时间：2023-05-30 09:03:47
变频器原理（英文Variable-frequency Drive，简称VFD）是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电频率的方式控交流电动机的电力控设备。使用的电分为交流电和直流电，一般的直流电大多是由交流电通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电在人们使用电中占总使用电的95%左右。
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【关键词】变频器;节能原理;应用;探讨
近年来，我国的科学技术飞速发展，科学技术带动着我国的电力技术以及信息技术发展，其中，自动控制技术也因此迈上一个新的台阶。电气传动与控制技术的进步注定要掀起一场大的技术革命，就是用新的交流调速技术取代直流调速以及计算机数控技术代替我们传统的模拟控制技术。当今，科技为很多条件的优化创造了可能，比方说对于电动机的交流变频调速，由于其出众的调速范围和启动性能，更重要的是在节约电力方面，被很多领域所应用，现阶段其已经充当着节能减排、提升生产效率、保护周围环境的的重要角色。在我国社会生产生活中发挥着至关重要的作用。
1.变频器的工作原理和基本构成
什么是变频器？从组成上来讲，变频器通过电力半导体器件的通断作用，对工频电源进行变换的装置，一般将工频电源转化为其他频率的电能控制装置。这样的话，就可以对交流异步电机进行功能上的调节，例如软启动、过压、过流、提升运转精度等等。变频器基本构成根据其工作方式可分为两种，即：交―交、交―直―交，一般来说，我们日常接触到的变频器，通常是一直一交的构成方式，工作原理就是首先将工频的交流电，通过整流器的转换作用变成直流电，然后再利用变频器将直流电转化为能够控制的交流电供电动机使用。
2.变频器的节能原理
我们都知道，对于变频器本身来讲，其是不会在节约电能方面起作用的，它只不过是节能系统组成的一部分。而利用变频技术的优势，就是可以实现对电机的精确控制，比如电机的高精度控制和高特性控制。而变频器在节能方面的作用，就是可以控制运作电机的转速来节约电能的不必要使用，从而达到节约能源的最终目的。
变频器技术是一项具有较强综合性的技术，它把电力电子技术与变频技术紧密结合，通过控制电动机电源频率的工作方式实现对电动机机械设备的控制。其中，变频技术包括电力电子技术、计算机应用技术等，在确保电动机稳定运行的条件下，能有效控制电动机的自动加速与减速运行，从而提高电动机的工作效率，降低能源的消耗。此外，变频器技术还具有较强的过电流、过电压等保护功能。变频器的节能方式是根据实际需求的不同来划分，主要分为软启动节能方式和变频节能方式两种节能方式，不同的节能方式具有不同的节能原理。
3.变频器的节能应用
对于变频器在我国的应用，广泛来说应用十分广，但是主要还是集中在风机和泵类的机械设备身上，通过变频器的变频作用可以进一步节约电能。由于其在节能减排方面的突出作用，变频技术被我国所重视，并在近几年进行了很大范围的推广。变频技术的应用取得了显著的成效，有其是风机和泵类等设备的控制方面，节约了大量的能源，在现代生产中扮演越来越重要的角色。与此同时，在交流异步电动机方面，变频技术整合进变频系统被广泛应用于我国的数控机床、传送带给料系统的启动源。
近几年，科技的不断进步，人们生活水平的不断提高，变频技术的身影遍布我们生活的方方面面，并且随着时间的不断推移而不断成熟，在不同的生产领域都发挥着极其重要的作用。在高耗能产业，比如说煤矿企业，变频器能够在节约电能方面起到十分显著的作用，同时可以进一步提高企业的机械设备自动化程度，进一步对煤矿企业的生产效率提升以及提升煤炭质量起到推动作用。同时，变频技术应用于煤矿企业的通风环节，可以大大增强矿区的空气流通效率，进一步保证煤矿安全。总而言之，变频器技术能够广泛应用于各种不同的领域，并充分发挥其节能效果，最大限度地为生产机械做出重要贡献。
4.结束语
总而言之，变频器的使用可以在很大程度上节约各种设备的能源消耗，还可以进一步减少设备启动时不可避免的电路损耗，这样便增长了设备的使用寿命，减少不必要的维修开支。合理运用变频器，其节电率可以达到30%以上，其中发展潜力巨大，十分值得推广与应用。同时，变频器的合理利用在维护企业经济效益方面也同样扮演着重要的角色，所以，针对变频器的重要作用，我们技术研究人员应该进一步抓紧对变频技术的研究，让变频技术更有效为社会服务，大大提高企业的经济效益和经营利润。
参考文献
[1]吴爽.浅谈变频器节能的原理及应用[J].广东科技，2007 （S2）.
[2]李永鑫.变频器节能技术原理及应用分析[J].电子制作，2013（05）.
[关键词]三菱变频器；工作原理；安装要求
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.41.202
1 三菱变频器的工作原理
三菱变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交―直―交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
2 三菱变频器选型时要确定以下几点
（1）采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。
（2）三菱变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
（3）三菱变频器与负载的匹配问题
①电压匹配；三菱变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
②电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。
③转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
（4）在使用三菱变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的三菱变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
（5）三菱变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免三菱变频器出力不足，所以在这种情况下，三菱变频器容量要放大一档或者在三菱变频器的输出端安装输出电抗器。
（6）对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起三菱变频器的降容，三菱变频器容量要放大一挡。
3 三菱变频器E740的详细描述
三菱变频器FR-E740系列，小型、高性能（自带控制面板）FR-E740完全代替FR-540系列变频器。功率范围：0.4～15kW（三相380V FR-E740系列），采用磁通矢量控制，实现1Hz运行150%转矩输出，PID，15段速度等多功能选择，内置独立RS485通信口，柔性PWM，实现更低噪声运行。
功能范围：允许短时超载（200%时持续3s）；机器本身自带操作面板，无须另购；提供USB接口与计算机连接，可以使用FR Configurator软件对变频器进行参数设定或监视；变频器表面带PU接口，FR-E500操作面板可直接连接到E700系列上。安装尺寸和FR-E500完全一致。允许并排安装，节省安装空间；维护简单：配有梳型配线盖板，接线更方便，更换同系列变频器时，不需要拆线，只要把原来变频器的控制端子安装到
4 三菱变频器的安装环境
4.1 三菱变频器工作温度
三菱变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，三菱变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠三菱变频器的底部安装。
4.2 三菱变频器环境温度温度太高且温度变化较大时，三菱变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。
4.3 腐蚀性气体使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。
4.4 振动和冲击装有三菱变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。淮安热电就出现这样的问题。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。
4.5 电磁波干扰三菱变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽三菱变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。
5 三菱变频器和电机的距离确定电缆和布线方法
（1）三菱变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。
（2）控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从三菱变频器到电机全部用穿线管屏蔽。
（3）电机电缆应独立于其他电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其他电缆长距离平行走线，这样才能减少三菱变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与三菱变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。
（4）与三菱变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从三菱变频器的用户手册。
①主回路：电抗器的作用是防止三菱变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据三菱变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在三菱变频器的输出端，减少三菱变频器输出的高次谐波，当三菱变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。虽然三菱变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不完美，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照三菱变频器的容量进行选择。可以用三菱变频器本身的过载保护代替热继电器。
②控制回路：具有工频变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。
6 三菱变频器常见故障分析
6.1 三菱变频器过流故障过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于三菱变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。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、对线路进行检查。如果断开负载三菱变频器还是过流故障，说明三菱变频器逆变电路已环，需要更换变频器。
6.2 三菱变频器过载故障过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和三菱变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和三菱变频器；如后者则要对生产机械进行检修。
6.3 欠压说明这款三菱变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。
参考文献：
[1]陈建行，郭培彬，袁勇.高压变频器在水泥行业风机中的应用[J].变频器世界，2010（2）.
