變頻器控制電路及常見故障探討

閔慶武 崔奇?zhèn)?/p>

摘 要：隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對變頻器的性能進行了解與掌握，這樣當日常運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)故障時，才能正確判斷與解決。本文先對變頻器進行了概述，然后對其常見干擾、抗干擾方法及常見故障及解決措施進行了探討。

關(guān)鍵詞：變頻器;控制電路;常見干擾;常見故障

眾所周知，變頻器在使用6-10年時，就會開始出現(xiàn)故障，并且故障發(fā)生率會越來越高，常會出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護功能頻繁動作等故障現(xiàn)象，嚴重時甚至會出現(xiàn)影響其正常運行的情況。由此可見，深入對變頻器控制電路及常見故障的分析與研究具有十分重要的意義。

1 變頻器概述

變頻器是一種常見的電能控制裝置，需要借助電力半導體器件的通斷作用來達成工頻電源頻率的相互轉(zhuǎn)換，滿足交流電動機變頻調(diào)速的需要，實現(xiàn)最終的變流異步電機的所有功能，如改變功率因素、過流/過壓/過載保護等功能。目前常用的變頻器結(jié)構(gòu)主要有兩種，即交-直-交變頻器與交-交變頻器，由于后者具有頻譜復(fù)雜、最高輸出率無法達到電網(wǎng)頻率要求等弊端，使得交-直-交變頻器的運用十分普遍。

1.1 工作原理

第一，電流型。此類變頻器的直流電路濾波是以電感方式來呈現(xiàn)的，可將電流源由直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鳎浣M成部分為逆變器、整流器與平波回路。第二，電壓型。此類變頻器的直流電路濾波是以電容方式來呈現(xiàn)的，能將之電壓源從原來的直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鳌?/p>

1.2 主要功能

第一，軟啟動節(jié)能功能。普遍而言，異步電動機的硬啟動過程中會造成對整個電網(wǎng)的嚴重沖擊情況，再加上電網(wǎng)容量較高的特點，其啟動時便會出現(xiàn)振動及大電流的現(xiàn)象，不僅會對閥門和擋板造成損壞，還會使設(shè)備及線路使用壽命不斷縮短。而安裝完變頻器之后就會完全不同，其本身具有的軟啟動功能可使電動機的啟動電流從零開始，并且能將最大電流控制于特定的電流范圍中，既能降低其啟動時對電網(wǎng)的沖擊，還能最大限度減輕對供電容量的實際要求，延長使用設(shè)備及線路使用壽命，充分發(fā)揮了其節(jié)能、降低維護費用的作用。第二，降低無功損耗功能。影響功率的因數(shù)有很多，其中無功功率時最為主要的因素之一，會導致線損增加，并且會導致電網(wǎng)中的有功功率不斷下降，最終不斷降低設(shè)備的使用效率，這是電能嚴重浪費的具體表現(xiàn)。而安裝完變頻器之后就會完全不同，在濾波電容的作用下，能最大限度降低無功損耗情況，有效提高電網(wǎng)的有功功率。

2 常見干擾及抗干擾方法分析

2.1 靜電感應(yīng)

之所以會存在靜電感應(yīng)干擾現(xiàn)象，是由于電氣回路中產(chǎn)生的磁通量不斷變化導致的，此種干擾的強度大小和磁通量的大小、閉環(huán)面積等有較大的關(guān)聯(lián)。所以其抗干擾的方式應(yīng)該是最大限度減小干擾源電纜中的磁通量。

2.2 靜電耦合

之所以會存在靜電耦合干擾現(xiàn)象，是由于控制電纜與周圍電氣回路的靜電容不斷耦合而在電纜中產(chǎn)生電勢導致的。所以其抗干擾方式應(yīng)要不斷增大距離，讓其距離處于導體直徑的40倍以上，或者在電纜間安裝屏蔽導體，使其安全接地。

2.3 接觸不良

接觸不良是最為常見的一種干擾現(xiàn)象，是由于變頻器控制電纜的繼電保護器觸電或電接點接觸不良而導致的。所以其抗干擾方法應(yīng)不斷提高電器元件的等級，或者對觸電進行并聯(lián)，定期對聯(lián)結(jié)點進行維護加固，確保不再出現(xiàn)接觸不良干擾現(xiàn)象。

3 常見故障及解決措施

3.1 主回路故障

之所以會出現(xiàn)變頻器主回路故障的情況，是由于電解電容器件存在故障導致的。電解電容器件的使用壽命與其內(nèi)部溫度及施加其上的直流電壓有直接關(guān)系，但在主回路的設(shè)計中，電容器型號都需要提前選定，所以決定電解電容器件壽命的因素為內(nèi)部溫度。想要徹底解決此類故障：首先，需選擇適宜的環(huán)境溫度對其進行安裝，穩(wěn)定內(nèi)部溫度;其次，根據(jù)實際情況選擇有效的技術(shù)措施，有效降低主回路中的脈動電流，延長電容器使用壽命。最后，維護電容器時，如出現(xiàn)絕緣阻抗小于5MΩ或靜電容量低于額定值的80%的情況時，必須要更換電容器。

3.2 控制回路故障

首先，控制回路中所用的脈沖電流是固定的，所以影響變頻器使用壽命的因素為通電時間與內(nèi)部溫度。其次，電源部分的電路板的作用是為風扇、驅(qū)動回路、控制回路等提供電源，而電源都是經(jīng)由主電路輸出而得到的，如一處發(fā)生電源短路現(xiàn)象，必會導致其他部分的電源受到影響。其處理措施可為對電源電路進行細致觀察，明確故障發(fā)生原因，以對應(yīng)的措施加以處理。

3.3 冷卻系統(tǒng)故障

冷卻風扇和散熱片是構(gòu)成變頻器冷卻系統(tǒng)的重要部分。想要始終保持冷卻效果，就需要冷卻風扇不斷運轉(zhuǎn)，所以這勢必會導致其使用壽命短暫的情況。當冷卻風扇將要停止工作時，便會出現(xiàn)噪音大、振動大的預(yù)兆現(xiàn)象，并會逐漸停止轉(zhuǎn)動，當其徹底停止工作后，逆變模塊便不具有散熱功能，最終會導致變頻器跳閘。針對此種情況，應(yīng)該采取對應(yīng)的解決措施，即定期檢查冷卻風扇，并根據(jù)實情對風扇進行定期更換，確保變頻器的高效運轉(zhuǎn)。

4 總結(jié)

毋庸置疑，變頻器具有可靠、節(jié)能等諸多優(yōu)勢，想要將之作用淋漓盡致的發(fā)揮出來，就需要相關(guān)技術(shù)人員對變頻器常見干擾、故障進行全面、細致的分析與研究，提出針對性的解決之策，不斷提高變頻器的使用效果。

參考文獻：

[1]劉博.變頻器應(yīng)用中的故障分析及相關(guān)處理措施[J].機電元件，2017（06）：59-61.