靳立偉 岳宏偉

【摘 要】變頻器是電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的電氣設(shè)備，同時(shí)也是一種科技含量非常高的電氣設(shè)備，由于使用的時(shí)間較長(zhǎng)，所以變頻器在使用的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障?，F(xiàn)在，在電力系統(tǒng)中，變頻器的使用范圍在不斷的擴(kuò)大，為了更好的保證變頻器在使用過(guò)程中的效果，維修人員要對(duì)變頻器的性能進(jìn)行充分的了解，對(duì)變頻器可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行掌握，一旦出現(xiàn)故障，可以做到在第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行解決，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】變頻器；控制電路；常見(jiàn)故障

科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，使得很多的新型設(shè)備出現(xiàn)，其中一些大型的電子元件和集成電路的出現(xiàn)，就對(duì)交流變頻器的發(fā)展有很大的幫助，變頻器調(diào)速技術(shù)得到了更加完善的發(fā)展，同時(shí)使用效果更加的成熟。使用交流變頻器調(diào)速系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，其中調(diào)速的精度非常高，調(diào)速時(shí)操作比較簡(jiǎn)單，同時(shí)還能做到很好的保護(hù)功能。交流變頻器已經(jīng)在很多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中在電力工業(yè)、冶金企業(yè)和機(jī)械制造業(yè)的使用最多。在變頻器使用的過(guò)程中，一般在使用十年左右就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障，因此變頻器也進(jìn)入到了故障的高發(fā)時(shí)期，為了避免變頻器發(fā)生故障，影響正常的生產(chǎn)，一定要對(duì)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，找到相應(yīng)的解決措施。

1.變頻器概述

變頻器是一種電能控制的裝置，在使用的過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源頻率的轉(zhuǎn)換，電源頻率的轉(zhuǎn)換是為了滿足交流發(fā)電機(jī)變頻調(diào)速的需要，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的所有功能。變頻器在使用中主要通過(guò)電力半導(dǎo)體器件的通斷作用來(lái)進(jìn)行操作。變頻器在使用的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)改變功率因數(shù)、變頻調(diào)速和對(duì)過(guò)載進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)精度的控制。在變頻器運(yùn)行的時(shí)候可以控制電路，主要是對(duì)主電路的控制，將電路中的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在變頻器在進(jìn)行控制的時(shí)候，通常都是需要一個(gè)進(jìn)行大量運(yùn)算的中央控制系統(tǒng)的，它可以進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，對(duì)電流之間復(fù)雜的轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制。

1.1變頻器的工作原理

變頻器是進(jìn)行電力變換的裝置，在使用中是為了向電動(dòng)機(jī)提供調(diào)頻或者是調(diào)壓。變頻器在工作中主要使用的就是主回路。為了更好的區(qū)分變頻器可以將其分為兩類(lèi)。一類(lèi)是電流型的變頻器，這種變頻器的直流回路濾波為電感，在工作中可以將電源流從直流轉(zhuǎn)換為交流，在這種變頻器中主要由三部分組成，分別是逆變器、整流器和平波回路。另一類(lèi)是電壓型的變頻器，這種變頻器的直流回路濾波是電容，在運(yùn)行的過(guò)程中可以將電壓源從直流轉(zhuǎn)換為交流。

1.2變頻器的主要作用

使用變頻器就是為了保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全，變頻器在使用可以起到以下幾點(diǎn)作用。首先，變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)節(jié)能的作用，在電網(wǎng)運(yùn)行中，異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的過(guò)程中會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊，它在啟動(dòng)的過(guò)程中會(huì)將電網(wǎng)的容量提高，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)較大的電流和振動(dòng)，這就非常容易導(dǎo)致閥門(mén)和擋板出現(xiàn)損壞，從而導(dǎo)致電網(wǎng)中的設(shè)備和電路的使用時(shí)間減少。在使用了變頻器以后，它自身的軟啟動(dòng)功能可以將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，避免出現(xiàn)大量電流的情況，這樣就會(huì)降低啟動(dòng)過(guò)程對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)還能減輕供電的容量，保護(hù)設(shè)備和電路不會(huì)受到影響，這樣做即使一種節(jié)能的措施，又是一種降低維修費(fèi)用的做法。其次，變頻器可以降低電網(wǎng)中的無(wú)功損耗。電網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中，損耗是一種非常普遍的現(xiàn)象。無(wú)功損耗不僅會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)電能，同時(shí)還會(huì)影響設(shè)備的使用效率。在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)功功率是影響功率的重要因素，無(wú)功功率的增加，不但會(huì)導(dǎo)致線損情況的增加，還會(huì)影響電網(wǎng)中有功功率，使其出現(xiàn)下降的情況。在使用了變頻器以后，對(duì)電網(wǎng)中出現(xiàn)無(wú)功損耗的情況明顯的降低了，同時(shí)還提高了電網(wǎng)中的有功功率，在電網(wǎng)運(yùn)行中，線損的情況也降低了，電能浪費(fèi)的情況也減少了。

