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摘要：本文主要就港口机械上变频器的应用进行了深入的分析与研究，交流变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向,应用领域极其广泛。但由于受到使用环境,使用年限以及人为操作上的一些因素,变频器的使用寿命大为降低,同时在使用中也出现了各种各样的故障。本文就此展开阐述，提出了自己的观点和看法，可供同行参考。
关键词：变频器； 常见故障； 安全
中图分类号： TM4 文献标识码： A 文章编号：
前言
随着电力电子技术,微电子技术和现代控制理论的快速发展,变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速,变极调速,直流调速等调速系统,由于输出转距大、功率损失低、调速范围宽等优越性,越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。在广泛的使用领域中,电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态(位置、速度、加速度等),交流变频调速技术实现电能-机械能的转换,达到优质、高效、低耗的目的。交流变频调速技术以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节间效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被公认为最有发展前途的调速方式。但事情总是有利也有弊。以下谈了谈自己的一些见解。
一、变频器常见故障分析研究
1、变频器充电起动电路故障。通用的变频器一般为电压型变频器,均采用交—直—交工作方式,即是输入为交流电源,交流电压三相桥式整流后变为直流电压,然后直流电压经三相桥式逆变电路转换为调压调频的三相交流电输出到工作负载。当变频器初始工作状态时,由于直流侧的平波电容启动容量瞬间增大(瞬间充电电流增大)通常在电路中采用一个起动电阻来限制充电电流,当瞬间充电完成后,控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路,起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏,变频器报警显示为直流母线电压故障。事实上,当变频器的交流输入电源频繁时,或者旁路接触器的触点接触不良时,以及旁路晶闸管的导通阻值变大时,都会导致起动电阻烧坏。
2、变频器无故障显示, 但又不能高速运行有个别现象显示变频器状态正常,但实际情况是,不能调到高速运行状态,检查各项指标显示变频器无故障、相关参数设置正确、调速输入信号正常,运行时测试出现变频器直流母线电压偏低,输入端检测缺相,故障原因多是输入侧空气开关接触不良或瞬间过热而过流保护,实际工作中变频器缺一相输入,是可以工作的,多数变频器的母线电压下限为400V,即是当直流母线电压降至400V以下时,变频器才报告直流母线低电压故障。
3、变频器显示过流变频器显示过流是常见问题,出现这种故障显示时,首先检查加速时间参数是否太短,力矩提升参数是否太大,然后检查负载是否太重。如果无这些现象,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检 测 点,复位后运行,看是否出现过流现象,如果出现的话,很可能是1PM模块出现故障,因为1PM模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能,而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到微控器的 ,微控器接收到故障信息后,一方面封锁脉冲输出,另一方面将故障信息显示在面板上,一般更换1PM模块。
4、变频器显示过压故障变频器出现过压故障,一般是雷雨天气,由于雷电串入变频器的电源中,使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸,在这种情况下,通常只须断开变频器电源1min左右,再合上电源,即可复位;另一种情况是变频器驱动大惯性负载,就出现過压现象,因为这种情况下,变频器的减速停止属于再生制动,在停止过程中,变频器的输出频率按线性下降,而负载电机的频率高于变频器的输出频率,负载电机处于发电状态,机械能转化为电能,并被变频器直流侧的平波电容吸收,当这种能量足够大时,变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸,对于这种故障,一是将减速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元;二是将变频器的停止方式设置为自由停车。
