變頻器控制回路抗干擾措施及調(diào)試故障處理

趙宏超

摘 要 本文探究了變頻器的構(gòu)成、與PLC的接口、控制回路產(chǎn)生干擾的原因以及抗干擾措施，同時分析了調(diào)試變頻器過程容易產(chǎn)生的幾種常見故障及處理對策和方法。

關(guān)鍵詞 變頻器 控制回路 抗干擾 調(diào)試變頻器 故障分析

現(xiàn)代建設(shè)中的工業(yè)生產(chǎn)都在廣泛應(yīng)用變頻器。因此，全面、正確地了解變頻器的結(jié)構(gòu)、控制回路的組成、抗干擾措施及常見故障，對于現(xiàn)場操作人員和維修人員具有非常重要的意義。

一、簡介變頻器的構(gòu)成及其與PLC的接口部分

通用變頻器的主回路包括整流部分、直流環(huán)節(jié)、逆變部分、制動和回饋環(huán)節(jié)等。整流部分通常又被稱為電網(wǎng)側(cè)交流部分，把三相或單相交流電整流成直流電。直流環(huán)節(jié)，由于逆變器的負(fù)載是異步電動機，屬于感性負(fù)載，因此在中間直流環(huán)節(jié)部分與電動機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量的交換—般都需要中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件來緩沖。逆變部分通常又被稱為負(fù)載側(cè)交流部分，它通過不通的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)逆變元件的規(guī)律性關(guān)斷和導(dǎo)通，從而得到任意頻率的三相交流電輸出。制動和回饋環(huán)節(jié)，由于制動形成的再生能量在電動機側(cè)聚集到變頻器的直流環(huán)節(jié)形成直流母線電壓的升高，需要及時通過制動環(huán)節(jié)將能量以熱能形式釋放或者通過回饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換到交流電網(wǎng)中去。變頻器控制系統(tǒng)最重要的就是接口音盼。根據(jù)不同的信號連接，其接口部分也有相應(yīng)的改變。接口部分主要有以下幾個類型，即開關(guān)指令信號的輸入、模擬量信號的輸入、RS-485通訊方式。

二、分析變頻器控制回路產(chǎn)生干擾的幾種主要原因

（一）變頻器本身產(chǎn)生的干擾

變頻器輸入和輸出電流中具有高次諧波成分，這是變頻器產(chǎn)生干擾信號的根本原因。變頻器的輸入電流中的高次諧波成分除了影響功率因數(shù)外，也可能對其他設(shè)備形成干擾。

（二）電路傳播方式

a通過電網(wǎng)傳播是變頻器輸入電流干擾信號的主要傳播方式。b通過漏電流傳播是變頻器輸出側(cè)電流干擾信號的主要傳播方式。

（三）感應(yīng)耦合方式

當(dāng)變頻器的輸入或輸出電路與其他設(shè)備的電路挨得很近時，變頻器的高次諧波信號將通過感應(yīng)的方式耦合到其他設(shè)備中去。

三、關(guān)于抗干擾的幾種主要措施

（一）對線路進行屏蔽

屏蔽的主要作用是吸收和削弱高頻電磁場。屏蔽的主要方式有：變頻器到電機之間的電纜，應(yīng)盡量穿入金屬管，金屬管應(yīng)接地。動力電纜選擇以夠用為主，如果量太大，將會加大干擾信號，導(dǎo)致變頻器保護誤動作?？刂齐娐返钠帘沃饕欠乐雇鈦淼母蓴_信號竄入控制電路，常用的方法是采用屏蔽線。

（二）隔離干擾信號

隔離技術(shù)主要用于把已經(jīng)竄入線路的干擾信號阻隔掉，主要的方式有：第一，電源隔離。對于一些耗電量小的儀表設(shè)備，其電源可通過隔離變壓器和電網(wǎng)進行隔離，以防止入電網(wǎng)的干擾信號進入儀器。第二，信號隔離。信號隔離是設(shè)法使已經(jīng)竄入控制線的干擾信號不進入儀器，隔離器件是采用線性光電耦合管。

