变频器控制回路抗干扰措施及调试故障处理

赵宏超

变频器控制回路抗干扰措施及调试故障处理

赵宏超

本文探究了变频器的构成、与PLC的接口、控制回路产生干扰的原因以及抗干扰措施，同时分析了调试变频器过程容易产生的几种常见故障及处理对策和方法。

变频器 控制回路 抗干扰 调试变频器 故障分析

现代建设中的工业生产都在广泛应用变频器。因此，全面、正确地了解变频器的结构、控制回路的组成、抗干扰措施及常见故障，对于现场操作人员和维修人员具有非常重要的意义。

一、简介变频器的构成及其与PLC的接口部分

通用变频器的主回路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动和回馈环节等。整流部分通常又被称为电网侧交流部分，把三相或单相交流电整流成直流电。直流环节，由于逆变器的负载是异步电动机，属于感性负载，因此在中间直流环节部分与电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量的交换—般都需要中间直流环节的储能元件来缓冲。逆变部分通常又被称为负载侧交流部分，它通过不通的拓扑结构实现逆变元件的规律性关断和导通，从而得到任意频率的三相交流电输出。制动和回馈环节，由于制动形成的再生能量在电动机侧聚集到变频器的直流环节形成直流母线电压的升高，需要及时通过制动环节将能量以热能形式释放或者通过回馈环节转换到交流电网中去。变频器控制系统最重要的就是接口音盼。根据不同的信号连接，其接口部分也有相应的改变。接口部分主要有以下几个类型，即开关指令信号的输入、模拟量信号的输入、RS-485通讯方式。

二、分析变频器控制回路产生干扰的几种主要原因

（一）变频器本身产生的干扰

变频器输入和输出电流中具有高次谐波成分，这是变频器产生干扰信号的根本原因。变频器的输入电流中的高次谐波成分除了影响功率因数外，也可能对其他设备形成干扰。

（二）电路传播方式

a通过电网传播是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。b通过漏电流传播是变频器输出侧电流干扰信号的主要传播方式。

（三）感应耦合方式

当变频器的输入或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。

三、关于抗干扰的几种主要措施

（一）对线路进行屏蔽

屏蔽的主要作用是吸收和削弱高频电磁场。屏蔽的主要方式有：变频器到电机之间的电缆，应尽量穿入金属管，金属管应接地。动力电缆选择以够用为主，如果量太大，将会加大干扰信号，导致变频器保护误动作。控制电路的屏蔽主要是防止外来的干扰信号窜入控制电路，常用的方法是采用屏蔽线。

（二）隔离干扰信号

隔离技术主要用于把已经窜入线路的干扰信号阻隔掉，主要的方式有：第一，电源隔离。对于一些耗电量小的仪表设备，其电源可通过隔离变压器和电网进行隔离，以防止入电网的干扰信号进入仪器。第二，信号隔离。信号隔离是设法使已经窜入控制线的干扰信号不进入仪器，隔离器件是采用线性光电耦合管。

（三）准确接地

设备接地的主要目的是安全，但一些具有高频干扰信号的设备，也具有把高频干扰信号引入大地的功能，接地时，应注意以下几点：第一，接地线应尽量粗—些，接地点应尽量靠近变频器。第二，接地线应尽量远离电源线。第三，变频器所用的接地线，必须和其他设备的接地线分开，必须避免把所有设备的接地线连接在—起后再接地。第四，变频器的接地端子不能和电源的“零线”相接。

四、对变频器调试中容易出现的各种故障的分析

（一）参数设置故障

变频器在使用中是否满足传动系统的要求，变频器的参数设置非常重要。如果参数设置得不正确，则会导致变频器不能正常工作。参数设置：常用的变频器在出厂时，厂家对每一个参数均有一个默认值。这些参数被称为工程值。但在实际工作中，以面板操作并不能满足大多数传动系统的需要，因此用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数进行设置。第一，确认电动机参数，变频器在参数中设定电动机的功率、电流、电压、转速、最大频率。第二，变频器采取的控制方式，即速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式。第三，设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况进行选择，可以采用面板、外部端子及通讯方式等几种。第四，给定信号的选择，—般变频器的频率给定也可以有多种方式，即面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定。第五，参数设置类故障的处理。一旦发生了参数设置类故障，变频器就不能正常运行，—般可以根据说明书进行参数的修改。如果不行，则最好把所有的参数恢复到出厂值，然后按上述步骤重新设置。

（二）过压类故障

变频器的过压集中表现在直流母线的直流电压上。正常情况下，变频器直流电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=135U线=513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上升至760V左右时，变频器过电压保护动作。变频器都有—个正常的工作电压范围。当电压超过这个范围时，很可能损坏变频器。常见的过电压有两类：一种是输入交流电源过压。这种情况是指输入电压超过正常范围，一般反映在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查并处理。另一种是发电类过电压。这种情况出现的概率较高，主要是电动机的同步转速比实际转速高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元，有两种情况可以引起这一故障。第一，当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间往往会设置得比较小。在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，变频器直流回路电压升高，超出保护值，出现故障。第二，多个电动机拖动同—个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机处于电动状态，转速低的电动机处于发电状态，这就会引起过电压故障。

（三）过流故障

过流故障可分为加速、减速、恒速过流，产生的原因可能是变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均及输出短路等。这时，一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计及对线路进行检查来处理。如果断开负载变频器还有过流故障，则说明变频器逆变电路已坏，需要更换变频器。

（四）过载故障

过载故障包括变频过载和电动机过载，产生的原因可能是加速时间太短、直流制动量过大、电网电压太低及负载过重等。一般可通过延长加速时间、延长制动时间及检查电网电压等来处理。负载过重，所选的电动机和变频器不能拖动该负载，也可能是由机械润滑不好引起。如为前者，则必须更换大功率的电动机和变频器。如为后者，则要对生产机械进行检修。

（五）其他故障

第一，欠压：说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。第二，温度过高：如电动机有温度检测装置，则检查电动机的散热情况；如变频器温度过高，则检查变频器的通风情况。

随着科技的进步和现代工业的蓬勃发展，变频器的调速范围和调速性能在不断提高，已经应用到了工业的方方面面。因此，科学而又全面地掌握变频器的工作原理，正确使用变频器，了解常见故障的处理方法，对于现场的操作人员和检修人员是非常有意义的。

（作者单位为吉林市园林管理处）