變頻器的控制回路

變頻器控制回路的抗干擾措施由于主回路的非線性(進行開關(guān)動作)，變頻器本身就是諧波干擾源，而其周邊控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其他裝置產(chǎn)生的干擾，造成變頻器自身和周邊設(shè)備無法正常的工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。變頻器的基本控制回路變頻器同外部進行信號交流的基本回路有模擬與數(shù)字兩種：①4?20mA電流信號回路(模擬)；1?5V/0?5V電壓信號回路(模擬)。②開關(guān)信號回路，變頻器的開停指令、正反轉(zhuǎn)指令等(數(shù)字)。外部控制指令信號通過上述基本回路導(dǎo)入變頻器，同時干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢，以控制電纜為媒體入侵變頻器。干擾的基本類型及抗干擾措施⑴靜電耦合干擾：指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合，在電纜中產(chǎn)生的電勢。措施：加大與干擾源電纜的距離，達到導(dǎo)體直徑40倍以上時，干擾程度就不大明顯。在兩電纜間設(shè)置屏蔽導(dǎo)體，再將屏蔽導(dǎo)體接地。(2)靜電感應(yīng)干擾：指周圍電氣回路產(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應(yīng)出的電勢。干擾的大小取決干擾源電纜產(chǎn)生的磁通大小，控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾電纜與控制電纜間的相對角度。措施：一般將控制電纜與主回路電纜或其他動力電纜分離鋪設(shè)，分離距離通常在30cm以上(最低為10cm)，分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設(shè)。將控制導(dǎo)體絞合間距越小，鋪設(shè)的路線越短，抗干擾效果越好。⑶電波干擾：指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產(chǎn)生電勢。措施：同(1)和(2)所述。必要時將變頻器放入鐵箱內(nèi)進行電波屏蔽，屏蔽用鐵箱要接地。接觸不良干擾：指變頻器控制電纜的電接點及繼電器接觸不良，電阻發(fā)生變化在電纜中產(chǎn)生的干擾。措施：對繼電器采用并聯(lián)觸點或鍍金觸點繼電器或選用密封式繼電器。對電纜應(yīng)定期做擰緊加固處理。電源線傳導(dǎo)干擾：指各種電氣設(shè)備從同一電源系統(tǒng)獲得供電時，由其他設(shè)備在電源系統(tǒng)直接產(chǎn)生電勢。措施：變頻器的控制電源由另外系統(tǒng)供電，在控制電源的輸入側(cè)裝設(shè)線路濾波器或隔離變壓器，且屏蔽接地。接地干擾：指機體接地和信號接地。對于弱電壓電流回路及任何不合理的接地均可誘發(fā)干擾，比如設(shè)置兩個以上接地點，接地處會發(fā)生電位差，產(chǎn)生干擾。措施：速度給定的控制電纜取一點接地，接地線一作為信號的通路使用。電纜的接地在變頻器側(cè)進行，使用專設(shè)的接地端子，不與其他接地端子共用，并盡量減少接地端子引接點的電阻，一般不大于100々其他注意事項(1)裝有變頻器的控制柜，應(yīng)盡量遠離大容量變壓器和電動機。其控制電纜線路也應(yīng)避開這些漏磁通大的設(shè)置。(2)弱電壓電流控制電纜不要接近易產(chǎn)生電弧的斷路器和接觸器。⑶控制電纜建議采用1.25mmx2或2mmx2屏蔽絞合絕緣電纜。(4)屏蔽電纜的屏蔽要連續(xù)到電纜導(dǎo)體同樣長。電纜在端子箱中連接時，屏蔽端子要互相連接。二、變頻器常見故障分析變頻器充電啟動電路故障通用變頻器一般為電壓型變頻器，采用交一直一交工作方式，即是輸入為交流電源，經(jīng)三相整流橋后變?yōu)橹绷麟妷?，然后再?jīng)三相橋式逆變電路變換為調(diào)壓調(diào)頻的三相交流電輸出到負載。當變頻器剛上電時，由于直流側(cè)的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個啟動電阻來限制充電電流，常見的變頻啟動兩種電路,如圖1所示。充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點或晶閘管將電阻短路，啟動電路故障一般表現(xiàn)為啟動電阻燒壞，變頻報警顯示為直流母線電壓故障，一般在設(shè)計變頻器時，為了減少變頻器的體積，啟動電阻值選擇在10?50m功率為10?50m。