5、 电机工作状态时过热, 变频器显示过载对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障,就必须检查负载的状况;对于新安装的变频器如果出现这种故障,很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题,所以在新变频器使用以前,必须设置好该参数,另外使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时,没有正确的设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数,也会导致电机热过载,另一种情形是设置的变频器载波率过高时,也会导致电机发热过载，第三种情形是电气设计者设计变频器常常在低频段工作,而没有考虑到在低频段工作的电机散热变差的问题,致使电机工作一段时间后发热过载。
二、变频调速对港口起重机械的有效影响问题分析研究
在港口起重机械调速方法中,变频调速的调速范围大,平滑高,变频时同时改变定子外加电压,可实现恒功率或恒转矩调速以适应不同负载的要求,低速时特性的静差率较高,调速的效率和功率因数高,是异步电动机调速方法中最有发展前途的一种。其缺点是必须有专用的变频电源(单机配备变频器),在恒转矩调速时,低速段电动机的过载倍数大为降低,甚至不能带动负载。交流电动机的变频调速系统具有调速范围宽,调速精度高等特点,并对起重机械的运行状态几乎没有影响。变频调速采用磁通矢量控制技术或大转矩提升技术,可解决港口起重机起动转矩大、低速时大力矩输出及负载变化巨烈的问题;加减速时问的设定,可解决港口起重机起制动的频繁冲击,使起重机的速度变化连续,运行平稳;利用频率到达信号或频率检测信号控制制动器开闭,只有在电机的输出转矩大于负载转矩时,制动才打开,解决了溜钩问题,利用电源回馈技术把电机在第四象限运行的再生能量变换成50Hz的交流电回馈电网 ,保护变频器不被击穿;主控制回路分开并可靠接地,避免强电对变频器弱信号的干挠。可使港口起重机械设备连续在大负载的状态下工作,节能效果也十分显著。
结语
20世纪70年代后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美,在输出转距上远远优于直流电力拖动。在交流调速技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果十分明显,而且易于实现过程自动化。港口起重机械应用大功率变频调速器对机械的有效利用率大大提高,但它随之产生的频繁变换的交变频率而产生电磁干扰却对港口通讯设备产生一定程度的电磁波干扰,有必要在大规模应用变频调速来改善港口机械的工作效率与节能的同时,研究屏蔽变频辐射对通讯质量的影响,让科学技术为人类服务,降低污染,保护我们的生活质量和工作质量。
参考文献：
[1] 康富生.变频器的组成与常见故障及维修对策[J].科技创新导报,2007
[2] 李顺 .变频器在纺织机械中的应用 [J].科 技 创 新 导 报,2010
关键词：变频器； 常见故障； 安全
中图分类号： TM4 文献标识码： A 文章编号：
前言
随着电力电子技术,微电子技术和现代控制理论的快速发展,变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速,变极调速,直流调速等调速系统,由于输出转距大、功率损失低、调速范围宽等优越性,越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。在广泛的使用领域中,电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态(位置、速度、加速度等),交流变频调速技术实现电能-机械能的转换,达到优质、高效、低耗的目的。交流变频调速技术以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节间效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被公认为最有发展前途的调速方式。但事情总是有利也有弊。以下谈了谈自己的一些见解。
一、变频器常见故障分析研究
1、变频器充电起动电路故障。通用的变频器一般为电压型变频器,均采用交—直—交工作方式,即是输入为交流电源,交流电压三相桥式整流后变为直流电压,然后直流电压经三相桥式逆变电路转换为调压调频的三相交流电输出到工作负载。当变频器初始工作状态时,由于直流侧的平波电容启动容量瞬间增大(瞬间充电电流增大)通常在电路中采用一个起动电阻来限制充电电流,当瞬间充电完成后,控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路,起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏,变频器报警显示为直流母线电压故障。事实上,当变频器的交流输入电源频繁时,或者旁路接触器的触点接触不良时,以及旁路晶闸管的导通阻值变大时,都会导致起动电阻烧坏。
