港口機械中變頻器的應用分析與探索

【摘要】隨著變頻器在工業生產中的大量應用，當變頻器出現故障時，如何較快地消除故障成為一個非常常見的問題。本文主要就變頻器在港口機械上的應用作出了分析研究，交流變頻調速技術是現代電力傳動技術重要發展方向，應用領域極其廣泛。

【關鍵詞】變頻器； 常見故障； 安全；

前言

港口起重機械應用大功率變頻調速器對機械的有效利用率大大提高，但它隨之產生的頻繁變換的交變頻率而產生電磁干擾卻對港口通訊設備產生一定程度的電磁波干擾，有必要在大規模應用變頻調速來改善港口機械的工作效率與節能的同時，研究屏蔽變頻輻射對通訊質量的影響，讓科學技術為人類服務，降低污染，保護我們的生活質量和工作質量。20世紀70年代后，大規模集成電路和計算機控制技術的發展，以及現代控制理論的應用，使得交流電力拖動系統逐步具備了寬的調速范圍、高的穩速范圍、高的穩速精度、快的動態響應以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能，在調速性能方面可以與直流電力拖動媲美，在輸出轉距上遠遠優于直流電力拖動。在交流調速技術中，變頻調速具有絕對優勢，并且它的調速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調速節電效果十分明顯，而且易于實現過程自動化。

一、變頻器常見故障分析研究

1、變頻器充電起動電路故障問題。通用的變頻器一般為電壓型變頻器，均采用交—直—交工作方式，即是輸入為交流電源，交流電壓三相橋式整流后變為直流電壓，然后直流電壓經三相橋式逆變電路轉換為調壓調頻的三相交流電輸出到工作負載。當變頻器初始工作狀態時，由于直流側的平波電容啟動容量瞬間增大(瞬間充電電流增大)通常在電路中采用一個起動電阻來限制充電電流，當瞬間充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點或晶閘管將電阻短路，起動電路故障一般表現為起動電阻燒壞，變頻器報警顯示為直流母線電壓故障。事實上，當變頻器的交流輸入電源頻繁時，或者旁路接觸器的觸點接觸不良時，以及旁路晶閘管的導通阻值變大時，都會導致起動電阻燒壞。如遇此情況，可以采用同規格的電阻換之，同時必須找出引出電阻燒壞的原因。如果故障是由輸入側電源頻率開合引起的，必須消除這種現象才能將變頻器投入使用;如果故障是由旁路繼電器觸點或旁路晶閘管引起，則必須更換這些器件。

2、變頻器無故障顯示， 但又不能高速運行。有個別現象顯示變頻器狀態正常，但實際情況是，不能調到高速運行狀態，檢查各項指標顯示變頻器無故障、相關參數設置正確、調速輸入信號正常，運行時測試出現變頻器直流母線電壓偏低，輸入端檢測缺相，故障原因多是輸入側空氣開關接觸不良或瞬間過熱而過流保護，實際工作中變頻器缺一相輸入，是可以工作的，多數變頻器的母線電壓下限為400V，即是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。

3、變頻器顯示過流。變頻器顯示過流是常見問題，出現這種故障顯示時，首先檢查加速時間參數是否太短，力矩提升參數是否太大，然后檢查負載是否太重。如果無這些現象，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現過流現象，如果出現的話，很可能是1PM模塊出現故障，因為1PM模塊內含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到微控器的 ，微控器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上，一般更換1PM模塊。

4、變頻器顯示過壓故障。變頻器出現過壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側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，即可復位;另一種情況是變頻器驅動大慣性負載，就出現過壓現象，因為這種情況下，變頻器的減速停止屬于再生制動，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，負載電機處于發電狀態，機械能轉化為電能，并被變頻器直流側的平波電容吸收，當這種能量足夠大時，變頻器直流側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設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置為自由停車。

5、電機工作狀態時過熱， 變頻器顯示過載。對于已經投入運行的變頻器如果出現這種故障，就必須檢查負載的狀況;對于新安裝的變頻器如果出現這種故障，很可能是V/F曲線設置不當或電機參數設置有問題，所以在新變頻器使用以前，必須設置好該參數，另外使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時，沒有正確的設置負載電機的額定電壓、電流、容量等參數，也會導致電機熱過載，另一種情形是設置的變頻器載波率過高時，也會導致電機發熱過載，第三種情形是電氣設計者設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熱過載。

二、變頻調速對港口起重機械的影響問題分析研究

在港口起重機械調速方法中，變頻調速的調速范圍大，平滑高，變頻時同時改變定子外加電壓，可實現恒功率或恒轉矩調速以適應不同負載的要求，低速時特性的靜差率較高，調速的效率和功率因數高，是異步電動機調速方法中最有發展前途的一種。其缺點是必須有專用的變頻電源(單機配備變頻器)，在恒轉矩調速時，低速段電動機的過載倍數大為降低，甚至不能帶動負載。交流電動機的變頻調速系統具有調速范圍寬，調速精度高等特點，并對起重機械的運行狀態幾乎沒有影響。變頻調速采用磁通矢量控制技術或大轉矩提升技術，可解決港口起重機起動轉矩大、低速時大力矩輸出及負載變化巨烈的問題;加減速時間的設定，可解決港口起重機起制動的頻繁沖擊，使起重機的速度變化連續，運行平穩;利用頻率到達信號或頻率檢測信號控制制動器開閉，只有在電機的輸出轉矩大于負載轉矩時，制動才打開，解決了溜鉤問題，利用電源回饋技術把電機在第四象限運行的再生能量變換成50Hz的交流電回饋電網 ，保護變頻器不被擊穿;主控制回路分開并可靠接地，避免強電對變頻器弱信號的干撓。可使港口起重機械設備連續在大負載的狀態下工作，節能效果也十分顯著。

三、結語

隨著電力電子技術，微電子技術和現代控制理論的快速發展，變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速，變極調速，直流調速等調速系統，由于輸出轉距大、功率損失低、調速范圍寬等優越性，越來越廣泛的應用于工業生產和日常生活的許多領域。在廣泛的使用領域中，電氣傳動關系到合理地使用電動機以節約電能和控制機械的運轉狀態(位置、速度、加速度等)，交流變頻調速技術實現電能-機械能的轉換，達到優質、高效、低耗的目的。交流變頻調速技術以其優異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節間效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被公認為最有發展前途的調速方式。但事情總是有利也有弊。本文以上就變頻器出現故障時，如何快速的消除故障做出了深入的分析研究。

參考文獻

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