（三）準(zhǔn)確接地

設(shè)備接地的主要目的是安全，但一些具有高頻干擾信號的設(shè)備，也具有把高頻干擾信號引入大地的功能，接地時，應(yīng)注意以下幾點：第一，接地線應(yīng)盡量粗—些，接地點應(yīng)盡量靠近變頻器。第二，接地線應(yīng)盡量遠離電源線。第三，變頻器所用的接地線，必須和其他設(shè)備的接地線分開，必須避免把所有設(shè)備的接地線連接在—起后再接地。第四，變頻器的接地端子不能和電源的“零線”相接。

四、對變頻器調(diào)試中容易出現(xiàn)的各種故障的分析

（一）參數(shù)設(shè)置故障

變頻器在使用中是否滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要。如果參數(shù)設(shè)置得不正確，則會導(dǎo)致變頻器不能正常工作。參數(shù)設(shè)置：常用的變頻器在出廠時，廠家對每一個參數(shù)均有一個默認(rèn)值。這些參數(shù)被稱為工程值。但在實際工作中，以面板操作并不能滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的需要，因此用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)進行設(shè)置。第一，確認(rèn)電動機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電動機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率。第二，變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、PID控制或其他方式。第三，設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇，可以采用面板、外部端子及通訊方式等幾種。第四，給定信號的選擇，—般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，即面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定。第五，參數(shù)設(shè)置類故障的處理。一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障，變頻器就不能正常運行，—般可以根據(jù)說明書進行參數(shù)的修改。如果不行，則最好把所有的參數(shù)恢復(fù)到出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置。

（二）過壓類故障

變頻器的過壓集中表現(xiàn)在直流母線的直流電壓上。正常情況下，變頻器直流電壓為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=135U線=513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至760V左右時，變頻器過電壓保護動作。變頻器都有—個正常的工作電壓范圍。當(dāng)電壓超過這個范圍時，很可能損壞變頻器。常見的過電壓有兩類：一種是輸入交流電源過壓。這種情況是指輸入電壓超過正常范圍，一般反映在節(jié)假日負(fù)載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時最好斷開電源，檢查并處理。另一種是發(fā)電類過電壓。這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電動機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元，有兩種情況可以引起這一故障。第一，當(dāng)變頻器拖動大慣性負(fù)載時，其減速時間往往會設(shè)置得比較小。在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，變頻器直流回路電壓升高，超出保護值，出現(xiàn)故障。第二，多個電動機拖動同—個負(fù)載時，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負(fù)載為例，當(dāng)一臺電動機的實際轉(zhuǎn)速大于另一臺電動機的同步轉(zhuǎn)速時，則轉(zhuǎn)速高的電動機處于電動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速低的電動機處于發(fā)電狀態(tài)，這就會引起過電壓故障。

（三）過流故障

過流故障可分為加速、減速、恒速過流，產(chǎn)生的原因可能是變頻器的加減速時間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均及輸出短路等。這時，一般可通過延長加減速時間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動元件、進行負(fù)荷分配設(shè)計及對線路進行檢查來處理。如果斷開負(fù)載變頻器還有過流故障，則說明變頻器逆變電路已壞，需要更換變頻器。

（四）過載故障

過載故障包括變頻過載和電動機過載，產(chǎn)生的原因可能是加速時間太短、直流制動量過大、電網(wǎng)電壓太低及負(fù)載過重等。一般可通過延長加速時間、延長制動時間及檢查電網(wǎng)電壓等來處理。負(fù)載過重，所選的電動機和變頻器不能拖動該負(fù)載，也可能是由機械潤滑不好引起。如為前者，則必須更換大功率的電動機和變頻器。如為后者，則要對生產(chǎn)機械進行檢修。

（五）其他故障

第一，欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。第二，溫度過高：如電動機有溫度檢測裝置，則檢查電動機的散熱情況；如變頻器溫度過高，則檢查變頻器的通風(fēng)情況。

隨著科技的進步和現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，變頻器的調(diào)速范圍和調(diào)速性能在不斷提高，已經(jīng)應(yīng)用到了工業(yè)的方方面面。因此，科學(xué)而又全面地掌握變頻器的工作原理，正確使用變頻器，了解常見故障的處理方法，對于現(xiàn)場的操作人員和檢修人員是非常有意義的。

（作者單位為吉林市園林管理處）