[关键词]变频器 控制方式 工作原理
中图分类号： TN773 文献标识码： A 文章
0前言
近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频其应用到工业控制中，是我们专业技术人员共同追求的目标。下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式。
1 变频器的工作原理
交流电动机的同步转速表达式：
n=60f（1-s）/p （1）
式中：n――异步电动机的转速；
f――异步电动机的频率；
s――电动机转差率；
p――电动机极对数。
由式（1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
2 变频器控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交―直―交电路。其控制方式经历了以下四代。
2.1 U/f=C 的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式
这种方式的特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
2.2 电压空间矢量（SVPWM）控制方式
这种控制方式是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
2.3 矢量控制（VC）方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic ，通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia11b1再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1 ，It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
2.4 直接转矩控制（DTC）方式
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
2.5 矩阵式交―交控制方式
VVVF 变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交―直―交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交―交变频应运而生。由于矩阵式交―交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。 它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：
（1）控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
（2）自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型， 对电机参数自动识别；
（3）算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
（4）实现Band ―Band 控制按磁链和转矩的Band ―Band 控制产生PWM 信号，对逆变器
开关状态进行控制。
矩阵式交―交变频具有快速的转矩响应（
[关键词]门机；ABB变频器；故障原因；处理措施
中图分类号：TH213.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0307-01
1.门机变频器概述
门机（即门座式起重机）具有诸多优势，不仅性能优异，而且工作效率高，因而港口生产中得以普遍应用。变频调速技术一方面能够节能降耗，另一方面能够发挥理想的调速性能，因而在以门机及类似设备中得以广泛应用。ABB变频器以其理想的特定性成了门机的重要组成部分。下文将基于ABB变频器在门机上的应用进行相关探讨。
1.1 异步电动机的变频调速原理
异步电动机轴转速的计算公式如下[2]：
n=n1（1-s）= （1）
式中：n1指的是同步转速，单位r/min；f1指的是定子频率，单位Hz；P指的是磁极对数；s指的是异步电动机转差率s=（n1-n）/n1。
由（1）式可知，调整电源频率f1便能实现对电动机轴转速的控制，从而满足无级调速的效果。
1.2 ABB变频器的结构形式
1.2.1 主回路
为异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分，即所谓的主回路，又包括以下两大组成部分：1）整流器。对工频电源进行转换，使其成为直流电源。2）滤波器。经整流器处理得到的直流电压将会受脉动影响而发生一定幅度的波动，为有效削弱甚至消除这种电压波动，需要借助直流电阻器或者电容器进行有效吸收。3）逆变器。逆变器可对变频交流电进行调压和调频等处理，并将之提供给电动机。
1.2.2 控制回路
控制回路主要包括：1）主控板。2）驱动板。3）电源板。4）PG卡。5）通讯卡等[3]。
2.ABB变频器故障及处理
ABB变频器具有优异的故障诊断功能，当故障发生时，可及时实现对相关部分的有效保护。故障未解决前，显示屏将提示故障代码，指导故障原因分析，便于故障及时解决。故障解决后，故障将会被记录下来，并保存在变频器的历史记录中，便于将来的故障处理。下文将针对几种典型的故障及其处理进行探讨。
2.1 BB（BASE BLOCK）
故障解释：BASE BLOCK基极封锁。
原因分析：门机电控系统通过PLC予以控制，由外部电路提供的故障信号为PLC接收后便会使得控制电路发出停止变频器的指令，造成跳闸。该类故障主要包括：1）对运行状态下门机的触点接触等进行检查而导致的故障。2）重量传感器等外部监测设备出现故障。3）编码器出现故障等。
处理方法：如果信号要求机构停止运行或者导致通讯异常，则会发生基极封锁，此时，应对外部信号以及通讯信号进行认真排查。外部故障多种多样，所以，应重视并落实日常检查工作，在有效掌握门机电路的基础上，保证相关装置具有良好的工作状态，如此一来，发生故障时，便能够快速确定故障原因，并有效处理。
2.2 OL（OVER LOAD）
故障解释：电机过载。
原因分析：1）负荷过大。当门机重量传感器发生故障时，有可能导致负荷过大，继而造成过载。如门机执行大变幅旋转动作，假若风向和旋转正好成反向，那么风力有可能导致旋转过载。2）变频器导致的过载。通常为变频器输出电压存在异常，导致电机出现发热过载。
处理方法：1）对负荷过大导致的过载进行处理时，应检查电动机是否存在过热问题，还应关注变频器提示的电流的实际运行情况。规定司机在操作过程中，应遵守规范，严禁超载。2）对变频器导致的过载进行处理时，应检查其保护设置是否存在异常，还应检查输出三相电压是否存在异常，假若有异常，提示为内部故障，应予以及时而有效的排除[4]。
2.3 OC（OVER CURRENT）
故障解释：过电流。
原因分析：1）变频器输出侧发生短路问题或接地问题。2）负载过大。
处理方法：1）对短路故障进行处理时，应以变电器到电机之间的线路为重点排查对象，检查并确定是否有短路问题或接地问题，并采取相应的处理措施予以排除。2）由于外部负载大幅变化而导致的过电流，应重点检查传动机构、电机、减速箱等是否存在不正常的振动、噪声或者发热问题，并予以有效排除，另外，在实际操作环节，应严格检查，按规操作，避免由于负载大幅变化而带来的有害冲击。
2.4 OV（OVER VOLTAGE）
故障解释：主回路过电压。
原因分析：1）电源过电压指的是，由于电源电压过高而导致直流母线电压大于额定值。此时，变频系统为保护自身而跳闸。2）再生过电压。门机在运行时有可能发生变频器过电压跳闸问题，停车操作时发生几率最大。在制动环节，电机进入一种发电状态，制造的能量仅提供给制动电阻供其消耗，假若该环节用时过短，那么制造的能量将难以及时消耗，从而导致过电压问题。
处理方法：通常复位后便能够解决这一问题，若仍旧存在，一般通过延长减速时间的办法予以处理。要求司机应尽量避免急刹车等不良操作行为。
3.利用光纤判断故障的技巧
当故障界面提示某一功率单元可能发生光纤故障时，但是难以甚至无法对故障予以精准定位，为有效解决这一问题，通常可借助光纤予以分析和判断。将故障功率单元所对应的光纤状态线于功率柜位置和附近单元做对换处理，假若报警发生转移，则提示功率单元发生故障；假若仍然提示该单元存在故障，则说明光纤回路有可能存在异常。将故障功率单元所对应的光纤状态线于光纤板位置和附近单元做对换处理，假若原有报警发生转移，则表明光纤线可能存在异常；假若仍然提示该单元存在故障，则说明光纤板有可能存在异常[5]。
4.结束语
随着变频技术的广泛使用，门机将会面临更多且更加复杂的变频器故障。处理故障时，应结合实际深入分析，确定故障原因，并采取针对性的处理措施。
参考文献
[1] 蔡始阳，吴承友.一起布线不当引发的变频器故障处理[J].设备管理与维修，2011，07：30-31.
[2] 电牵引采煤机变频器故障分析与处理[J].煤矿机械，2011，08：187.
[3] 刘艺，李子奇，熊雪英. 桥式起重机用变频器故障处理[J].设备管理与维修，2011，11：33-34.
