在現(xiàn)代工業(yè)控制中，利用變頻器控制電機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)具有節(jié)能效果顯著、調(diào)節(jié)控制方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)集中遠(yuǎn)程控制、PLC控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。變頻器的這些優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域。本文對(duì)變頻器在應(yīng)用中出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行了分析，并介紹了處理方法。
1變頻器應(yīng)用中的一些問(wèn)題
1.1諧波問(wèn)題
變頻器主電路中的開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)通和關(guān)斷電路的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波。低次諧波通常對(duì)電機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；但高次諧波增加了變頻器輸出電纜的漏電流，使電機(jī)輸出不足。諧波干擾還會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，使電氣儀表測(cè)量不準(zhǔn)確，甚至無(wú)法正常工作。
1.2噪音和振動(dòng)問(wèn)題
使用變頻器調(diào)速會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，因?yàn)樽冾l器輸出波形中含有高次諧波成分。隨著工作頻率的變化，基波分量和高次諧波分量在較寬范圍內(nèi)變化，可能與電機(jī)的機(jī)械固有振動(dòng)頻率發(fā)生共振，這種共振就是噪聲和振動(dòng)的來(lái)源。
1.3發(fā)熱問(wèn)題
變頻器運(yùn)行時(shí)由于內(nèi)部損耗而產(chǎn)生熱量，占主回路的98%，占控制回路的2%左右。同時(shí)，在夏季，當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，變頻器的溫度上升到80~90℃。因?yàn)樽冾l器是電子器件，包括電子器件和電解電容等。，溫度過(guò)高容易導(dǎo)致元器件失效，使液晶屏數(shù)據(jù)無(wú)法顯示，變頻器保護(hù)動(dòng)作經(jīng)常發(fā)生。
因此，需要將變頻器輸出的諧波抑制在允許的范圍內(nèi)，同時(shí)消除或減弱噪聲和振動(dòng)，并對(duì)變頻器進(jìn)行散熱，以延長(zhǎng)變頻器的使用壽命。
2變頻器應(yīng)用中一些問(wèn)題的分析與處理
2.1諧波問(wèn)題的處理
處理諧波問(wèn)題就是切斷干擾的傳播路徑，抑制干擾源上的高次諧波。
截止干擾傳播途徑有:
1)切斷共用接地線傳播干擾的途徑。電源線的接地應(yīng)與控制線的接地分開(kāi)，即將電源設(shè)備的接地端子連接到接地線上，將控制設(shè)備的接地端子連接到設(shè)備面板的金屬外殼上。
2)將信號(hào)線的走線與干擾源電流分開(kāi)是消除這種干擾的有效方法，即高壓電纜、電力電纜、控制電纜、儀表電纜和計(jì)算機(jī)電纜分開(kāi)走線。
有幾種方法可以抑制干擾源上的高次諧波:
1)增加變頻器電源的內(nèi)部阻抗。通常供電設(shè)備的內(nèi)部阻抗可以緩沖變頻器DC濾波電容器的無(wú)功功率。內(nèi)部阻抗越大，諧波含量越小。這個(gè)內(nèi)部阻抗就是變壓器的短路阻抗。所以在選擇變頻器電源時(shí)，最好選擇短路阻抗大的變壓器。
2)安裝過(guò)濾器。在變頻器前安裝LC無(wú)源濾波器，濾除高次諧波，通常是5次和7次諧波。
3)安裝電抗器。在變頻器前側(cè)安裝線路電抗器，可以抑制電源側(cè)過(guò)壓。
4)設(shè)置有源濾波器進(jìn)行有源濾波是自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)與諧波電流幅值相同而相位正好相反的電流，使諧波電流得到有效吸收。
2.2噪音和振動(dòng)問(wèn)題的處理
1)當(dāng)變頻器output中的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子的固有機(jī)械頻率共振時(shí)，噪聲增大；當(dāng)變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵芯、套管、軸承架等發(fā)生諧振時(shí)。在它們的自然頻率附近，噪聲增加。
變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的噪聲，尤其是刺耳的噪聲，與PWM控制的開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)，尤其是在低頻區(qū)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在變頻器的輸出端連接一個(gè)交流電抗器。如果電磁轉(zhuǎn)矩存在裕量，可以將u/f設(shè)置得更小，以穩(wěn)定和降低噪聲。
2)變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，輸出波形中的高次諧波所產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)許多機(jī)械零件產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力的頻率在接近或重合于這些機(jī)械零件的固有頻率時(shí)會(huì)發(fā)生共振。低次諧波分量是對(duì)振動(dòng)影響較大的主要因素，在PAM模式和方波PWM模式下影響較大。而采用SPWM時(shí)，低次諧波分量小，影響也小。
或者消除振動(dòng)的方法是在變頻器的輸出側(cè)接一個(gè)交流電抗器，吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流分量。當(dāng)采用PAM模式或方波PWM模式變頻器時(shí)，可以改用SPWM模式變頻器來(lái)減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這樣可以減弱或消除振動(dòng)，防止機(jī)械零件因振動(dòng)而損壞。
2.3發(fā)熱的治療
General變頻器一般要求工作在-l0℃~+50℃。為了保證變頻器的可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)變頻器的使用壽命，必須對(duì)變頻器進(jìn)行冷卻。冬天可以用變頻器的內(nèi)置風(fēng)扇帶走變頻器盒子內(nèi)部的熱量；夏天的時(shí)候，溫度本身就是40℃，被變頻器的內(nèi)置風(fēng)扇帶走的內(nèi)熱只能提高室內(nèi)溫度和變頻器箱溫。這時(shí)候最好的辦法就是在配電室變頻器箱旁邊的墻壁上下均勻適當(dāng)?shù)拇驇讉€(gè)φ500mm的洞，同時(shí)保證控制柜變頻器周圍有一定的空間，并保持完好。如果這樣不行，就打開(kāi)風(fēng)扇，或者在洞口安裝排氣扇和風(fēng)道，將變頻器產(chǎn)生的熱量強(qiáng)制排出室外。最后，可以考慮用空調(diào)對(duì)安裝變頻器的空間進(jìn)行強(qiáng)制降溫。
結(jié)論3
加強(qiáng)對(duì)變頻器應(yīng)用中故障的研究是十分必要的，對(duì)變頻器的正常使用、挖潛增效具有重要意義。
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