变频器应用中存在问题与处理对策

1、电动机知识变频器应用中存在的问题及处理对策变频器近年来在工业生产各环节得到了广泛的应用，其表现为可以实现软起动和无级调速，进行加减速控制，使电动机获得高性能，而且具有显著的节能效果。所以应用变频调速可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，从而利于实现生产过程的自动化。但变频器在实际应用和维护检修中也暴露出一些问题需要引起重视。一 . 变频器推广应用中的误区变频器在交流电机拖动应用中，其优势有目共睹。但是一些企业在新上和改建项目过程中往往对变频器的应用不予考虑，其中设备投资高是主要原因，主观认为电动机控制采用传统的控制方式能够节省不小的投资， 这种观念实际上进入了一个误区。传统控制方式一

2、般采用星 -角转换和自藕变压器启动， 从控制端到电动机之间需要两条电缆，在中等规模以上企业由于电动机的控制均是集中控制，那么电缆大都有一定的长度。所以变频器与传统控制方式相比，虽然设备投资高，但是节约了一条电缆，而且近年来电缆的价格一直在走高，因此55KW 以上电机采用变频器控制的投资和传统控制方式相近，且技术产品质量都已成熟。另外其良好的节能性能，有很高投资回报率。在风机、水泵等负载上使用两年就能收回投资，直接经济效益明显。还有变频器的软启动性能对泵类机械设备的冲击磨损小，可延长机械设备的检修周期及使用寿命，间接经济效益也是十分突出的。国外 80%以上电动机都采用变频器控制，而我国在这方面的

3、普及率还是非常低，应用推广缓慢，除了技术、人员素质外，观念和意识保守，设计、技术改造理念上的延袭陈旧，是阻碍发展的主要原因。应该采取措施打破阻碍发展的瓶颈，使1/17变频器优良性能得到普遍应用。二. 变频器的选型选用变频器要按照生产机械的类型、 调速范围、 静态速度精度、起动转矩的要求，决定选用那种控制方式的变频器。通常负载有三种类型：恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。因此选用变频器首先要搞清电动机所带负载的性质。 不同负载类型，选不同类型的变频器。并且两者功率要相互匹配。良好的选型是保证变频器长周期安全运行的前提。三 . 变频器的运行环境即安装要点变频器属精密电子装置，所以温度、灰尘与潮

4、湿也对其寿命影响较大。变频器的环境运行温度一般要求10 +50 ，良好的运行工作环境， 可降低变频器的故障率，延长变频器的寿命。安装接线，变频器输入端加装空气开关，以防变频器发生短路时起到保护作用。变频器输出端要加装接触器通过自身控制使其导通。控制线尽量不要太长，否则易受干扰产生误动作。控制线要选用屏蔽线，一端接地。接地地线应保证良好以防止地线带电而损坏变频器。四 . 谐波问题及对策谐波问题是变频器应用中的薄弱环节且是不可避免的。变频器输出电压中含有除基波以外的其它谐波，较低次谐波通常对电动机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电动机出力不足，另外谐波会对

5、供电电源系统产生电力污染，会影响电网系统中其它设备的正常使用。因此变频器输出的高低次谐波都必须抑制，在现场通常采用安装电抗器的方法抑制谐波。在变频器的输入端与输出端必须串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器。另外要做好良好的接地。2/17五. 变频器基本参数的设定1，频率限制即设定变频器输出频率的上、下限幅值。一般情况下电机散热靠本身风扇进行冷却，因此下限频率不能低于 15HZ 。如果工艺要求经常低速运行（小于 15HZ ），则电机要另加散热风扇。上限频率幅值不能超出 50HZ, 否则损坏电机。如果工艺要求频率大于 50HZ ，需配置专用电机。2，转矩补偿又称转矩提升，即补偿因电动机低速时转矩降低

6、。通过设定可使加速时电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。补偿时要根据负载起动特性进行整定，如变频器的转矩提升参数调的很高，这样变频器的启动电流会很大，会出现经常跳“过流”，也容易损坏模块。 因此转矩提升应适当。 目前矢量型变频器，能自动调整输出最大转矩。3，加减速时间加减速时间就是输出频率从 0 上升到最大频率和从最大频率下降到 0 所需时间。设定时要满足在电动机加速时防止过电流，减速时以防止过电压。这需要根据负载特性定出最佳加减速时间。以使运转中不发生过电流、过电压报警为原则，将加减速时间缩短。4，频率设定信号增益此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。在早期生产的产品中经常

7、使用，它是用来设定外部模拟信号电压与变频器输出频率关系的参数。当模拟输入信号为最大时 (如 10v、或20mA)，变频器输出频率为 0 50Hz，增益信号设定为 100%，如外部设定信号为 05v 时，若变频器输出频率为 0 50Hz，则将增益信号设定为 200%3/175，节能控制风机、水泵都属于变转矩负载，负载转矩与转速呈平方关系，具有节能控制功能的变频器设有专用 V/f 模式，这种模式可改善变频器的效率，可根据负载电流自动降低变频器输出电压，以达到节能目的。对于风机、水泵类负载变化较大的设备，应选用此参数以此来实现最佳的节能效果。六 . 变频器维修经验及处理办法在现场对变频器行操作的人员