关键词：课程建设；基于工作过程；职业能力
G712；TM921.51-4
《变频器控制技术》是自动化技术专业必修的核心课程，也是目前应用最广泛的应用技术型课程，具有极强的实践性、综合性和创造性。本课程的教学目标是：通过对《变频器控制技术》课程的学习，掌握变频器应用与的相关理论知识，能完成变频调速系统的设计、安装、调速与维修等。树立环保、节能、安全意识等，为发展职业能力奠定良好的基础。在教学中，笔者改变了传统的学科结构体系模式的教材和教学方法，进行了基于工作过程导向的理论与实践教学改革实践，取得了较好的效果。
一、学习目标设计
1.能力目标。能根据要求熟练设置变频器的参数并运行变频器，知道变频器的主要应用场合；能根据工程要求选用变频器，并用于实践工程设计；会按规范要求安装、调试维护变频器；能按功能模块分析变频器工作过程，对典型故障能进行分析；会使用变频器的常用维修仪表及工具，掌握变频器维修、维护的常见方法，具备一般故障的检测、分析、维修能力；
2.知识目标。 掌握变频调试的控制方式；掌握变频器主电路的基本组成及工作原理； 掌握变频器的常用功能； 掌握变频调速系统的设计及构成； 掌握变频器的运行及维护；掌握变频调速系统的设备选型原则与方法；
3.素质目标。具备识读变频器使用说明书和使用手册等技术资料的素质；培养学生具有用电安全意识、产品质量意识、节能环保意识、团队协作意识、相互沟通意识、自主学习意识；养成规范的操作习惯、科学的思维方法等职业素质，以适应职业生涯发展的需要。
二、内容选取
内容选取按照符合就业岗位行业发展、学生未来发展需要的原则选取。依据自动化技术专业相关的典型工作任务，实现其控制系统的安装与调试，以及完成工作所需的职业能力素质要求，结合行业技术发展要求，充分考虑学生未来职业发展需要等方面，对教学内容进行单元设计，形成本课程的具体学习型任务。设置基于工作过程为导向的工作任务内容。共设置了4个项目，每个项目包含不同的工作任务。
项目一音乐喷泉的变频控制系统包含四个工作任务：（1）认识变频器；（2）整流电路的检测；（3）中g直流环节的检测；（4）逆变电路的检测。主要完成的学习内容有：认识变频器、变频器的基本结构、电力电子器件、整流电路的原理、逆变电路的原理、制动电路的原理。
项目二化工厂泵与搅拌机的变频控制系统包含三个工作任务：（1）变频器的数字量输入控制；（2）变频器的V/F控制；（3）变频器的模拟量输入/输出控制。主要完成的学习内容有：变频器外部端子结构功能、变频器参数结构及功能、变频器的控制方法、变频器的基本控制功能、变频器的特殊功能。
项目三电机电机变频调速系统的安装与调试包含三个工作任务：1）变频器控制电机点动/连续运行；2）变频器控制电机正反转运行； 3）变频器控制电机多段速运行。主要完成的学习内容有：变频调速系统的结构、变频调速系统各元器件的选用原则、变频调速系统的设计、变频调速系统典型控制线路。
项目四单泵恒压供水变频控制系统的安装与调试包含两个工作任务：变频器的PID控制和变频和工频的切换控制。主要完成的学习内容有：变频器的PID 控制功能和变频与工频切换的注意事项。
三、教学内容安排
根据上述典型任务所涵盖的学习内容，对教学内容进行整合与重构，具体教学内容如下：
任务1.1认识变频器。学习目标为：
1.认识国内、外常见变频器的型号与外形并了解其性能；
2.能识别变频器铭牌、器件等；
4.能熟练进行变频器的面板操作。
5.理解变频器调速的原理及实现；
7.了解变频器的分类、应用背景。
任务1.2整流电路的检测。学习目标为：
1.能用万用表检测各种电力电子器件；
2.能用万用表简单检测变频的整流电路；
3.掌握变频器的主电路、接口电路；
4.理解三相桥式整流电路的原理；
任务1.3中间直流环节的检测。学习目标为：
1.能用万用表检测限流电阻、滤波电容等；
2.能检测旁路器件；
3.掌握中间电路的构成；
4.理解限流电阻、高压指示电路等的作用；
任务1.4逆变电路的检测。学习目标为
1.能用万用表检测逆变电路；
2.理解电压型逆变电路的原理；
3.理解SPWM控制；
4.掌握变频器的工作环境要求，输入侧高次谐波对外部设备的影响及其抗干扰措施；
任务2.1变频器的数字量输入控制 学习目标为：
1.能熟练的进行变频器功能码的设置；
2.能熟练操控变频器的运行；
3.掌握变频器数字量输入端功能；
4.掌握变频器数字输出端功能；
任务2.2变频器的V/F控制。学习目标为：
1.能熟练操控变频器的运行；
2.掌握变频器的V/F控制；
3.理解变频器的SF控制；
4.理解变频器的矢量控制；
5.掌握变频器V/F曲线的设置。
任务2.3变频器的模拟量输入/输出控制。学习目标为：
1. 能熟练操控变频器的运行；
2. 了解模拟量控制应用背景；
3. 掌握相关工作参数功能；
4. 掌握变频器模拟量输入/输出端功能；
任务3.1变频器控制电机点动/连续运行。学习目标为：
1.能设置变频器的功能参数；
2.会识读变频器的点动/连续运行控制线路的原理图；
3.能正确安装控制线路；
4.能调试控制线路，实现点动/连续运行控制；
5.了解点动/连续运行控制控制应用背景；
6.掌握变频调速系统的构成及元器件的作用及选择；
任务3.2变频器控制电机正反转运行。学习目标为：
1.能识读变频器的正反转控制线路的原理图；
2.能根据控制要求设置变频器参数；
3.能调试控制线路，实现正反转控制。
4.了解正反转控制应用背景；
任务3.3变频器控制电机多段速运行。学习目标为：
1.识读变频器的多段速控制线路的原理图；
2.能根据控制要求设置变频器参数；
3.能调试控制线路，实现多段速控制；
4.了解多段速控制应用背景；
任务4.1 变频器的PID控制。学习目标为：
1.识读变频器的PID控制线路的原理图；
2.能根据控制要求设置变频器参数，整定PID参数；
3. 掌握PID系统控制原理；
任务4.2 变频和工频的切换控制。学习目标为：
1.识读变频器的工频/变频切换控制线路的原理图；
2. 能调试控制线路，实现工频/变频切换控制。
3. 掌握工频/变频切换控制的设计方案；
关键词：凝结水泵；变频器；可靠性；
中图分类号：U464.138+.1文献标识码： A 文章编号：
一.前言
目前我国大部分机组逐渐由带基本负荷转向带调峰负荷，根据资料统计显示，300MW调峰机组的负荷率一般在50%～75%左右，由于机组负荷性质的变化，导致许多设备都存在着严重的能源浪费现象，如凝结水泵、循环水泵、风机等，急需进行节能改造，以符合我国现有的节能减排政策。在这种情况下，我厂对4台机组的凝结水泵进行了变频器的改造，增加一套高压变频器及两台馈线开关柜，对其一次接线及保护、逻辑控制回路进行了改造。随着凝结水泵系统的复杂化，凝结水泵在运行过程中的稳定性大大降低，如何保证凝结水泵正常运行，把安全隐患消灭在萌芽状态，是我们在现在工作中所急需解决的问题。
二. 日常维护需要检查的内容
2.1认真做好变频器的日常巡视检查工作，建立设备台帐，检查记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较他们之间的平衡度。
2.2每次定检或者大修时检查螺丝钉、螺栓以及即插件等是否松动，电源开关是否可靠，各个柜子的风扇是否正常，有没有毛病，风扇电源是否正常。
2.3变频柜温度过高会引起变频器故障，严重可能导致停机故障，因此定期巡视设备时若发现变频器室空调不制冷或变频器风扇有停转的，立即开票处理，及时消除隐患。
2.4变频器因本身散热要求通风量大，故运行一定时间以后，尤其机组长期带重负荷时会导致变频器滤网积灰严重，为了保证变频器正常运行，我们要定期清扫滤网，消除柜体污尘。夏季我厂发电高峰期，一般一星期清扫变频器和空调滤网一次，冬季我厂发电低谷期，一般半个月清扫变频器和空调滤网一次，保证冷却风路的通畅。
2.5停机时，用手转动风扇，观察轴承有无卡死或杂音，必要时更换轴承或维修。仔细检查端子排有无老化、松脱，是否存在短路隐性故障，各连接线连接是否牢固，线皮有无破损，各电路板接插头接插是否牢固。进出主电源线连接是否可靠，连接处有无发热氧化等现象，接地是否良好。
