變頻器應用及檢測維護技術措施研究

萬強兵

摘要：變頻器在現代工業產業發展進程中有廣泛應用，其運行安全性直接影響工業企業業務運行安全性與經濟效益獲得情況。變頻器在長期運行過程中，難免會發生各種故障，輕則影響設備運行效率，重則會造成人員傷亡，讓工業產業蒙受不必要的經濟損失。筆者結合長期實踐工作歷程，以變頻器的論點，對其概念、原理、常見故障與原因、運行維護方法等進行研究分析。

關鍵詞：變頻器;常見故障;故障原因分析;維護技術;措施探究

最近幾年中，電力電子技術、微電子技術以及現代控制理論在交流電氣傳動領域中有廣泛滲透，交流變頻調速系統逐漸將傳統的滑差調速、變極調速等調速系統取而代之。變頻器在驅動性能、控制屬性與節能環保等方面均占據優勢，迎合了現代工業產業的長效發展目標，故而得到了使用者的一致好評。本文以高壓變頻器為研究對象，該類變壓器以高速微處理機和光纖維為支撐，發揮優良的過流、過壓、過載等多樣化功能，本文對高壓變頻器運行過程中的常見故障類型原因分析基礎上，有針對性的研究了幾點維護措施。

一、變頻器

（一）概念

變頻器的功能以調節速度、驅動系統運行過程的一類設備設施，其具體是應用變頻技術、微電子技術去調整電機工作電源頻率，進而實現對交流電動機電力水平進行有效控制。在科學技術日新月異的時代背景中，我國工業生產也朝著智能化的方向發展進步，自動化水平連續提升，此時變頻器的應用范疇也相應拓展。

（二）原理

變頻器在運行過程中依賴自體內部IGBT的啟動與斷離操作，實現對輸出電源的電壓與頻率指標的有效調整，結合電機設備的現實運行需求而有針對性的提供相應的電源變頻電壓，實現節約能源、調整機電運行速度等目標。此外，國內外大量工業生產實踐表明，變頻器還有過流、過壓、過載保護等多種保護功能[1]。

二、變頻器故障及成因分析

（一）通信異常故障

當下，國內工業生產作業中高壓逆變器控制系統的主要構成以數字信號處理器或可

編程邏輯控制器（PLC），并將其作為高壓逆變器的工作裝置，主控部分與動力單元均應用了光纖通信，其功能是隔離電磁信號的干擾，以防形成較大干擾或造成故障波及范圍拓展，實現對主控系統運行安穩性的有效維護，通信異常通常有控制器通信異常與電源單元光纖通信故障類型[2]。

1 控制器通信異常

當該類故障出現時，能間斷式傳遞處通信中斷報警，但變頻器運行過程不受干擾。故障成因有：①控制器軟件版本兼容性低，造成通信異常。多出現在控制器調換以后，相關人員未能重視新、老控制器的軟件版本兩者的差異性，造成更換后通信效率受影響。為解除以上故障，應及時對系統軟件進行升級或在此調換兼容的控制器通信軟件。②通信電纜的銜接故障、通信板以及背板連插接不緊湊。可針對改故障類型，技術維修人員可采用禁固通信電纜接線的方法，實現對通信板與背板兩者的緊湊銜接。

2 電源單元光纖通信故障

采用光纖去銜接變頻器主控板與功率單元板模塊進以實現通信，光纖在運行過程中，自身出現故障的概率相對較低，在有光纖故障出現時，可采用對調光纖的方法實現對光纖結構完整性的有效判斷，多數情況下誘發光纖通信故障的原因有：①光纖銜接不緊湊或掉落，情況嚴重時就出現斷裂現象，造成該故障的原因通常是變頻器所安裝環境振動頻率較大 或基礎設施安裝缺乏緊固性。可通過消除振動源、固定基礎裝置等形式進行處理，若在檢修過程中發現光纖結構斷裂則需及采用更換光纖設施的方法。②功率單元光纖故障：造成該故障的成因通常是高壓變頻器中功率單元內光纖板結構破損。而造成損傷的原因多樣，檢查作業中若發現有該故障時，在全面分析成因基礎上，應及時有針對性的更換光纖板，多數情況下可以在故障現場更換報出故障的功率單元。

