三菱變頻器工作原理與安裝環(huán)境分析

車瀅春

[摘 要]變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。文章介紹了三菱變頻器的工作原理及安裝要求，以期對相關工作者起到積極作用。

[關鍵詞]三菱變頻器；工作原理；安裝要求

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.202

1 三菱變頻器的工作原理

三菱變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

2 三菱變頻器選型時要確定以下幾點

（1）采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。

（2）三菱變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法。

（3）三菱變頻器與負載的匹配問題

①電壓匹配；三菱變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。

②電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。

③轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。

（4）在使用三菱變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的三菱變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。

（5）三菱變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免三菱變頻器出力不足，所以在這種情況下，三菱變頻器容量要放大一檔或者在三菱變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

（6）對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起三菱變頻器的降容，三菱變頻器容量要放大一擋。

3 三菱變頻器E740的詳細描述

三菱變頻器FR-E740系列，小型、高性能（自帶控制面板）FR-E740完全代替FR-540系列變頻器。功率范圍：0.4～15kW（三相380V FR-E740系列），采用磁通矢量控制，實現(xiàn)1Hz運行150%轉(zhuǎn)矩輸出，PID，15段速度等多功能選擇，內(nèi)置獨立RS485通信口，柔性PWM，實現(xiàn)更低噪聲運行。

功能范圍：允許短時超載（200%時持續(xù)3s）；機器本身自帶操作面板，無須另購；提供USB接口與計算機連接，可以使用FR Configurator軟件對變頻器進行參數(shù)設定或監(jiān)視；變頻器表面帶PU接口，F(xiàn)R-E500操作面板可直接連接到E700系列上。安裝尺寸和FR-E500完全一致。允許并排安裝，節(jié)省安裝空間；維護簡單：配有梳型配線蓋板，接線更方便，更換同系列變頻器時，不需要拆線，只要把原來變頻器的控制端子安裝到

4 三菱變頻器的安裝環(huán)境

4.1 三菱變頻器工作溫度

三菱變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，三菱變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠三菱變頻器的底部安裝。

4.2 三菱變頻器環(huán)境溫度溫度太高且溫度變化較大時，三菱變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。

4.3 腐蝕性氣體使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。

4.4 振動和沖擊裝有三菱變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。淮安熱電就出現(xiàn)這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關之類產(chǎn)生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。

4.5 電磁波干擾三菱變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應該選用金屬外殼，屏蔽三菱變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導致控制單元失靈或損壞。

5 三菱變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法

（1）三菱變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。

（2）控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從三菱變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。

（3）電機電纜應獨立于其他電纜走線，其最小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其他電纜長距離平行走線，這樣才能減少三菱變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與三菱變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。

（4）與三菱變頻器有關的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔）或遵從三菱變頻器的用戶手冊。

①主回路：電抗器的作用是防止三菱變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設備，需要根據(jù)三菱變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在三菱變頻器的輸出端，減少三菱變頻器輸出的高次諧波，當三菱變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。雖然三菱變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照三菱變頻器的容量進行選擇。可以用三菱變頻器本身的過載保護代替熱繼電器。

②控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。

6 三菱變頻器常見故障分析

6.1 三菱變頻器過流故障過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于三菱變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載三菱變頻器還是過流故障，說明三菱變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。

6.2 三菱變頻器過載故障過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，電網(wǎng)電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負載過重，所選的電機和三菱變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和三菱變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。

6.3 欠壓說明這款三菱變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。

參考文獻：

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