2.變頻器常見(jiàn)故障及解決措施

2.1變頻器干擾的主要類(lèi)型及抗干擾方法

首先是靜電感應(yīng)的干擾。此種類(lèi)型的干擾主要是指由電氣回路中產(chǎn)生的磁通量變化在電網(wǎng)的電纜中感應(yīng)出的電勢(shì)。這種干擾的強(qiáng)度大小取決于磁通量的大小、閉環(huán)面積等?？垢蓴_的方法是盡量減小干擾源電纜中的磁通量。 其次是靜電耦合。這種干擾主要是指電氣回路的靜電容耦合在控制電纜中產(chǎn)生的電勢(shì)。較為有效地解決方法為增大距離，當(dāng)距離達(dá)到導(dǎo)體直徑的40倍以上時(shí)，則基本不會(huì)出現(xiàn)干擾，還可以采用在電纜間安裝屏蔽導(dǎo)體，并將其安全接地。再次是接地干擾。這種干擾一般是指由信號(hào)或機(jī)體接地產(chǎn)生的干擾。對(duì)于電流回路及弱電壓而言，一旦接地不合理便會(huì)引發(fā)干擾，如當(dāng)接地點(diǎn)為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，此時(shí)的接地位置會(huì)形成電位差，進(jìn)而產(chǎn)生干擾。解決措施為可將預(yù)先給定好速度的控制電纜取其中一點(diǎn)進(jìn)行接地，由該點(diǎn)引出的接地線不作信號(hào)的通路使用，可在變頻器側(cè)進(jìn)行控制電纜的接地，并采用專(zhuān)設(shè)的接地端子，不得與其它接地端子共用。最后是接觸不良。這種干擾類(lèi)型較為常見(jiàn)，其主要形成原因是變頻器控制電纜的繼電保護(hù)器觸電以及電接點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致的，由于接觸不良致使電阻發(fā)生變化，進(jìn)而在電纜中形成干擾。對(duì)于此類(lèi)干擾的解決方法比較簡(jiǎn)單，可通過(guò)提高電器元件的等級(jí)或是將觸點(diǎn)進(jìn)行并聯(lián)即可，同時(shí)應(yīng)定期對(duì)連接點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)加固，防止其出現(xiàn)接觸不良。

2.2變頻器常見(jiàn)故障及處理措施

首先是變頻器主回路故障，這種故障主要是由于電解電容器件的故障導(dǎo)致的。電解電容器件的使用壽命通常是由其使用的內(nèi)部溫度和其承受的直流電壓所決定的。在進(jìn)行變頻器的主回路設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般對(duì)電容器的型號(hào)都是進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的分析后才決定的，這樣就使得影響其壽命的主要因素就是溫度。一旦溫度過(guò)高就會(huì)導(dǎo)致電容器出現(xiàn)故障。解決這種故障的可以通過(guò)采取一定的技術(shù)措施來(lái)降低主回路上的電流，使得電容器件的使用壽命增加，也可以對(duì)安裝的溫度環(huán)境進(jìn)行控制，找到最適宜的溫度后再進(jìn)行安裝，以此來(lái)確保內(nèi)部的溫度是穩(wěn)定的。其次是控制回路故障，這種故障出現(xiàn)的原因是變頻器控制回路中的IPM電路板上的緩沖電容器以及電源上的平滑電容器，它們都是影響變頻器使用壽命的主要因素。由于在控制回路中通過(guò)的脈沖電流是固定不變的，與主回路負(fù)載的影響無(wú)直接關(guān)系，所以決定其使用壽命的因素是通電時(shí)間及內(nèi)部溫度。電容器一般都是被焊接在電路板上的，若是相對(duì)靜電容量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量是十分困難的，因此，可按照具體的使用時(shí)間及其所在環(huán)境的溫度來(lái)對(duì)電容器的使用壽命加以推算；此時(shí)可通過(guò)對(duì)電源電路板進(jìn)行觀察，便可發(fā)現(xiàn)故障的原因，然后采取相應(yīng)的措施處理即可。最后是冷卻系統(tǒng)故障。變頻器的冷卻系統(tǒng)主要由冷卻風(fēng)扇和散熱片兩部分構(gòu)成。為了起到冷卻的效果，冷卻風(fēng)扇必須持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其使用壽命一般都比較短。冷卻風(fēng)扇即將達(dá)到使用壽命時(shí)，其會(huì)出現(xiàn)噪聲增加、振動(dòng)等現(xiàn)象，直至最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦冷卻風(fēng)扇停止工作，逆變模塊則無(wú)法進(jìn)行散熱，最終結(jié)果會(huì)使變頻器出現(xiàn)跳閘。解決措施為定期對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行檢查，并每隔2-3年對(duì)風(fēng)扇更換一次。

3.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，變頻器具有可靠性高、節(jié)能等諸多特點(diǎn)，但在實(shí)際使用過(guò)程中，必須對(duì)各種常見(jiàn)干擾故障進(jìn)行認(rèn)真分析，并采取相應(yīng)的措施加以處理，以此來(lái)確保變頻器的使用效果。為了能夠更好地使用變頻器，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分了解并掌握變頻器的結(jié)構(gòu)原理，并熟知其常見(jiàn)的干擾故障及解決措施。只有這樣，才能使變頻器起到應(yīng)有的作用。

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