变频器的控制电路及几种常见故障分析

靳立伟 岳宏伟

【摘 要】变频器是电力系统运行过程中常见的电气设备，同时也是一种科技含量非常高的电气设备，由于使用的时间较长，所以变频器在使用的过程中经常会出现故障。现在，在电力系统中，变频器的使用范围在不断的扩大，为了更好的保证变频器在使用过程中的效果，维修人员要对变频器的性能进行充分的了解，对变频器可能出现的故障进行掌握，一旦出现故障，可以做到在第一时间对故障进行解决，保证电力系统的正常运行。

【关键词】变频器；控制电路；常见故障

科学技术水平的不断提高，使得很多的新型设备出现，其中一些大型的电子元件和集成电路的出现，就对交流变频器的发展有很大的帮助，变频器调速技术得到了更加完善的发展，同时使用效果更加的成熟。使用交流变频器调速系统有很多优点，其中调速的精度非常高，调速时操作比较简单，同时还能做到很好的保护功能。交流变频器已经在很多的领域得到了广泛的应用，其中在电力工业、冶金企业和机械制造业的使用最多。在变频器使用的过程中，一般在使用十年左右就会经常出现故障，因此变频器也进入到了故障的高发时期，为了避免变频器发生故障，影响正常的生产，一定要对故障出现的原因进行分析，找到相应的解决措施。

1.变频器概述

变频器是一种电能控制的装置，在使用的过程中可以实现对电源频率的转换，电源频率的转换是为了满足交流发电机变频调速的需要，以此来实现对交流异步电机的所有功能。变频器在使用中主要通过电力半导体器件的通断作用来进行操作。变频器在使用的时候，可以实现改变功率因数、变频调速和对过载进行保护，同时还能实现对运转精度的控制。在变频器运行的时候可以控制电路，主要是对主电路的控制，将电路中的交流电转换为直流电。在变频器在进行控制的时候，通常都是需要一个进行大量运算的中央控制系统的，它可以进行转矩的计算，对电流之间复杂的转换进行控制。

1.1变频器的工作原理

变频器是进行电力变换的装置，在使用中是为了向电动机提供调频或者是调压。变频器在工作中主要使用的就是主回路。为了更好的区分变频器可以将其分为两类。一类是电流型的变频器，这种变频器的直流回路滤波为电感，在工作中可以将电源流从直流转换为交流，在这种变频器中主要由三部分组成，分别是逆变器、整流器和平波回路。另一类是电压型的变频器，这种变频器的直流回路滤波是电容，在运行的过程中可以将电压源从直流转换为交流。

1.2变频器的主要作用

使用变频器就是为了保证电网的运行安全，变频器在使用可以起到以下几点作用。首先，变频器可以实现软启动节能的作用，在电网运行中，异步电动机在启动的过程中会对电网造成很大的冲击，它在启动的过程中会将电网的容量提高，同时还会出现较大的电流和振动，这就非常容易导致阀门和挡板出现损坏，从而导致电网中的设备和电路的使用时间减少。在使用了变频器以后，它自身的软启动功能可以将电动机的启动电流从零开始，避免出现大量电流的情况，这样就会降低启动过程对电网的冲击，同时还能减轻供电的容量，保护设备和电路不会受到影响，这样做即使一种节能的措施，又是一种降低维修费用的做法。其次，变频器可以降低电网中的无功损耗。电网在运行的过程中，损耗是一种非常普遍的现象。无功损耗不仅会严重浪费电能，同时还会影响设备的使用效率。在电网运行过程中，无功功率是影响功率的重要因素，无功功率的增加，不但会导致线损情况的增加，还会影响电网中有功功率，使其出现下降的情况。在使用了变频器以后，对电网中出现无功损耗的情况明显的降低了，同时还提高了电网中的有功功率，在电网运行中，线损的情况也降低了，电能浪费的情况也减少了。

