浅谈变频器常见故障的处理

学术论坛数字技术与应用204随着电子技术的成熟，交流电机的变频调速技术得到了长足的发展。由于其具有卓越的调速及节能性能，极为符合现代化企业对设备控制及节能减排的需要，并且相对于直流调速装置有着显著的优势，诸如直流调速结构复杂，制造成本高，电机体积大，交流调速成本低、使用寿命长，电机体积小，维护方便等优点。因而在铁水预处理和RH精炼炉的使用中，大量采用了交流变频调速，如钢包台车电机控制、顶抢升降控制，真空槽台车控制、旋转溜槽给料电机控制等。1、变频器的基本原理已知三相异步电动机的转速为n=60f/p(1-s)，其中n为转子转速，p为磁极对数，s为转差率，由公式可知对于成品电机而言磁极对数p已确定，而转差率s变化不大，则可得电机转速n与电源频率f成正比，因而改变输入电源的频率f就可以改变电机的转速n,从而达到电机调速的目的。而为了保持调速时电机的最大转矩不变，必须维持电机的磁通量不变，因此定子的供电电压也要做相应的调整，因而常用的变频调速装置又称为VVVF（VariableVoltageVari-ableFrequency）装置。交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，又要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因而其技术主要分成功率和控制两大部分。而现在变频器又分为交-交变频及交-直-交变频，现在一般通用交-直-交变频。交流变频器的作用就是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、变绿皆可调的交流电源，输出给异步电动机。其主要由整流、直流、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成，即主回路及控制两大部分组成。整流部分其作用是把三相电整流成直流电，其常见低压整流电路有二极管构成的不可控全波整流桥或晶闸管构成的可控全波整流桥。直流部分元件主要起到滤波、储能、均压及吸收能量的作用，因为输出的直流电源为脉动的直流电压必须滤波，并为防止滤波及电解电容不被烧坏还应具备储能功能及吸收直-交环节的过流及过压能量。逆变环节为直流变交流的环节又称为负载侧变流部分，它通过电子元件构成逆变回路得到频率及电压均可调的电源。制动单元大多为内置制动单元或配备短时工作制的制动电阻或外置制动单元。而所谓的控制单元就包括检测单元、微处理单元保护电路等。而预处理和RH精炼炉的变频器大多采用VVVF控制的交-直-交变频器且为无速度反馈的开环控制。2、变频器的常见故障变频器的常见故障包括过电压、过电流、过热等故障。现就常见故障进行一些分析及其的处理方法进行说明。如过电压故障，是变频器的常见故障之一。变频器过电压会引起较严重的危害主要表现在：一是引起电机磁路饱和，励磁电流过大，引起电机温升过高；二是中间直流环节电压过高会使得变频器输出电压脉冲幅度增大，损害电机绝缘严重损伤电机寿命；三是会有可能引起中间直流环节滤波电容器破裂，严重影响电容器寿命，因此应当严格限制中间直流环节电压。而变频器方面，一般可由以下原因引起过电压现象，一是来自输入侧的过电压，因为正常情况下输入侧电压为380V，允许-5%-+10%的误差，经三相整流桥整流之后电压一般为591V左右，个别峰值达到636V，问题不大，一般不会引起变频器过电压跳闸，其主要指雷电冲击及补偿电容在拉闸、合闸时引起的过电压；二是来在负载侧的过电压，主要是某种原因引起的使得电机工作在再发电状态，即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态，负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回馈到变频器的中间直流环节，此时逆变器工作在整流状态，如果变频器没有消耗这些能量，这些能量将使中间直流环节电压升高，达至限值即会跳闸。而在实际应用中，来自负载侧的过电压是主要因素，而负载侧引起过电压的可能因素主要有以下几个原因，一是变频器减速时间设置过短，当变频器拖动大负载时，其减速时间设置较小时，减速过程中变频器输出频率下降过快，而负载惯性较大，使得电机的实际转速高于变频器输出频率所对应的转速，使得电动机处在发电状态，因而导致变频器中间直流环节电压过高，达至限值跳闸，因而大型变频器一般都设置过电压字处理单元。二是在多台电机拖动同一负载的情况下，由于没有负荷分配，当一台电机的实际转速超过另一电机的时机转速时，则转速高的相当于原动机，转速低的相当于发电机，亦可能引发过电压故障。三是由于变频器中间直流环节的电容寿命问题，在使用多年之后，电容容量下降中间直流环节对直流电压的调节能力下降，过电压跳闸的几率增大。而在实际应用中，第二种的因素较多。以RH精炼炉钢包台车变频器为例，其为双电机拖动同一负载，在运行过程中经常出现过电压报警故障，且经常为同一台变频器报警，经过观察，在运行过程中变频器的中间直流环节在高频时电压值较高，经过分析，其一台电机的实际转速高