變頻器的選用及故障干擾處理探討

柏　學(xué)，陳　娜

兗礦魯南化工有限公司電氣二車間，山東滕州　277527

變頻器的選用及故障干擾處理探討

柏學(xué)，陳娜

兗礦魯南化工有限公司電氣二車間，山東滕州277527

變頻器在電氣工程領(lǐng)域及機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，通過(guò)變頻器可進(jìn)行交流電調(diào)節(jié)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)用電需求。變頻器應(yīng)用能提高工業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但實(shí)際上應(yīng)用中影響變頻器運(yùn)行安全的因素較多，存在諸多故障干擾因素，在干擾下輕則影響變頻器功能發(fā)揮，重則導(dǎo)致設(shè)備故障，帶來(lái)安全隱患。尤其近些年，電氣設(shè)備應(yīng)用數(shù)量不斷增加，影響變頻器運(yùn)行安全的因素隨之增多，做好變頻器選擇，正確處理故障干擾具有重要意義。本文將針對(duì)變頻器的選用及故障干擾處理展開研究和分析，以保障變頻器運(yùn)行安全。

故障干擾；干擾處理；變頻器；選用策略

新時(shí)代背景下，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，電氣工程中電氣設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備數(shù)量增多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，可能對(duì)變頻器造成干擾的因素越來(lái)越多，尤其外部干擾與信號(hào)干擾非常明顯。在這些故障干擾下，會(huì)導(dǎo)致控制程序失靈，出現(xiàn)系統(tǒng)誤導(dǎo)、錯(cuò)誤操作現(xiàn)象，甚至直接導(dǎo)致設(shè)備損壞。如何提高變頻器抗干擾能力，降低故障率，成為變頻器應(yīng)用中不可忽視的重要內(nèi)容。因此，變頻器應(yīng)用中，應(yīng)基于各類干擾特點(diǎn)，采取有效干擾防控措施，控制故障干擾，做好變頻器選型，保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

1　變頻器的特點(diǎn)與功能

變頻器電路由：控制部分、整流部分、逆變部分、中間直流環(huán)節(jié)部分等幾大組成，是融入了微電子技術(shù)與變頻技術(shù)的電力控制設(shè)備（如圖1）［1］。變頻器具有保護(hù)功能，能對(duì)設(shè)備過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流進(jìn)行檢測(cè)，采取保護(hù)措施，避免硬件設(shè)備損壞。另外，變頻器還具有節(jié)能功能，能根據(jù)實(shí)際使用要求對(duì)電機(jī)功率進(jìn)行條件，避免多余電能消耗，節(jié)約電能。但并不是所有領(lǐng)域都適合利用變頻器節(jié)能，一些設(shè)備用于變頻器不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能，還會(huì)再次消耗巨大的電能，所以必須合理運(yùn)用。另一方面，變頻器能具有功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能，全面提升電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。變頻器是在直流調(diào)速技術(shù)無(wú)法滿足需求的情況下，誕生的新型電力技術(shù)。常見變頻器如：安邦信變頻器、匯川變頻器、英威騰變頻器等。

2　變頻器的選用

通過(guò)前文分析，不難看出變頻器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，目前變頻器已廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如電力、工業(yè)、電氣等多個(gè)領(lǐng)域。但是，不同類型和型號(hào)的變頻器功能不同，特點(diǎn)不同，適用范圍不同，所以應(yīng)用中必須合理選擇［2］。若選擇不當(dāng)，不僅無(wú)法發(fā)揮變頻作用，甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)穩(wěn)定性，增強(qiáng)電能消耗。變頻器選擇中要考慮到實(shí)際使用需求，電動(dòng)機(jī)和機(jī)械設(shè)備對(duì)電源的要求，要保證變頻器能滿足工藝和生產(chǎn)要求和基本條件，具有一定實(shí)用性，同時(shí)要滿足經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性要求。要正確結(jié)合調(diào)速范圍、調(diào)速精度要求，及設(shè)備類型及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求，合理確定變頻器類型。若電機(jī)極數(shù)大于四級(jí)，變頻器選擇中就要考慮預(yù)留容量問(wèn)題，適當(dāng)增加容量以滿足使用要求。此外，還要考慮到變頻器兼容性問(wèn)題，減少對(duì)電源的干擾，避免對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成影響，可選擇加裝隔離屏蔽裝置或?yàn)V波裝置，降低變頻器干擾。若從負(fù)荷角度考慮變頻器選擇，必須要了解變頻器負(fù)載特性，要對(duì)功率負(fù)載、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載進(jìn)行考慮，要適當(dāng)留有余量，避免過(guò)載能力不足，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)溫度升高，帶來(lái)安全隱患問(wèn)題［3］。因此，負(fù)載特性完全可以成為變頻器選擇的依據(jù)，選擇中應(yīng)在負(fù)載特性基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際電流值及額定功率選擇變頻器；另一方面，在變頻器選擇還要考慮到其防護(hù)等級(jí)是否符合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，若其防護(hù)等級(jí)不夠，必然導(dǎo)致變頻器無(wú)法長(zhǎng)期維持運(yùn)行，故障率高。合理選擇變頻器是變頻器應(yīng)用，保障企業(yè)安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能的前提。