2.6发生故障时，应注意查看值班故障记录及故障前变频器的运行记录主要包括电流、转速、绕组及轴承温度等，以便于故障的分析和检查。任何细微的毛病都不能放过，出现故障首先要及时排除各故障，记录好数据，科学地进行检修和认真维护，努力避免发生第二次同样故障的可能性，减小维护费用，提高我厂的经济性。
2.7四台机的专责人在每周四巡视设备中，尤其应注意检查变频器运行参数是否正常，有无报警；柜内风扇运转是否正常;变频器内是否有振动或异常声音；是否出现局部过热，外观有无鼓泡或变形，安全阀是否破裂;已停用的变频器加热器工作是否正常。
2.8组织学习4台机凝泵变频投运以来曾经出现的问题。首先要积累经验，收集凝结水泵变频投运以来发生的各种故障现象，分析原因，提出解决的方法，归纳出合理的运行方式及检修标准，以求进一步提高凝结水泵变频运行的可靠性。在今后的值班或者巡视过程中，发现有类似现象，能够以第一时间把故障解决掉，保证变频器正常运行。
2.9变频器重故障会导致开关跳，例如柜门不严等，因此在平时巡视设备或清扫滤网禁止打开变频器柜门；变频器参数不要随便更改。
2.10定期检查接入凝泵变频开关接点，发现有不好的接点及时调整更换。如果接点不好，可能导致运行在远方操作不了，同时可能还引起变频器误动或者拒动。
三. 月检工作需检查的内容
3.1检查柜门进风口上的无纺布过滤层，如有明显灰尘应取下清洁或更换。
3.2变频单元的散热是通过从散热器抽取空气进行的，如散热器入口有明显灰尘应取下单元并清洁。
3.3检查冷却系统的运行，将一张标准厚度A4纸放在各电气柜入气窗处，纸张应吸附在入气窗上。
四. 季检工作需检查的内容
4.1季检全部内容详情见表1：变频器季检维护一览表。
4.2检查所有电气连接的紧固性；
4.3用带塑料吸嘴的吸尘器彻底清洁柜内外，保证设备无尘，保证散热；
4.4用修补漆修补生锈或外露的地方。
表1 变频器季检维护一览表
五.事故处理预案
变频器运行中出现故障，我们要迅速处理控制故障，防止故障扩大发生跳机事件，针对不同的故障类型，我们要了解其发生原因及表现形式，平日的值班过程中，遇到故障，能够独自处理好，保证我厂机组的正常运行。因此需注意一下几点：
5.1控制电源故障
故障原因及表现：变频器用户提供220VAC电源故障。
处理方法及对策：检查空气开关QF1、QF2是否异常跳闸和有电。
5.2单元柜风扇故障
故障原因及表现：单元柜风扇电机过载、过流、短路或者机械故障，空气开关QF4或QF5自动跳闸，影响系统的功率单元散热。
处理方法及对策：检查空气开关QF4、QF5是否异常跳闸。
5.3变频器柜顶风扇故障
故障原因及表现：变频器柜顶风扇电机过载、过流、短路或者机械故障，空气开关QM1或QM2自动跳闸。
处理方法及对策：检查空气开关QM1或QM2是否异常跳闸。
5.4变压器超温
故障原因及表现：变压器温度130度。
处理方法及对策：变频器冷却风扇故障、环境温度过高。
5.5门开关故障
故障原因及表现：变频器运行中，柜门打开。
处理方法及对策：检查限位开关是否准确动作。
5.6输出电流过载
故障原因及表现：变频器输出电流持续超过设定电流3秒，变频器立即停止输出，电机自由停机，变频器输入6KV高压开关跳闸。
处理方法及对策：检查电机电气故障、电机机械故障、水泵故障、负载异常。
5.7通信故障
故障原因及表现：变频器立即停止输出，电机自由停机，变频器输入6KV高压开关跳闸。
处理方法及对策：检查光纤是否有损伤、插接是否有松动、单元工作是否正常。
5.8模拟信号断线
故障原因及表现：DCS给定的4_20MA信号异常，保持断线时频率运行。
处理方法及对策：DCS给定信号小于4MA、DCS给定信号线断线。
5.9变频器重故障
5.9.1输入缺相
故障原因及表现：主变压器输入缺相、单元保险丝熔断。
处理方法及对策：检查6KV电源是否缺相、更换单元保险丝、更换单元。
5.9.2单元过热
故障原因及表现：主散热器温度超过80度。
处理方法及对策：检查冷却风机，更换过滤网；检查环境温度是否超过40度。
5.9.3直流母线过压
故障原因及表现：单元母线电压高于警戒值。
处理方法及对策：检查6KV电源是否正常。
5.9.4通讯故障
故障原因及表现：光纤线路故障。
处理方法及对策：检查光纤是否有损伤、插接是否有松动。
六.参考文献
[1]高压变频调速系统HARSVERT-A系列技术手册北京利德华福电气技术有限公司
[关键词]变频调速原；及变频方案可靠性；分析
中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0150-01
目前，变频调节技术由于具有显著的节能优势而发展迅速，并得到了广泛的应用。电机在采用变频调速后，其调速范围相对较广宽，同时其平滑性相对较高，其机械特性也相对较硬，能够有效实现实现软启动，有效降低对电网的冲击和机械负载的冲击，并能够在实现显著节能的同时，有效提升电机的使用寿命。
一、交流调速功率控制原理
从对功率控制角度进行分析，能够得出如图1所示的异步电动机功率模型图。异步电动机在运转过程中，定子从电源中吸收电功率P1，同时吸收无功功率励磁，建立旋转磁场，将P1转化为电磁功率Pem，根据能量守恒原理可以得出异步机按定子电磁功率为：
Pem=P1-P1（P1表示定子输入电功率，P1表示定子功率损失）
根据以上功率理论可知，有效控制机械功率PM是异步机调速的实质所在，即变频调速原理为通过功率控制来实现其转速的改变。由此可以推导出：电气变频调速包括电磁功率Pem和损耗功率P2两种原理，所有变频调速方法均基于这两种原理。变频调速的原理直接决定调速性能，尽管变频调速时采用的方法不同，然而只要其调速原理相同，难么其调速性能必然一致。根据功率控制理论，以定子为控制对象、电磁功率为控制目的的变频调速系统可以用图2进行表示。
由公式Pem=P1-P1可以得出，为了对Pem进行高效控制，必须对定子的输入功率P1进行有效控制。在电机运行过程中，P1可以用以下公式表示：
在公式中，电机客观存在的负载转矩直接决定了I1cosφ1，无法作为变频调速的控制量，在变频调速过程中无法改变电源相数，只能通过控制定子端电压U1对P1进行有效控制，从而实现变频调速。在异步电机运行过程中，定子有着产生电磁功率和旋转主磁场的功能。在实际变频调速过程中，仅仅通过调整定子端电压能以实现高效率调速，单纯对异步电机定子端电压进行调整，会导致主磁通出现降低，破坏高效调速所遵守的φm=C原则，导致异步机损耗急剧增大，无法改变异步机的理想空载转速，同时还会增大损耗功率和转速降。
为了确保在改变U1时仍然满足原则，变频调速应当遵守φm=C以下电机学规律：
同时在调速过程中对电压频率f1进行控制，确保压频比U1/f1为常量。
由以上分析可以得出：基于定子的电磁功率控制是变频调速的实质，通过调压、变频二元控制等方法实现变频调速。
二、高压变频方案及其可靠性
小容量绝缘栅极型功率管（IGBT）具有较高的可靠性，无需进行串并联，使得小功率变频调速的可靠性相对较高。然而，高压、大功率变频调速的可靠性相对复杂。对于高压变频调速，目前国外半导体极限理论研究取得了一定进展，已研究出接近极限的二极管，该极限二极管的电压仍然无法满足直接6～10kV电源线安全使用的要求。下文就高压变频方案及其可靠性进行分析。
（一）高压变频方案
第一，变压器变频方案。变压器调速方案包括如图3所示的“高一低”和“高一低一高”变压技术方案。在变压器变频方案中主要采用回避高压来实现变频。采用变压器变频方案需要大容量变压器，使得变频成本和损耗增高，同时也会增大增大电流，使得IGBT产生并联均流问题。
第二，IGBT直接串联变频方案。该方案通过将高压进行分解，有效降低各个IGBT器件的实际电压，从而实现变频。IGBT直接串联变频方案难以有效解决串联均压问题。
第三，多电平串联变频方案。该变频方案有机结合了变压器变频方案和器件串联方案结合。相比于变压器变频的“高一低一高”方案，其少一台变压器；相比于IGBT直接串联方案能够有效提高均压可靠性。然而多电平串联变频方案未能有效有效避免增加变压器产生的成本，同时也未能从根本上有效解决半导体器件串联均压问题。
（二）高压变频可靠性分析
