一種保護(hù)變頻器的控制方法

鄭東勝

摘 要：變頻器是電動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)控制中非常重要的一部分，受到各單位的廣泛關(guān)注。在變頻器運(yùn)行過程中，其安全性受諸多因素的影響，如何讓變頻控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行具有重要意義。主要探討了在電源突然斷電后重新上電，如何把風(fēng)機(jī)或者是壓縮機(jī)對(duì)電源電路的沖擊減到最低。在這里介紹一種電源控制保護(hù)電路，為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：變頻器；保護(hù)控制；壓縮機(jī)；實(shí)現(xiàn)方案

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.112

1 變頻器保護(hù)控制系統(tǒng)

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，利用電動(dòng)機(jī)工作電源的頻率改變實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)控制的電氣設(shè)備。我們初步把控制系統(tǒng)分成輸入電源、整流部分、濾波穩(wěn)壓部分、半波采樣電路和控制部件等電路單元。

整流電路的輸入端與交流電源相連，將電源提供的交流電源整流成為直流電源。濾波穩(wěn)壓電路與整流單元的輸出端相連，對(duì)直流電進(jìn)行濾波穩(wěn)壓處理，以輸出直流電供給風(fēng)機(jī)或者是壓縮機(jī)。限流電路對(duì)風(fēng)機(jī)的供電回路的沖擊電流進(jìn)行限制，半波電壓采樣單元與整流單元的輸入端相連，并對(duì)交流電進(jìn)行半波采樣，以獲得電壓采樣值?？刂撇考謩e與限流單元和半波電壓采樣單元相連，并根據(jù)電壓采樣值判斷交流電源異常斷電時(shí)控制限流單元進(jìn)行工作，如圖1所示。

2 變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的保護(hù)功能

變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的保護(hù)主要有過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、缺相保護(hù)、反相保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、接地保護(hù)、短路保護(hù)和超頻保護(hù)等。下面就這幾類保護(hù)方式進(jìn)行簡單的介紹。

2.1 過電壓保護(hù)

變頻器能夠在輸出電壓超過額定電壓的110%～115%時(shí)起保護(hù)停機(jī)作用，能有效防止電動(dòng)機(jī)故障。這就是變頻器的電壓檢測功能所發(fā)揮的作用。變頻器通過調(diào)整輸出電壓，防止風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)超壓運(yùn)行，起到保護(hù)風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的作用。

2.2 欠電壓保護(hù)

變頻器利用電壓自檢功能，對(duì)輸出電壓自動(dòng)調(diào)整，當(dāng)電機(jī)的實(shí)際工作電壓達(dá)不到額定電壓的85%時(shí)，風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)將停止工作，從而有效防止風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)損壞。

2.3 過電流保護(hù)

變頻器利用電流檢測功能，當(dāng)風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的實(shí)際工作電流大于額定值的1.5倍3 s，或者大于額定電流的2倍10 μs時(shí)，風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)停止工作，以防止風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)燒毀。

2.4 缺相保護(hù)

變頻器能夠監(jiān)測輸出電壓，當(dāng)輸出電壓出現(xiàn)缺相故障時(shí)，變頻器發(fā)出警報(bào)，5 min后（此時(shí)間可以由用戶在參數(shù)中設(shè)定）停機(jī)。

2.5 反相保護(hù)

變頻器只能讓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，不能改變風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。只有當(dāng)電氣工作人員改變風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的電源相序時(shí)，才會(huì)使得風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向改變。

2.6 過負(fù)荷保護(hù)

變頻器能有效監(jiān)測風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)工作電流，當(dāng)風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)工作電流大于風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)額定電流的1.2倍1 min時(shí)（反時(shí)限特性），變頻器保護(hù)進(jìn)行停機(jī)。

2.7 接地保護(hù)

發(fā)生缺相（一相或兩相）接地時(shí)，變頻器會(huì)發(fā)出警報(bào)。這是由于變頻器帶有專門的接地保護(hù)電路，通常由接地保護(hù)互感器和繼電器構(gòu)成。

2.8 短路保護(hù)

當(dāng)變頻器輸出發(fā)生短路現(xiàn)象后，必然引起過電流，當(dāng)變頻器檢測到過電流后，在10 μs內(nèi)變頻器保護(hù)停機(jī)。

2.9 超頻保護(hù)

變頻器可調(diào)頻率有一定的范圍，即可調(diào)頻率有最小頻率值和最大頻率值。通過輸出頻率限制范圍實(shí)現(xiàn)超頻保護(hù)作用。

3 變頻器保護(hù)控制方法

目前控制風(fēng)機(jī)或者壓縮機(jī)的電路沒有圖2中的部分電路，例如圖2中的位置3、位置4、位置5的電路。當(dāng)圖2中的位置6的風(fēng)機(jī)或者是壓縮機(jī)突然斷電又突然上電，容易導(dǎo)致前級(jí)電源燒壞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電控部件起火，引起火災(zāi)。增加圖2中位置3、位置4、位置5的電路，能解決風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)異常斷電上電對(duì)電路的破壞問題。在交流輸入整流后，增加一個(gè)半波電壓采樣電路和一個(gè)繼電器控制主回路電源電路，當(dāng)該電路電源突然斷電后又重新上電時(shí)，在E1電解電容上面會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，如圖3所示的高電流位置。此電流非常容易燒壞前面的整流濾波電路，如圖3中的高電壓位置。

通過新增加圖2位置3的電路加以控制，同時(shí)在R1和R2間取一個(gè)DC電壓，設(shè)定采樣電壓值為212 V以上為正常電壓。當(dāng)VacLVP的值小于212 V，并且持續(xù)的時(shí)間達(dá)到10 ms判斷異常，異常時(shí)間持續(xù)10 ms（可以根據(jù)需要設(shè)定），斷開芯片MCU的輸出，即斷開控制的RY1的控制電源，此時(shí)電流全部從R3上面流過。R3此時(shí)發(fā)揮限流作用，使得產(chǎn)生的異常電流就比較小，此時(shí)在E1電解電容上面就不會(huì)形成比較大的沖擊電流，當(dāng)瞬間大電流結(jié)束后，及時(shí)閉合RY1，保證電源穩(wěn)定工作即可。延時(shí)的時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，建議設(shè)為10 s，如圖4所示。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變頻器的使用也將會(huì)越來越廣泛，無論是工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都將會(huì)使用到變頻器。但是變頻器損壞的概率比較高，既有設(shè)計(jì)的問題，也有使用的問題，

還有未考慮到的問題。本文主要是探討了使用中的問題，即風(fēng)機(jī)在突然斷電后立即上電所產(chǎn)生問題的解決方案。通過仿真和實(shí)際應(yīng)用，前級(jí)電源的電流沖擊基本消失，目前該電路方式已經(jīng)開始在一些產(chǎn)品上有所使用，效果非常明顯，值得推廣。

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〔編輯：王霞〕