3　變頻器的故障干擾處理

僅選擇合適型號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，想要保證變頻器運(yùn)行安全，還必須對(duì)故障干擾進(jìn)行處理措施，降低故障率，提高變頻器運(yùn)行質(zhì)量，消除故障隱患［4］。從故障干擾來(lái)源來(lái)看，主要分為兩種故障干擾類型，分別是：外部故障干擾與信號(hào)故障干擾。而這些故障干擾，都可能導(dǎo)致程序運(yùn)行失控，造成系統(tǒng)控制失靈，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)造成負(fù)面影響，甚至造成硬件設(shè)備的損壞，影響企業(yè)正常生產(chǎn)。從外部故障干擾來(lái)看，諧波干擾便是其中之一，且諧波干擾危害性非常大，是影響變頻器運(yùn)行安全的主要干擾形式之一。諧波會(huì)導(dǎo)致電壓和電流負(fù)擔(dān)增加，造成波形畸變，縮短變頻器使用壽命，導(dǎo)致線路升溫，造成變頻器過(guò)載發(fā)熱。而且諧波來(lái)源多，控制與預(yù)防難度大，對(duì)變頻器干擾明顯，必須提高重視。另外，晶閘管換流設(shè)備也會(huì)對(duì)變頻器造成干擾，導(dǎo)致波形失真，變頻器失靈，出現(xiàn)電壓凹口，甚至造成輸入回路擊穿燒毀。從信號(hào)故障干擾來(lái)看，感應(yīng)耦合方式、電路耦合方式、空中輻射方式的不當(dāng)，都會(huì)對(duì)變頻器造成影響，導(dǎo)致信號(hào)丟失，對(duì)電流信號(hào)造成干擾，尤其是干擾信號(hào)與變頻信號(hào)相同途徑時(shí)，對(duì)變頻器干擾非常明顯，必須要采取有效抗干擾處理措施。

通過(guò)分析不難看出，變頻器故障干擾多種多樣，而且來(lái)源多影響大，需采取有效抗干擾應(yīng)對(duì)措施。主要采取的故障干擾處理方式可分為2方面：一方面是軟件抗干擾，另一方面是硬件抗干擾，雙管齊下全面提升變頻器抗故障干擾能力。硬件抗干擾處理要從抗和防2方面入手，控制外部干擾。軟件抗干擾要從消除和抑制方面入手，降低信號(hào)干擾靈敏性，控制信號(hào)干擾。可采用隔離變壓器避免傳導(dǎo)干擾，通過(guò)設(shè)置濾波器抑制干擾信號(hào)，減少電磁噪聲和損耗。濾波器可分為：線路濾波器與輻射濾波器。具體應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇，結(jié)合電網(wǎng)中的諧波成分，保證濾波器功能能夠有效發(fā)揮，抑制諧波；另一方面，可采用電抗器，消除諧波，削弱浪涌電流對(duì)變頻器的沖擊，削弱高次諧波，避免信號(hào)干擾。合理處理故障干擾，保證變頻器運(yùn)行安全是其應(yīng)用的前提，做好干擾處理非常重要。

4　結(jié)論

在變頻器應(yīng)用中，必須對(duì)故障干擾提高重視。各類故障干擾，不僅會(huì)導(dǎo)致變頻失靈，增加運(yùn)行能耗，而且可能導(dǎo)致硬件設(shè)備損壞。因此，需要根據(jù)故障干擾來(lái)源，采取有效的防與抗措施，抑制諧波，保證變頻器處于安全運(yùn)行狀態(tài)，降低故障率，規(guī)避故障干擾。

［1］張作良，趙周芳.基于小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓型變頻器故障診斷系統(tǒng)［D］.中南大學(xué)，2014（3）：107-108.

［2］程思學(xué)，李立新.基于PLC及變頻器的集成控制方法研究及其應(yīng)用［D］.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2014（13）：85.

［3］甘祥彬.基于單元IGBT驅(qū)動(dòng)故障狀態(tài)下的高壓變頻器旁路運(yùn)行技術(shù)研究［D］.西南交通大學(xué)，2015（4）：203-204.

TN77

A

1674-6708（2016）166-0193-01

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