第一，半导体串联均压和电流可靠性分析。均压即是串联器件的电压平均分配率，电路中理想状态下的均压为各个串联器件两端电压均相等且为总电压的1/n。为实现理想状态下的均压，必须确保各个串联电器的电参数完全相同，然而半导体器件存在离散性，难以实现理想状态下的完全均压，最多能达到近似均压，尤其是可控器件实现均压的技术难度最大，其效果也最差。串联的不均压直接降低了承担电压高的器件可靠性，一些串联器件甚至被击穿，并引发一系列的连锁反应，使得串联器件全部受到损坏。串联系统变频可靠性取决于n个串联器件可靠性之积，串联元件越多，串联系统的可靠性相对越低。对于冗余设计的串联电路，其各个串联元件之间相互分担电压，使得冗余的从元件能够有效改善主元件电压可靠性，但值得一提的是，串联系统中任何一个元件开路性失效均会使得串联系统开路。串联数量增多会降低串联系统的电流可靠性，尤其是在电流源型的电路中，电器元件开路会出现严重的过电压，击穿元件，影响串联系统的可靠性。
第二，半导体并联均流和电压可靠性分析。均流即是并联电路的电流平均分配率，并联系统变频可靠性取决于n个并联器件可靠性之积，在并联系统中任何元件电压击穿均会破坏均会联系统的电压可靠性，尤其是电压源型电路，任何元件击穿都将导致并联系统出现短路。
第三，多电平串联变频可靠性分析。通常情况下，IGBT损坏尤其是IGBT被电压击穿是导致多电平串联变频方案出现故障的主要原因，直接影响多电平串联变频效果。一方面，IGBT的芯片结构存在问题，使得多电平串联变频方案中IGBT被击穿。由于受生产工艺限制，IGBT的芯片pn结边缘处几乎呈直角形，缺乏像晶闸管的斜坡，使得器件耐过电压能力降低，承受过压时间的缩短，使得IGBT被电压击穿。另一方面，串联单元动态开、关特性不一致，使得各单元瞬时0电压存在不均匀显现，导致IGBT被电压击穿，从而影响多电平串联变频可靠性。
结束语
本文在分析基于功率控制的变频调速原理的基础上，得出基于定子的电磁功率控制是变频调速的实质，通过对变压器方案、IGBT直接串联以及多电平串联方案结构、优势及可靠性研究，得出采用IGBT变流器件的变频调速无法满足电业为6～10Kv的高压变速调频的安全要求。
参考资料
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【关键词】变频器运用 故障 预防 措施
现代电子技术飞速发展，与此而来的是变频器的发展也随之突飞猛进，变频器在现代电子器件中充当着越来越重要的作用，变频器的身影几乎出现在现代工业企业生产的各个环节，涉及领域非常广。所以在生产过程中变频器的故障对现代企业生产的影响也变得越来越大。因此，如何处理和预防变频器的常见故障并采取合理的对策，这成为越来越多工业企业所共同面临的问题。
变频器在电路中所起到的作用本质上利用了半导体的通断原理，将一种工频的电源转换成另一种频率的电能。主电路和控制电路是构成变频器的两个部分，主电路分为三个部分，分别是整流模块、电解电容和逆变模块。控制电路由开关电源板和控制电源板所组成。电路板上的CPU内保存着变频器的操作软件，除了三晶变频器之外相同的型号的变频器软件没有区别，三晶变频器的软件可以重新烧录改写。
1 外部电磁感应干扰
变频器在工作中如果出现不正常甚至停机，有时候甚至出现变频器不可逆转的损坏，这通常是由于控制回路故障导致，而这种故障通常是由于变频器遭受辐射和电源线干扰所导致，此时应该查看变频器有无干扰源。当然，我们可以通过提高变频器原本的抗干扰能力来抵御外部干扰信号，但是这无疑会增加设备的成本，所以更加明智的方法是在外部消除干扰源，通常的做法是在变频器外部采用噪声抑制设施。
外部噪声抑制措施的具体做法可以加装RC吸收器，这种吸收器的原理是把防止冲击电压的缓冲设备直接安装在继电器和控制器的控制线圈之上。其次应该分离回路的配线和主线，让控制回路的配线尽可能的简短。如果回路很长，可以采用更合理的中继方法，同时应该注意按照规定控制屏蔽线的回路。电焊和动力接地不能和变频器的接地端子混合使用，变频器的接地端应该严格按照规章条例正确接地。最后，我们为了避免干扰信号从电源线处发出，应该把噪声滤波器置于变频器输入端。上诉所说即为通常所说的三步原则，从输出和传送，从传送到接受都不应该受到干扰。
2 变频器对安装环境的要求
通常来说，电子器件对于安装使用的环境有着特殊的要求，在变频器的安装过程中应该严格按照规格书的安装使用方法进行安装。但是，有些时候，这些安装环境的要求难以达到，这就要求安装人员应该采取保护措施。比如，遇到无法避免的剧烈震动的情况，为了避免这种震动对于电子器件造成破坏，我们可以采用放置橡胶垫的方法来防止变频器在工作中受到剧烈震动的影响。如果变频器的工作环境充满灰尘，这时候我们应该在变频器上采用封闭结构，并通过封闭式的结构来很好的屏蔽腐蚀性或者潮湿气体对电子元件的腐蚀，避免了元件的生锈和接触不良的情况发生。同时应该考察变频器工作环境有无阳光直射，因为高温会缩短电子元器件寿命，降低变频器可靠性。尤其是在夏季，条件容许的话，应该加装空调来把工作环境的温度控制在合理的范围内。最后，我们应该把清理变频器自身的冷却风扇和空气滤清器装置的工作设为定期清理，并记录清理情况。反方面，如果变频器同样不能正常工作在过于低温的环境中，遇到此种情况应该在变频器上加装必要的加热措施。
3 电源异常的处理方法
电源故障的情况是复杂的，有时候是几种故障结合在一起出现。但是故障基本可以总结为三种原因，分别是缺相、停电和高地电压。造成这些故障的原因是多种多样的，比如有可能由于风雪或者雷击造成，也可能由于供电系统和其他设备的接地相互短路造成。为了保证设备不受到电压波动，现代变频器对供电电源也提出了更高的要求。应该让变频器供电系统和附近直接启动的电动机和电磁炉设备相互分离减少影响，这些影响会造成设备电压降低。如果工作场所对停断电情况十分敏感，可以采用在使用正确的变频器之后，正确设置负载电机的降速比例，让电压在回复之后，变频器与控制回路形成瞬停补偿，让测速电机和速度追踪抑制在加速过程中产生的干扰电流。如果工作情况必须要求持续运转，我们可以在变频器上加装专业的不停电电源。
4 变频器对周边设备的影响及故障防范
电源侧产生高次谐波电流所造成的电压波形畸变，严重影响电源系统，这种高次谐波是在脉冲调制过程中，由于普遍采用的PWM控制方式而产生。处理方法可以采用变频器与其他设备供电系统分离，单独对变频器供电的措施。通过单独供电来确保变频器供电电压的稳定性。同时我们为了降低高次谐波分量，可以在变频器输入侧加装合理的整流桥整流，或者直接配备滤波电抗器。如果发热严重，通常是由于高次谐波电流在电容中造成的电流增加，这种情况通常出现在配备进相电容器的工作环境中。此时我们应该减小谐波分量，为了达到这个目的，应该对重新对电抗器的电感应进行分析，尤其注意抑制LC震荡的出现。
5 结束语
虽然在现代电子技术突飞猛进的大背景下，电子元器件的可靠性不断提高，但是不论变频器采用多么先进的工艺水平制造，变频器在充当异步电动机驱动器的角色时候，难免会受到干扰和损坏，尽管其器件的可靠性可能很高，但是在生产过程中不可预知的变换量太多，所以如果工业企业部门想在生产过程中合理应用变频器，避免造成不必要的损失，首先应该让工程技术人员熟知变频器的内部结构和工作原理，同时不断在解决问题中总结经验教训，并采取正确的预防措施。这样既可以提高工作人员的工作效率，又可以保障企业的正常生产，同时避免遭受不必要的损失。
参考文献
[1]陈彪.变频器常见故障和预防[J].农村电气化,2013.
[2]王青峰.变频器的使用和故障分析[J].河南水利与南水北调,2012.
[3]杨滨文.变频器的检查与维护[J].中国设备工程,2012.
关键词：变频器电机应用方法
中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号:
1、 引言
