接线规范。该信号与变频器之间控制回路线最长得超过50m。

信号线与动力线必须分别放置同金属管道或者金属软管内部：连接PLC和变频器信号线如果放置金属管道内，极易受到变频器和外部设备干扰；同时由于变频器无内置电抗器，所以变频器输入和输出级动力线对外部会产生极强干扰，因此放置信号线金属管或金属软管直要延伸到变频器控制端子处，以保证信号线与动力线彻底分开。

1) 模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格0.75mm2。接线时定要注意，电缆剥线要尽能短（5-7mm左右），同时对剥线以后屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。

2) 提高接线简易性和靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。

变频器运行和相关参数设置：

变频器设定参数多，每参数均定选择范围，使用中常常遇到因别参数设置当，导致变频器能正常工作现象。

控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。

最低运行频率：即电机运行最小转速，电机低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行低转速下，会导致电机烧毁。且低速时，其电缆中电流也会增大，也会导致电缆发热。

最高运行频率：般变频器最大频率到60Hz，甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承能长时间超额定转速运行，电机转子否能承受这样离心力。

载波频率：载波频率设置越高其高次谐波分量越大，这和电缆长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素密切相关。

电机参数：变频器参数中设定电机功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数以从电机铭牌中直接得到。

跳频：某频率点上，能会发生共振现象，特别整装置比较高时；控制压缩机时，要避免压缩机喘振点。

常见故障分析：

1) 过流故障：过流故障分加速、减速、恒速过电流。其能由于变频器加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配均，输出短路等原因引起。这时般通过延长加减速时间、减少负荷突变、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过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。

2) 过载故障：过载故障包括变频过载和电机过载。其能加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起。般通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选电机和变频器能拖动该负载，也能由于机械润滑好引起。如前者则必须更换大功率电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

3) 欠压：说明变频器电源输入部分问题，需检查后才以运行。

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