2、变频器无故障显示, 但又不能高速运行有个别现象显示变频器状态正常,但实际情况是,不能调到高速运行状态,检查各项指标显示变频器无故障、相关参数设置正确、调速输入信号正常,运行时测试出现变频器直流母线电压偏低,输入端检测缺相,故障原因多是输入侧空气开关接触不良或瞬间过热而过流保护,实际工作中变频器缺一相输入,是可以工作的,多数变频器的母线电压下限为400V,即是当直流母线电压降至400V以下时,变频器才报告直流母线低电压故障。
3、变频器显示过流变频器显示过流是常见问题,出现这种故障显示时,首先检查加速时间参数是否太短,力矩提升参数是否太大,然后检查负载是否太重。如果无这些现象,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检 测 点,复位后运行,看是否出现过流现象,如果出现的话,很可能是1PM模块出现故障,因为1PM模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能,而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到微控器的 ,微控器接收到故障信息后,一方面封锁脉冲输出,另一方面将故障信息显示在面板上,一般更换1PM模块。
4、变频器显示过压故障变频器出现过压故障,一般是雷雨天气,由于雷电串入变频器的电源中,使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸,在这种情况下,通常只须断开变频器电源1min左右,再合上电源,即可复位;另一种情况是变频器驱动大惯性负载,就出现過压现象,因为这种情况下,变频器的减速停止属于再生制动,在停止过程中,变频器的输出频率按线性下降,而负载电机的频率高于变频器的输出频率,负载电机处于发电状态,机械能转化为电能,并被变频器直流侧的平波电容吸收,当这种能量足够大时,变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸,对于这种故障,一是将减速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元;二是将变频器的停止方式设置为自由停车。
5、 电机工作状态时过热, 变频器显示过载对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障,就必须检查负载的状况;对于新安装的变频器如果出现这种故障,很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题,所以在新变频器使用以前,必须设置好该参数,另外使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时,没有正确的设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数,也会导致电机热过载,另一种情形是设置的变频器载波率过高时,也会导致电机发热过载，第三种情形是电气设计者设计变频器常常在低频段工作,而没有考虑到在低频段工作的电机散热变差的问题,致使电机工作一段时间后发热过载。
二、变频调速对港口起重机械的有效影响问题分析研究
在港口起重机械调速方法中,变频调速的调速范围大,平滑高,变频时同时改变定子外加电压,可实现恒功率或恒转矩调速以适应不同负载的要求,低速时特性的静差率较高,调速的效率和功率因数高,是异步电动机调速方法中最有发展前途的一种。其缺点是必须有专用的变频电源(单机配备变频器),在恒转矩调速时,低速段电动机的过载倍数大为降低,甚至不能带动负载。交流电动机的变频调速系统具有调速范围宽,调速精度高等特点,并对起重机械的运行状态几乎没有影响。变频调速采用磁通矢量控制技术或大转矩提升技术,可解决港口起重机起动转矩大、低速时大力矩输出及负载变化巨烈的问题;加减速时问的设定,可解决港口起重机起制动的频繁冲击,使起重机的速度变化连续,运行平稳;利用频率到达信号或频率检测信号控制制动器开闭,只有在电机的输出转矩大于负载转矩时,制动才打开,解决了溜钩问题,利用电源回馈技术把电机在第四象限运行的再生能量变换成50Hz的交流电回馈电网 ,保护变频器不被击穿;主控制回路分开并可靠接地,避免强电对变频器弱信号的干挠。可使港口起重机械设备连续在大负载的状态下工作,节能效果也十分显著。
结语
20世纪70年代后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美,在输出转距上远远优于直流电力拖动。在交流调速技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果十分明显,而且易于实现过程自动化。港口起重机械应用大功率变频调速器对机械的有效利用率大大提高,但它随之产生的频繁变换的交变频率而产生电磁干扰却对港口通讯设备产生一定程度的电磁波干扰,有必要在大规模应用变频调速来改善港口机械的工作效率与节能的同时,研究屏蔽变频辐射对通讯质量的影响,让科学技术为人类服务,降低污染,保护我们的生活质量和工作质量。
参考文献：
[1] 康富生.变频器的组成与常见故障及维修对策[J].科技创新导报,2007
[2] 李顺 .变频器在纺织机械中的应用 [J].科 技 创 新 导 报,2010