（二）直流母線過電壓

造成變壓器直流母線過電壓的原因可作出如下概述：

1 輸入電壓偏高：針對該類故障，可采用調整移相變壓器抽頭的形式，促使供給功率單元電壓指標在限定區間內波動。

2 逆變器減速時間設置值指標偏小，通常是由逆變器過壓減速造成的，適當提升逆變器的減速時間設置指標的形式即可解除該類故障。

3 動力單元的濾波電容器出現故障，通常有濾波電容器老化、容量降低、內部電感上升、母線過電壓吸收能力減退等造成的。針對該類故障，重點時是檢測電容器的容量與漏電流指標，并結合工業生產實況調換電容器。

三、變頻器的合理維護手段

（一）專業維護人員應結合變頻器的使用技術規范標準，結合生產實況有針對性的擬定日常維護措施與檢修周期，借此方式及時發現故障隱患并予以相應處理方法，特別是面對變頻器安裝在惡劣環境中的情況，更應全面貫徹落實以上維護措施。

（二）諧波干擾故障。只要是在電流側有整流回路，均會形成非線性引起的諧波，變頻器內若有諧波形成時，因為功率偏大，就成了一個較強大干擾源。該種諧波首先是輻射干擾，其諧波電流按各自的阻抗大小分流到電網系統并聯的負載和電源，對設備運行效率不良影響，如對補償電容產生并聯諧振，使補償電容發生故障等。還有傳導干擾，使直接驅動的電動機產生電磁噪聲，鐵損和銅損增加。

（三）針對所有變頻器傳動單元的維護工作，所有檢查工作務必在切斷電源以后進行，等待5～15 min的放電時間，在維護檢修前應數次檢測直流母線P/+和N/-間的電壓，保證傳動單元放電結束后方可進行維護操作。

（四）如果變頻器的參數設置存在問題，將會造成變頻器運轉過程中出現故障，在處理實踐中，應該從參數再次設置著手，結合相關規范對參數作出合理處置，若發現錯誤應及時作出修正，繼而認真觀察變頻器的運行狀態，若發動機依然存在異常狀況，這可以采用恢復出廠設置的形式，對參數進行重新啟動，借此方式是從根本上處理便器的運行故障。筆者認為，在設置變頻器運行參數的過程中，應注意的問題是應以電機轉矩為目標對象，促使其維持最原始狀態，同時認真觀察變頻器轉矩參數，減少或規避形成數值偏大的狀況，這會造成變頻器運轉過程中總電流出現較明顯波動，甚至會干擾模塊正常運轉過程，對模塊結構與功能造成損傷。但是變頻器運行頻率偏低，則會對其運轉效率造成負面影響。為規避以上變頻器專用參數過高或過低的情況，在檢修實踐中，相關人員應加強對變頻器頻率的管控，將50赫茲設為最佳指標，以防變頻器運行頻率過高而使電流出現較大波動，影響變頻器正常、有效運轉過程。在對變頻器參數調節過程中，相關人員始終要堅持嚴格依照相關規定操作的原則，特別是在處理故障時，要采用多種合理措施減少維修期間意外狀況的發生率，也是現代電機連帶安全、有效運轉過程的科學維護。

結束語：

變頻器的運行故障與處理效率、日常維護工作運行質量，均與變頻器的使用壽命密切相關。在日常維護工作中，相關人員應加強變頻器安裝及使用環境的檢查與評估。例如，保證通風條件適宜性、電網電壓合理性等。設備檢修人員在工作實踐中，應連續總結故障類型、分析故障成因，在此基礎上有針對性的事實處理措施，并加強變頻器故障相關信息的記錄，以為后期檢修工作的開展提供可靠的數據支撐。

參考文獻：

[1]班旭凱.煤礦無極繩絞車變頻調速控制方案設計[J].礦業裝備，2019（02）：128-129.

[2]李高橋，蘇紅生.串聯多重化變頻器的常見故障處理及運行維護[J].自動化應用，2019（01）：124-126.