8、，如果对常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。为此，总结了一些变频器的常见基本故障的检测和判断，供参考。1， 上电跳闸或变频器主电源接线端子部分出现火花。断开电源线，检查变频器输入端子是否短路，检查变频器中间电路直流侧端子 P、 N 是否短路。可能原因是整流器损坏或中间电路短路。2， 上电无显示断开电源线， 检查电源是否有缺相或断路情况，如果电源正常则再次上电后则检检查变频器中间电路直流侧端子 P、N 是否有电压，如果上述检查正常则判断变频器内部开关电源损坏。3， 开机运行无输出（电动机不启动）Domain: 直流减速电机More:2saffa断开输出

9、电机线， 再次开机后观察变频器面板显示的输入频率，同时测量交流输出端子。可能原因是变频器启动参数设置或运行端子接线错误、也可能是逆变部分损坏或电动机没有正确链接到变频器。4， 运行时“过电压”保护，变频器停止输出检查电网电压是否过高，或者是电机负载惯性太大并且加减速时间太短导致的制动问题，4/175， 运行时“过电流”保护，变频器停止输出电机堵转或负载过大。可以检查负载情况或适当调整变频器参数。如无法奏效则说明逆变器部分出现老化或损坏。6， 运行时“过热”保护，变频器停止输出视各品牌型号的变频器配置不同，可能是环境温度过高超过了变频器允许限额，检查散热风扇是否运转或是电动机过热导致保护关闭。7

10、， 运行时“接地”保护，变频器停止输出参考操作手册，检查变频器及电机是否可靠接地，或者测量电机的绝缘度是否正常。8， 制动问题（过电压保护）如果电机负载确实过大并需要在短时间内停车，则需购买带有制动单元的变频器并配置相当功率的制动电阻。如果已经配置了制动功能，则可能是制动电阻损坏或制动单元检测失效。9， 变频器内部发出腐臭般的异味切勿开机，很可能是变频器内部主滤波电容有破损漏液现象。10，控制端子功能失效如果面板控制没有问题，原因大多是控制线路长，导致控制板损坏，测量控制输出电压即可判断，解决的最好办法，是外加控制输出电源。10，变频器部件损坏变频器内部部件故障出现故障时，其整流模块、逆变模块

11、损坏占有非常高的比率，整流模块的判断较容易，在排除内部短路情况下，更换整流桥。逆变模块损坏一般是由于外部和自身寿命及质量引起， 在修复驱动电路之后， 测驱动波形良好状态下，更换模块。怎样判断逆变模块的好坏，对三个分立模块的变频器，一般情况下，对比测试很容易得出正确的判断，这种方法5/17对于初学者来说十分行之有效。如果是一体化模块，则需要了解基本技术参数才能做出准确判断，否则需请专业人士进行修理。·三相交流电动机改作发电机配电线路_电·浅析 YZR 系列冶金及起重用三相异步电动·变频器调整几个主要参数·变频器常见故障处理·变频器在桥式起重机中的

12、应用和改造方案· FR-A240E 变频器在方坯连铸机高效改造中·变频器过流与过载的原因分析·高压变频器的输出缺相故障检查与判断·变频器的常见故障及其解决办法·塔机电气系统维护及常见的故障排查方法·变频器额定参数的选择·变频器调速基本工作原理技术分析·通用变频器选型规范·如何选择使用变频器·选择电动机功率的技巧·中低压交流接触器的选用·惠州阿尔法变频器在恒压供水中的应用·变频器调试控制系统的过流故障诊断·变频器过流和过载原因的分析·漫谈变频器现场

13、调试·变频调速传动的特点及变频器工作原理·变频器调整必须知道的几个参数·交流接触器的使用类别及注意事项·变频器过电压故障原因分析及对策细6/17·浅谈变频器的维护与维修·艾默生变频器、PLC 在桥式起重机自动控·变频器在电梯系统中的应用·变频器维修过程·变频器常见故障及其处理方法·变频器运行中五大问题的预防措施匿名随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重机与电子技术的结合越来越紧密， 如采用 PLC 取代继电器进行逻辑控制，交流变频

14、调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。在选型对比基础上，本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB 变频器 ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。 在众多交流变频调速装置中， ABB 变频器以其性能的稳定性，选件扩展功能的丰富性，编程环境的灵活性， 力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。ACC800 变频器是 ACS800 系列中具有提升机应用程序的重要一员，它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导，自定义编程， DTC 控制等， 非常适合作为起重机主起升变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有