随着科技不断进步，变频器不断更新换代，新功能层出不穷，价格不断降低，应用日益广泛。尤其是变频器优良的调速性能、软启动性能、保护性能、良好简单的控制易用性能和节能性能，备受广大用户的信赖和青眯。全国电力的大部分被交流拖动电机消耗，在当今倡导低碳的社会背景下，利用变频器+交流电机的组合电力拖动方式实现多功能控制和达到节能的目的，已成为业界的共识。但是，变频器毕竟是融合了计算机、电力电子等高科技技术为一体的电子产品，不同于继电器、接触器的时代的控制理念，在普及应用过程中，不可避免的出现各种各样的问题，尤其是中小企业、私营企业和农村基层，由于技术力量较弱，应用受到很大的影响。笔者根据多年从事变频器应用的实践体会，总结了一些经验，与同仁交流，以期抛砖引玉。
2、 变频器的基本原理和控制方式
2.1、变频器的基本原理
现代的变频器主要采用交（AC）—直(DC)—交(AC)的变换模式，即电网50Hz固定频率的交流电进入变频器，经桥式整流、滤波（储能电容），把交流电转换成直流电，在计算机控制逻辑的控制下，由逆变桥模块再把直流电转换成电压、频率符合要求的交流电,以此拖动交流感应电动机旋转。
变频器输出的交流电是一种脉宽调制矩形波电压，含有谐波成分，对周围的无线电、仪表等产生干扰。调制矩形波电压在交流感应电动机绕组中，形成近似正玄波电流。由于非正玄量谐波的存在，对电动机的磁路、绕组绝缘等有特殊的要求。常见的低压变频器主电路如图（1）
2.2变频器的控制电路及控制方法
变频器控制方式有多种，也是变频器更新换代最具有代表性的部分。随着计算机技术的发展，控制方式已从单一的V/F控制，发展到适应各种负载特性的专用控制模式，即所谓风机水泵专用变频器、电梯专用变频器、矢量（电压矢量、电流矢量）
变频器以及通用变频器等。实际应用中，除了对动态响应要求较高的场合需要用到矢量型变频器外，大量的应用场合也不用刻意考虑专用性。
控制部分内部电路非常复杂，而且还储存有固化的控制程序软件。这些对于应用者来说，只要有一个大概的了解即可，应该掌握的是变频器的应用功能。常见变频器的控制功能电路图及外部接线基本相同，只是接线端子标号和功能的代码不同而已，只要对照使用说明书的说明和接线图，就可互相代换。应用中按控制要求，设置相应的变频器功能参数，配置相应的外部器件和接线，即可实现你的使用目的。
3、变频器应用中常见问题和解决方法
变频器应用的场合环境、拖动的负载性质等不同，使用中不可避免的会出现一些问题，在变频器与电动机的选配上也有一些误区。笔者总结归纳了一些变频器应用中常见问题和解决方法，与同仁共享。
3.1变频器与电动机的选配问题
由于变频器输出电压是PWM调制波，接入电机绕组会产生大量非正玄量谐波，对电动机的磁路、绕组绝缘等有特殊的要求，理论上一般认为要用专用变频电机与变频器配套。但是大量的在用电机均为普通电机，应用变频器就要更换电机，不仅费用高，而且变频电机体积大，很多设备上安装困难。
其实，专用变频电机分两大类，一类是普通变频电机，另一类是矢量变频电机。矢量变频电机不仅变频特性很好，更重要的是其机械、电气动态特性极佳，主要适用于高性能要求的设备拖动，如高速印刷设备、精密机床以及需要高稳定闭环控制的机械装备。普通变频电机与普通电机在磁路、绕组、结构、特性上差别不大，主要考虑的是低速散热问题和绝缘强度寿命，普通电机与变频器配套只要解决这些问题，就可以放心使用。
电机散热问题主要表现在电机低速运行状态。因为普通电机散热能力是按额定转速设计的，低速运行时散热风量降低，同时非正玄量谐波在电机磁厄中涡流损耗增加，使电机过热。解决的办法是将原电机散热风扇拆除，在原来风罩内安装一台轴流风机，轴流风机功率按照电机功率的0.5—1﹪左右，风压、风量尽可能大，以能安装在风罩内即可。同时尽可能降低变频器的载波频率，一般设定为2—3kHz。
绕组绝缘E级就没问题。
变频器选用时，主要考虑负载特性和控制功能。一般情况下选用通用型即可，本人主张以国产变频器为好，一个是国产变频器质量已经很好，高、中、低档次齐全，价格便宜，更主要的是售后服务方便快捷，如森兰、日峰、汇川等品牌变频器厂家售后服务网已经普及到市、县，技术支持完善。进口品牌变频器低挡使用是一种浪费，只有对控制性能要求极高时，或为出口设备配套时，才考虑选用外国变频器。
3.2变频器输入电源接入问题
变频器电源接入如果完全按说明书接线，需要配置断路器、接触器、电抗器或滤波器等较多元件，占用较大的配电柜空间，成本也高。其目的主要是增加控制的灵活性和减少变频器对电网的谐波污染，实际应用中应综合考虑。现在市场上流通的变频器30kw以下的大部分内部已安装了电抗器，30kw以上的变频器体积已经很大，一般单台变频器需要单柜配置，所以外加电抗器也很方便。断路器作为变频器主电路的基本保护是一定要安装的。交流接触器除了控制有特殊要求，最好不用，主要原因是变频器输入端装有容量较大的滤波储能电容，操作人员如果用接触器控制变频器、电动机的启动、停止，会造成变频器的损坏，尤其是频繁启停操作是绝对不允许的。
变频器电源输入线路中也不允许安装漏电断路器、漏电继电器等漏电保护装置，这是因为变频器谐波泄漏电流大大超出漏电保护装置的跳脱电流，接入漏电保护装置变频器是不会稳定工作的。
当变频器的功率较大或变频器功率合计值较大时（超过电源变压器容量1/3），电源变压器低压侧不得装设普通的无功电容补偿装置，尤其是带有功率因数补偿自动投切功能的电容柜必须退出运行，否则不仅容易造成变频器的损坏，而且极易造成低压电网谐振，电容过流过热损坏，低压电网不能稳定运行。如果功率因数达不到0.9以上，补偿电容与电网之间必须串入适当阻抗的电抗器，限制谐振电流。不过根据经验，变频器总容量超过电源容量50%以上时，功率因数不会太低，因为变频器电源输入端表现为容性负载特性。
3.3变频器输出和布线问题
关键词：变频器；故障；vacon
中图分类号：TN77文献标识码： A
Abstract: According to the actual work encountered in many different frequency converter fault, in the process of the processing, the fault of the universal overview, mainly from two aspects of the main circuit and control circuit fault overview fault causes and treatment methods. Raise the level of maintenance of frequency converter.
Key words: frequency converter; Fault; vacon
引言：
近几年，随着变频器在选矿生产中得到广泛的应用。既提高了设备效率，又满足了自动化生产工艺要求。所以，如何提高变频器在工业生产中应用，是我们设备维护人员共同追求的目标。根据我单位选矿厂变频器使用情况，就自己的经验做简单的论述。
1 巴润选矿厂使用变频器情况概述
巴润矿业分公司选矿厂为每年处理磁铁矿1000万吨，生产铁精矿300万吨的生产规模。
其中破碎采用三段一闭路破碎流程，共使用46条矿石输送皮带，根据生产实际要求，其中41条为变频器控制皮带，使用西门子变频器 30台，Vacon变频器11 台。磨选流程采用阶段磨矿阶段选别，共用渣浆泵西门子变频器40台，Vacon变频器16台。为确保精矿产品质量，设计还设有浮选脱硫工艺，现产品质量符合要求，目前浮选工艺流程还没有投入生产。尾矿采用干堆工艺，2台底流泵使用2台ABB变频器，3台隔膜泵使用3台Vacon变频器。这样大规模的使用变频器，对变频器的日常维护和检修要求很高。
在这4年从事设备维护与检修工作中，根据遇到过的许多不同变频器故障，在对其处理的过程中，发现其故障类别有一定的共性和规律。首先，要根据变频器的技术规范要求，制定完善的日常维护措施和检修周期，使故障隐患在初期得到解决，尤其在恶劣环境条件下使用的变频器，这项措施更加重要。其次，维护人员必须全面了解其原理、结构和控制方式等常识。此外，还要有丰富的实践维修经验和扎实的电气理论知识。针对我选矿厂Vacon变频器故障率较高，本文主要论述Vacon变频器的处理方法。
2 变频器常见故障及初、后期维修对策
