论变频器在工厂中的应用

论变频器在工厂中的应用

王博徐鹏龙

（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心河北省保定市071000）

摘要：近年来，随着社会的进步和科学技术的发展，变频器技术得到了很大提高，并已在各行各业中得到了广泛应用。其中，变频器在工业生产中的使用范围也不断扩大，为工艺流程中工艺要求的实现提供了保障，对于节约用电、提高产品质量以及增加产量有着重要的意义。这就要求必须对变频器进行深入研究了解，明确变频器的应用管理模式和故障控制手段，从而保证变频器应用的效率。本文阐述了变频器的特点，针对变频器在工厂中应用的管理模式，介绍了变频器的常用故障，并提出了相应的防干扰策略。

关键词：变频器；工厂；应用

1变频器的特点

在现代信息时代，工业自动化进程不断加快，变频器作为重要的电力控制设备，在工业生产中发挥着举足轻重的作用。依据应用变频技术和微电子技术，变频器在实际使用中通过改变电机工作电源频率来实现对交流电动机的控制。变频器的构成主要包括交流变直流、滤波、直流变交流、驱动单元、制动单元以及检测单元微处理单元等，具有改变电源电压、节能、调速和诸多保护功能。变频器的节电性能和启动特性优良、运行效率较高、动态响应速度快、保护功能多样，使得变频器的各项功能在工厂中得到了充分的发挥，对于工厂生产运行有着重要意义。

2变频器在工厂中应用的控制模式

近年来，电力电子技术的飞速发展，变频器技术也有了很大的进步。尤其是现代控制理论、交流雕塑理论及技术的发展使得变频器的应用更为广泛。在工厂领域中，变频器的应用主要表现在以下几个方面。

2.1一拖多应用模式

一拖多模式是指一台变频器同时拖动多台电机驱动的应用，一般用于涤纶长丝生产。在实际应用中，变频器容量一般为所有电机总容量之和的1.5倍，明显处于较高水平。应变频器自身过载能力局限性的需要，要求必须保证电机大小的统一。此外，要尽可能避免两台及以上电机同时启动情况的发生，最好在变频器频率上升到设定频率后再启动电机。一拖多注意事项：变频器容量要大于所有电机总容量之和，一般为1.5倍，同时考虑变频器的过载能力；电机大小必须相同；电机启动时要避免2台或2台以上电机同时启动，最好在变频器频率上升到设定频率后再启动电机。

2.2调速与节能应用模式

涤纶长丝前纺侧吹风控制系统，原系统电机在工频下运行，侧吹风压力稳定的实现过程：压力传感器检测到风压转换成电信号输送给调节器，由调节器进行分析比较后对旁通调节阀进行风压控制调节，当风压高于设定值时，调节阀增加开度，加大泄放风量；当风压小于设定值时，调节阀减小开度。这种控制方式能满足生产工艺要求，但大量的能量通过调节阀释放。因此从节能角度考虑，利用变频器的调速功能进行改造。利用调节器输出（0~10V）的信号作为变频器的电压输入设定值（在变频器参数设定频率中设定）对电机进行控制，同时将调节阀关闭不用，构成一个串级负反馈闭环系统。以一台45kW侧吹风机为例，运行工况为24h连续运行，改造后变频器平均运行频率为40Hz左右，则变频调速每年的节电量为75600kWh。这种控制方式还可应用于其它方面，如锅炉引风机、空压机、恒压水泵等系统中。

2.3通信应用模式

由PLC、编码器、变频器、电机组成的串级闭环调速控制系统在各行业中得到广泛应用，而变频器具有通信功能，使得与PLC的连接在硬件上非常简单。串级闭环调速控制系统在各行业中的广泛应用，使得变频器的作用也更为突出。作为串级闭环调速控制系统的重要组成部分，变频器具有通信的功能。在实际应用中，通过对变频器通信参数和通信口进行相应设置，变频器的控制功能与通信程序相结合，有利于变频器频摆功能的实现。

3变频器的常见故障

作为现代工业生产中重要的电机调速装置，变频器以其较高的性价比受到了工厂的高度重视，并得到了广泛推广。在具体应用中，变频器功能的良好发挥，大大节约了工作的生产能源，为实现成本控制的有效性和生产的安全性提供了支持和保障。但就实际工作运行的现状来看，变频器故障问题依旧时有发生。本文针对变频器的常见故障从以下几个方面进行了简要分析。

3.1变频器充电起动电路故障

变频器多采用一个起动电阻来限制充电电流，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路。一旦启动电阻烧坏，将直接造成了起动电路损坏，变频器报警器显示出直流线电压故障。

3.2变频器状态正常却无法告诉运行

变频器状态正常，但调不到高速运行是常见故障之一。其主要原因是输入侧的一个空气开关一相接触不良，母线电压下限低，使得变频器输入缺相不报警，仍能在低频段工作。

3.3变频器显示过流

变频器显示过流往往是由于加速时间参数太短、力矩提升参数是太大或负载太重。此外，还很可能是IPM模块出现故障，使得过压过流，欠压，过载，过热，缺相，短路等保护功能失效。故障信息会由微控制器接收，再经由封锁脉冲输出或通过面板来显示。

3.4变频器显示过压故障

变频器出现过压故障多出现于雷雨天气，当雷击产生时雷电窜入变频器电源，使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸。同时，如果变频器驱动大惯性负载，也出现过压现象。

3.5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。而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。

4变频器的抗干扰战略分析

受自身需求和特点的影响，变频器内部的电子器件和计算机芯片很容易受到外界的电磁干扰，从而直接阻碍变频器的顺利运行。因此，在变频器运行过程中必须采取有效措施对电磁干扰进行预防，以保证变频器的功能实现。具体战略包括以下几个方面：

4.1隔离处理

隔离处理是通过隔离干扰源和受干扰源的方式以防止磁电联系的产生，目的在于消除干扰对系统造成影响的渠道。在具体实施中，需要保证所有电线电缆的绝缘性能良好，避免接触造成干扰。同时，要根据信号线种类的差异铺设隔离。

4.2屏蔽处理

屏蔽处理是为了降低系统干扰信号的敏感性，从而实现对电磁的干扰。主要是指用金属导体，将干扰源和受干扰体包围起来，以起到电磁屏蔽的效果。可以将变频器安装在金属控制箱中，或进行有效的隔离铺设。为保证屏蔽的有效性，要求屏蔽罩必须可靠接地。

4.3滤波处理

滤波是通过电感、电容电子元件，改善电压电流波形。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。

4.4接地处理

接地分保护接地和工作接地，保护接地是将变频控制系统中不带电的金属部分与大地之间形成良好的导电连接。工作接地是把变频控制系统及与之相连的仪表，进行可靠的接地，来保证可靠的运行、测量安全和控制精度。

结束语：

在社会主义现代化建设的新时期，变频器在各行各业中应用的深化，使得变频器显现出了节能、省电、易于控制管理的显著优势，成为了现代工业企业生产的核心设备之一。在工厂中，变频器作为促进企业改造、增加收益的有效途径，为满足逐渐增长的工艺要求有着重要意义。在全面应用变频器控制模式的同时，要求工厂必须深入了解变频器的结构和原理，明确变频器常见故障的原因并能够做出及时处理。同时，更要不断提高变频器的抗干扰能力，防止电磁干扰对变频器工作的影响，从而保证变频器在工厂中更好的应用。

参考文献：

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[3]支凤旺.浅谈西门子变频器在工厂中的应用[J].电子技术与软件工程，2013（15）：112.