2.变频器常见故障及解决措施

2.1变频器干扰的主要类型及抗干扰方法

首先是静电感应的干扰。此种类型的干扰主要是指由电气回路中产生的磁通量变化在电网的电缆中感应出的电势。这种干扰的强度大小取决于磁通量的大小、闭环面积等。抗干扰的方法是尽量减小干扰源电缆中的磁通量。 其次是静电耦合。这种干扰主要是指电气回路的静电容耦合在控制电缆中产生的电势。较为有效地解决方法为增大距离，当距离达到导体直径的40倍以上时，则基本不会出现干扰，还可以采用在电缆间安装屏蔽导体，并将其安全接地。再次是接地干扰。这种干扰一般是指由信号或机体接地产生的干扰。对于电流回路及弱电压而言，一旦接地不合理便会引发干扰，如当接地点为两个或两个以上时，此时的接地位置会形成电位差，进而产生干扰。解决措施为可将预先给定好速度的控制电缆取其中一点进行接地，由该点引出的接地线不作信号的通路使用，可在变频器侧进行控制电缆的接地，并采用专设的接地端子，不得与其它接地端子共用。最后是接触不良。这种干扰类型较为常见，其主要形成原因是变频器控制电缆的继电保护器触电以及电接点接触不良导致的，由于接触不良致使电阻发生变化，进而在电缆中形成干扰。对于此类干扰的解决方法比较简单，可通过提高电器元件的等级或是将触点进行并联即可，同时应定期对连接点进行维护加固，防止其出现接触不良。

2.2变频器常见故障及处理措施

首先是变频器主回路故障，这种故障主要是由于电解电容器件的故障导致的。电解电容器件的使用寿命通常是由其使用的内部温度和其承受的直流电压所决定的。在进行变频器的主回路设计的时候，一般对电容器的型号都是进行过严格的分析后才决定的，这样就使得影响其寿命的主要因素就是温度。一旦温度过高就会导致电容器出现故障。解决这种故障的可以通过采取一定的技术措施来降低主回路上的电流，使得电容器件的使用寿命增加，也可以对安装的温度环境进行控制，找到最适宜的温度后再进行安装，以此来确保内部的温度是稳定的。其次是控制回路故障，这种故障出现的原因是变频器控制回路中的IPM电路板上的缓冲电容器以及电源上的平滑电容器，它们都是影响变频器使用寿命的主要因素。由于在控制回路中通过的脉冲电流是固定不变的，与主回路负载的影响无直接关系，所以决定其使用寿命的因素是通电时间及内部温度。电容器一般都是被焊接在电路板上的，若是相对静电容量进行准确的测量是十分困难的，因此，可按照具体的使用时间及其所在环境的温度来对电容器的使用寿命加以推算；此时可通过对电源电路板进行观察，便可发现故障的原因，然后采取相应的措施处理即可。最后是冷却系统故障。变频器的冷却系统主要由冷却风扇和散热片两部分构成。为了起到冷却的效果，冷却风扇必须持续运转，其使用寿命一般都比较短。冷却风扇即将达到使用寿命时，其会出现噪声增加、振动等现象，直至最终停止转动，一旦冷却风扇停止工作，逆变模块则无法进行散热，最终结果会使变频器出现跳闸。解决措施为定期对冷却风扇进行检查，并每隔2-3年对风扇更换一次。

3.结束语

总而言之，变频器具有可靠性高、节能等诸多特点，但在实际使用过程中，必须对各种常见干扰故障进行认真分析，并采取相应的措施加以处理，以此来确保变频器的使用效果。为了能够更好地使用变频器，相关技术人员应充分了解并掌握变频器的结构原理，并熟知其常见的干扰故障及解决措施。只有这样，才能使变频器起到应有的作用。

【参考文献】

[1]张玉梅，张九妹，杜建军.变频器常见故障处理[J].设备管理与维修，2011.

[2]刘建国.变频器的控制电路及几种常见故障分析[J].电工技术杂志，2010.

[3]王占峰，李晓宁.变频器应用中的几个常见问题分析及处理[J].包钢科技，2009.

[4]邹六省，王占儒，刘绪洪.变频器对PLC干扰常见故障的分析与处理[A].变频技术研讨会论文集[C].2011.