对于投产初期，由于维修人员主要是新毕业的大学生，由于实际经验缺乏，操作规程及管理制度不完善、设备管理不到位等原因，在设备维修工作上，主要采取设备元部件整机更换的维修工作。对于变频器的维修，也普遍采取整机报废、更换维修方式，浪费了大量的成本，影响单位生产成本降低和效益的提高。
随着制度的完善，管理的到位以及检修人员专业知识和实践经验的提高，后期变频器维修主要根据故障特征更换损坏器件即可修复，使变频器稳定运行。根据变频器发生故障和损坏的特征，一般可分为两类故障：一种是在运行中频繁出现自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码，其处理措施是根据随机说明书上提供的指导方法进行处理和解决。这类故障一般是由于变频器运行参数设定不合适，或外部工况、使用条件不满足变频器使用要求产生的一种保护动作现象；另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路，潮湿引起的绝缘降低及击穿等突发故障。这类故障发生后，一般变频器无任何显示，处理方法是先对变频器解体检查，检查损坏件，根据故障发生区，进行清理、测量、更换，然后全面测试再恢复系统。空载运行，观察触发回路输出侧的波形，当波形大小、相位差相等后，再加负载运行。
3 主要故障及原因分析
根据我选厂Vacon变频器实际故障发生次数及停机时间统计，主电路故障率占70%以上，控制电路板故障占20%，操作失误及外部异常引起的故障占10%。
3.1 主电路故障及原因分析
从故障分析和处理情况统计，主电路故障造成元器件损坏和报废最严重，是变频器维修费用的主要消耗部分。
3.1.1 整流块的损坏原因及处理方法
1.通常是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。应重点检查电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。
2.直流短路、制动电阻和制动斩波器短路、过电压、电容短路、IGBT损坏，保护失效或过大等，都是引起整流块损坏的主要原因。
3.1.2 充电电阻的损坏原因及处理方法
1.当充电接触器触点接触不良或控制电路不良时，充电电阻可能会承受起动或运行电流，而过热烧断。因而遇有充电电阻损坏时，须检查充电接触器的触点状况及控制情况，具体操作是单独给充电接触器上电，检测触点闭合状态，是否有接触不良现象。
2. 充电电阻工作时间虽短，但要承受一定的电流冲击，若选用功率余量不足或质量欠佳的元件，则充电电阻在上电期间有可能随时烧掉。因此更换充电电阻时尽量选用原装电阻或总阻值要稍大于原电阻值。
3.1.3 逆变器模块的损坏原因及处理方法
逆变器模块损坏的原因很多:如输出负载发生短路；负载过大，大电流持续运行；负载波动很大，导致浪涌电流过大；冷却风扇效果差；致使模块温度过高，导致模块损坏、性能变差、参数变化等问题，引起逆变器输出异常。
逆变器模块出现损坏时，先把负载甩开，空开变频器，变频器若工作正常，这时我们要用兆欧表测量一下电机绝缘，电机绕组将对地短路或电机接线端子板绝缘变差，这时应检查电机及其附属设施；若负载没问题，变频器仍出现短路保护，这时变频器内部出现问题。逆变桥的模块当中，若IGBT的某一个结被击穿，都会形成短路保护，严重的若桥臂击穿，甚至于送不上电，前面的断路器将跳闸，这种情况只能送一次电，以免故障扩大，造成更大的损失。
3.2 控制电路故障及原因分析
变频器驱动电路、保护信号检测及处理电路、脉冲发生及信号处理电路等控制电路称为辅助电路[2]。辅助电路发生故障原因较为复杂，就自己所遇到过的故障及处理方法概述几点。
3.2.1 驱动电路故障
造成驱动电路损坏的原因有多种，一般来说出现的问题也无非是U、V、W三相无输出，或者输出不平衡，再或者是输出平衡，但在低频运行的时候出现抖动，还有启动报警等故障现象，这些都属变频器驱动电路问题。
驱动电路损坏一般有明显的损坏痕迹，诸如器件（电容、电阻、三极管及印刷版等）爆炸、变色、断线等异常现象，但不会出现驱动电路全部损坏情况。处理办法是按照原理图，每组驱动电路逐级逆向检查、测量、替代、比较等方法；或与一块新的驱动板对照检查、逐级寻找故障点。待故障确定后采取相应的办法修复，修复后的驱动板都要用示波器检查三相脉冲大小和相位是否相当。
3.2.2 容量滤波电容故障
对长期连续运行的变频器一般情况下，应2～5年更换维护一次大容量滤波电容，否则就容易出现电容故障。电容故障主要因击穿产生漏液、鼓包等现象，达不到平滑直流的工作要求。
3.2.3 变频器控制面板故障
该故障的多数故障特征为操作面板无显示或操作键失灵故障，现场变频器故障维修主要有操作面板与主机连接线断路、操作面板接头松动、操作键老化以及操作键操作锁定等原因引起。
3.2.4 变频器控制电路器件故障
变频器本身无故障，但外部控制电路发生故障。主要表现有交流接触器、各种继电器、空气开关、PIC可编程器、谐波抑制器、变频柜散热交流风扇、保险熔断丝、现场显示仪表和报警电路器件等控制电路器件的故障。
4 结束语
往往变频器的故障只有一点，而对于设备维护者最重要的就是找到故障点，有针对性处理问题，抓住变频器故障指示，尽量减少无用的拆卸。在工作中还需要不断分析、总结、积累一些常见的维修技巧，使其更好的服务生产。
参考文献：
【1】Vacon_NXL_MU用户手册
关键词：变频器，过电压，故障分析
一、 引言
变频器过电压故障保护是变频器中间直流电压达到危险程度后采取的保护措施，这是变频器设计上的一大缺陷，在变频器实际运行中引起此故障的原因较多，可以采取的措施也较多，在处理此类故障时要分析清楚故障原因，有针对性的采取相应的措施去处理。，变频器。
二、 变频器过电压的危害
变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压，中间直流回路过电压主要危害在于:
1、 引起电动机磁路饱和。对于电动机来说，电压过高必然使电机铁芯磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从面引起电机温升过高;
2、 损害电动机绝缘。中间直流回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度过大，对电机绝缘寿命有很大的影响;
3、 对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。因而变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在DC800V左右，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。
三、 产生变频器过电压的原因
1、 过电压的原因
一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面:
（1） 来自电源输入侧的过电压
正常情况下的电源电压为380V，允许误差为-5%～+10%，经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V，个别情况下电源线电压达到450V，其峰值电压也只有636V，并不算很高，一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压，如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很大。
（2） 来自负载侧的过电压
主要是指由于某种原因使电动机处于再生发电状态时，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6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态，如果变频器中没采取消耗这些能量的措施，这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值即行跳闸。
2、 从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因
