在現代工業(yè)控制中，利用變頻器控制電機的電氣傳動(dòng)系統具有節能效果顯著(zhù)、調節控制方便、維護簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò )集中遠程控制、PLC控制系統等優(yōu)點(diǎn)。變頻器的這些優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域。本文對變頻器在應用中出現的故障問(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。低次諧波通常對電機負載影響較大，引起轉矩脈動(dòng)；但高次諧波增加了變頻器輸出電纜的漏電流，使電機輸出不足。諧波干擾還會(huì )導致繼電保護裝置誤動(dòng)作，使電氣儀表測量不準確，甚至無(wú)法正常工作。
1.2噪音和振動(dòng)問(wèn)題
使用變頻器調速會(huì )產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，因為變頻器輸出波形中含有高次諧波成分。隨著(zhù)工作頻率的變化，基波分量和高次諧波分量在較寬范圍內變化，可能與電機的機械固有振動(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
變頻器運行時(shí)由于內部損耗而產(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，當環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，變頻器的溫度上升到80~90℃。因為變頻器是電子器件，包括電子器件和電解電容等。溫度過(guò)高容易導致元器件失效，使液晶屏數據無(wú)法顯示，變頻器保護動(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，同時(shí)消除或減弱噪聲和振動(dòng)，并對變頻器進(jìn)行散熱，以延長(cháng)變頻器的使用壽命。
2變頻器應用中一些問(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(xiàn)傳播干擾的途徑。電源線(xiàn)的接地應與控制線(xiàn)的接地分開(kāi)，即將電源設備的接地端子連接到接地線(xiàn)上，將控制設備的接地端子連接到設備面板的金屬外殼上。
2)將信號線(xiàn)的走線(xiàn)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、儀表電纜和計算機電纜分開(kāi)走線(xiàn)。
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部阻抗。通常供電設備的內部阻抗可以緩沖變頻器DC濾波電容器的無(wú)功功率。內部阻抗越大，諧波含量越小。這個(gè)內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。在變頻器前側安裝線(xiàn)路電抗器，可以抑制電源側過(guò)壓。
4)設置有源濾波器進(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)當變頻器output中的低次諧波分量與轉子的固有機械頻率共振時(shí)，噪聲增大；當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。
變頻器驅動(dòng)電機產(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。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。如果電磁轉矩存在裕量，可以將u/f設置得更小，以穩定和降低噪聲。
2)變頻器在運行過(guò)程中，輸出波形中的高次諧波所產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì )對許多機械零件產(chǎn)生電磁驅動(dòng)力，驅動(dòng)力的頻率在接近或重合于這些機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)轉矩，這樣可以減弱或消除振動(dòng)，防止機械零件因振動(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行，延長(cháng)變頻器的使用壽命，必須對變頻器進(jìn)行冷卻。冬天可以用變頻器的內置風(fēng)扇帶走變頻器盒子內部的熱量；夏天的時(shí)候，溫度本身就是40℃，被變頻器的內置風(fēng)扇帶走的內熱只能提高室內溫度和變頻器箱溫。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的打幾個(gè)φ500mm的洞，同時(shí)保證控制柜變頻器周?chē)幸欢ǖ目臻g，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)生的熱量強制排出室外。最后，可以考慮用空調對安裝變頻器的空間進(jìn)行強制降溫。
結論3
加強對變頻器應用中故障的研究是十分必要的，對變頻器的正常使用、挖潛增效具有重要意義。