當變頻器的交流輸入電源頻繁通斷，或者旁路接觸器的觸點接觸不良時，以及旁路晶閘管導(dǎo)通阻值變大時，都會導(dǎo)致啟動電阻燒壞。如遇此情況，可購規(guī)格的電阻換屆之，同時必須找出引出電阻燒壞的原因，才能將變頻器投入使用。圖1變頻啟動兩種電路變頻器無故障顯示，但不能高速運行某廠一臺變頻器狀態(tài)正常，但調(diào)不到高速運行，經(jīng)檢查，變頻器并無故障，參數(shù)設(shè)置正確，調(diào)速輸入信號正常，上電運行時測試出現(xiàn)變頻器直流母線電壓只有450V左右，正常值為580?600V，再測輸入側(cè)，發(fā)現(xiàn)缺了一相，原因是輸入側(cè)的一個空氣開關(guān)的一相接觸不良造成的。實際上變頻器缺一相輸入時，是可以工作的，因多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400V，只有當直流母線電壓降至400V以下時，變頻器才報告直流母線低電壓故障。當兩相輸入時，直流母線壓為380x1.2=456>400V。當變頻器不運行時，由于平波電容的作用，直流電壓也可達到正常值。新型的變頻器都是采用PWM控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，雖然在低頻段輸缺相時仍可以正常工作，但因為輸入電壓低使輸出電壓低，造成異步電機轉(zhuǎn)矩低，頻率上不去，所以不能高速運彳丁。變頻器顯示過流故障出現(xiàn)這種故障顯示時，首先檢查加速時間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負載是否太重。如果無這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點，復(fù)位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能的IPM模塊出現(xiàn)故障，一般更換IPM模塊即可。變頻器顯示過壓故障這種故障一般是雷雨天氣出現(xiàn)，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開變頻器電源1min左右，再合上電源，即可復(fù)位；另一種情況是變頻器驅(qū)動大慣性負載，就出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，這時變頻器的減速停止屬于再制動，在停止過程中，變頻器的輸出頻率按線性下降，而負載電機的頻率高于變頻器的輸出頻率，負載電機處于發(fā)電狀態(tài)，機械能轉(zhuǎn)化為電能，并被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，這種能量足夠大時，就會產(chǎn)生所謂的“泵升現(xiàn)象”，變頻器直流側(cè)的電壓會超過直流母線的最大電壓而跳閘，對于這種故障，一是將減速時間參數(shù)設(shè)置長些或增大制動電阻或增加制動單元；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車。電機發(fā)熱，變頻器顯示過載對于已經(jīng)投入運行的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，就必須檢查負載的狀況.新安裝的變頻器可能是V/F曲線設(shè)置不當或電氣參數(shù)設(shè)置有問題，如一臺新裝變頻器，其驅(qū)動的是一臺變頻電機，電機額定參數(shù)為220V/50Hz，而變頻器出廠時設(shè)置為380V/50Hz，由于安裝人員沒有正確變頻器的V/F參數(shù)，導(dǎo)致電機運行一段時間后轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磁飽和，致使電機轉(zhuǎn)速降低，發(fā)熱而過載。在使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時，沒有正確的設(shè)置負載電機的額定電壓、電流、容量等參數(shù)及設(shè)置的變頻器載波率過高時，均會導(dǎo)致電機發(fā)熱過載，另處設(shè)計者設(shè)計變頻器常常在低頻段工作，而沒有考慮到在低頻段工作的電機散熱變差的問題，致使電機工作一段時間后發(fā)熱過載，對于是種情況，需加裝散熱裝置。參考文獻張選正，張金遠編著，變頻器應(yīng)用經(jīng)驗，中國電力出版社，2006年周志敏等編著，變頻器工程應(yīng)用?電磁兼容?故障診斷?電子工業(yè)出