从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如下:
(1) 变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。
当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设定的比较小，在减速过程中，变频器输出频率下降的速度比较快，而负载惯性比较大，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，而变频器没有能量处理单元或其作用有限，因而导致变频器中间直流回路电压升高，超出保护值，就会出现过电压跳闸故障。，变频器。
大多数变频器为了避免跳闸，专门设置了减速过电压的自处理功能，如果在减速过程中，直流电压超过了设定的电压上限值，变频器的输出频率将不再下降，暂缓减速，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适，又没有利用减速过电压的自处理功能，就可能出现此类故障。
(2) 工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行
工艺流程限定了负载的减速时间，合理设定相关参数也不能减缓这一故障，系统也没有采取处理多余能量的措施，必然会引发过压跳闸故障。
(3) 当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将处于再生发电制动状态
位能负载下降过快，过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力，过电压故障也会发生。
(4) 变频器负载突降
变频器负载突降会使负载的转速明显上升，使负载电机进入再生发电状态，从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量，短时间内能量的集中回馈，可能会中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过电压故障。
(5) 多个电机拖动同一个负载时，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，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起了过电压故障。，变频器。处理时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特性曲线调节的软一些
(6) 变频器中间直流回路电容容量下降
变频器在运行多年后，中间直流回路电容容量下降将不可避免，中间直流回路对直流电压的调节程度减弱，在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下，发生变频器过电压跳闸几率会增大，这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。
四、 过电压故障处理对策
对于过电压故障的处理，关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理;二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送，使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策:
1、 在电源输入侧增加吸收装置，减少过电压因素
对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。
2、从变频器已设定的参数中寻找解决办法
在变频器可设定的参数中主要有两点:
减速时间参数和变频器减速过电压自处理功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时，变频器减速时间参数的设定不要太短，而使得负载动能释放的太快，该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限，特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制，而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象，就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至的频率值，暂缓后减速至零，减缓频率减少的速度。
3、采用增加泄放电阻的方法
一般小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻，大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻，为中间直流回路多余能量释放提供通道，是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高，可能出现频繁投切或长时间投运，致使电阻温度升高、设备损坏。
4、在输入侧增加逆变电路的方法
处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路，可以将多余的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵，技术要求复杂，不是较经济的方法。这样在实际中就限制了它的应用，只有在较高级的场合才使用。，变频器。
5、采用在中间直流回路上增加适当电容的方法
中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法，是以增大变频器容量的方法来换取过电压能力的提高。
6、在条件允许的情况下适当降低工频电源电压
目前变频器电源侧一般采用不可控整流桥，电源电压高，中间直流回路电压也高，电源电压为380V、400V、450V时，直流回路电压分别为537V、565V、636V。有的变频器距离变压器很近，变频器输入电压高达400V以上，对变频器中间直流回路承受过电压能力影响很大，在这种情况下，如果条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档，通过适当降低电源电压的方式，达到相对提高变频器过电压能力的目的。
7、多台变频器共用直流母线的方法
至少两台同时运行的变频器共用直流母线可以很好的解决变频器中间直流回路过电压问题，因为任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均大于同时间从外部馈入的多余电流，这样就可以基本上保持共用直流母线的电压。使用共用直流母线存在的最大的问题应是共用直流母线保护上的问题，在利用共用直流母线解决过电压的问题时应注意这一点。
8、 通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题
在很多工艺流程中，变频器的减速和负载的突降是受控制系统支配的，可以利用控制系统的一些功能，在变频器的减速和负载的突降前进行控制，减少过多的能量馈入变频器中间直流回路。，变频器。如对于规律性减速过电压故障，可将变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥，在减速前将中间直流电压控制在允许的较低值，相对加大中间直流回路承受馈入能量的能力，避免产生过电压故障。而对于规律性负载突降过电压故障，可利用控制系统如FOXBORO的DCS集散系统的控制功能，在负载突降前，将变频器的频率作适当提升，减少负载侧过多的能量馈入中间直流回路，以减少其引起的过电压故障。，变频器。
五、结束语
变频器中间直流过电压故障是变频器的一个弱点，关键是要分清原因，结合变频器本身参数、控制系统状况和工艺流程等情况，才能制定相应的对策，只要认真对待，该过电压故障是不难解决的。