15、限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27 台桥式起重机变频调速控制系统，详细介绍ACC800 变频器在起重机主起升中的应用。1DTC 控制技术DTC （直接转矩控制，DirectTorqueControl ）技术是ACS800 变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一，它具有控制算法简单，易于数字化实现和鲁棒性强的特点。其实7/17质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定转矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比较器的输出选择合适的逆变器

16、电压矢量 （开关状态）。定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值，可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处理器的计算负担，提高了运算速度。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩响应（不大于 5ms）。2 防止溜钩控制作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（ "回馈 " 是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能） ，尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器抱

17、住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）需要的时间大约为 016s（视起重机型号和起重量大小而定） ，变频器如过早停止输出，将容易出现溜钩，因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生 "过流 " 而跳闸的误动作。防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。零速全转矩功能，即变频器可以在速度为零的状态下，保持电动机有足够大的转矩，从而保证起重设备在速度为8/17零时，电动机能够使重物在空中停止，直到电磁制动器将轴抱住为止，以防止溜钩的发生。直流制动励磁功能，即变频器在起动之

18、前自动进行直流强励磁， 使电动机有足够大的起动转矩，维持重物在空中的停止状态，以保证电磁制动器在释放过程中不会发生溜钩。3 系统硬件配置梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800 变频器调速系统由电控柜，大小车变频控制柜， 起升变频控制柜， 联动控制台等组成。主起升采用 1 台 ACC800 变频器驱动 1 台起升专用电动机，并在电动机轴尾安装 1 台速度编码器，做速度反馈用。该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转矩计算精度，保证转矩验证，开闭闸等功能。主起升采用斩波器加制动电阻实现制动功能，斩波器与制动电阻串联后接入变频器整桥与逆变桥之间的直流回路中，并由变频器根据中间直流回路电压高

19、低控制斩波器接通与否（即控制制动电阻的投切）。变频器配有 RPBA201 接口卡件，提供标准的Profibus2DP 现场总线接口，用于与PLC 通信控制，并接收PLC 发来的开，停车命令和速度设定值等控制参数。4 起升变频器功能参数设置ABB 变频器在出厂时，所有功能码都已设置。但是，起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同，所以， ACC800 中一些重要的功能参数需要重新设定。（1）起动数据（参数组99）参数 99102（用于提升类传动，但不包括主/ 从总线通信功能） ：CRANE ；参数 99104（电动机控制模式） ：DTC（直接转矩控制） ；参数 99105 99109（电动机

20、常规铭牌参数） ：按照电动机的铭牌参数输入。9/17（2）数字输入（参数组10）参数 10101 10113（数字输入接口预置参数） ：按照变频器外围接口定义进行设置，限于篇幅，不再赘述。（3）限幅（参数组20）参数 20101（运行范围的最小速度） ：-1000 r/min （根据实际电动机参数进行设定） ；参数 20102（运行范围的最大速度） ： 1000r/min （根据实际电动机参数进行设定） ；参数 20103（最大输出电流）： 120%；参数 20104（最大正输出转矩） ：150%；参数 20104（最大负输出转矩） ：-150%；参数 20106（直流过压控制器参数）：OFF

21、（本例中 ACC800 变频器使用了动力制动方式，此参数设为 OFF 后，制动斩波器才能投入运行） 。（4）脉冲编码器（参数组 50）参数 50101（脉冲编码器每转脉冲数） ： 1024；参数 50103（编码器故障）： FAULT （如果监测到编码器故障或编码器通信失败时， ACC800 变频器显示故障并停机） 。（5）提升机（参数组 64）参数 64101（独立运行选择） ：FALSE ；64103（高速值 1）：98%；64106（给定曲线形状） ：0（直线）；参数 64110（控制类型选择） ：FBJOYSTICK. （6）逻辑处理器（参数组65）参数65101（电动机停止后是否保持

22、电动机磁场选择）： TRUE（在电动机停止后保持电动机磁场为"ON" ）；参数 65102（ ON脉冲延时时间） ： 5s.（ 7）转矩验证（参数组66）参数 66101（转矩验证选择） ： TRUE （转矩验证有效，要求有脉冲编码器）。（8）机械制动控制（参数组67）参数 67106（相对零速值） ：3%；参数 67109（起动转矩选择器） ：AUTOTQMEM（自动转矩记忆） 。10/17（9）给定处理器（参数组69）参数 69101（对应 100%给定设置电动机速度） ：980r/min （根据实际电动机参数进行设定）；参数 69102（正向加速时间） ： 3s；参数

23、 69103（反向加速时间） ：3s；参数 69104（正向减速时间） ：3s；参数 69105（反向减速时间） ： 3s.（ 10）可选模块（参数组98）参数 98101（脉冲编码器模块选择） ：RTAC2 SLOT2 （脉冲编码器模块类型为 RTAC ，连接接口为传动控制单元的选件插槽 2）；参数 98102（通信模块选择） ：FIELDBUS （激活外部串行通信并选择外部串行通信接口） 。5 试运行变频调速系统的功能参数设定完后，就可进行系统试运行。应先在变频器操作盘上进行速度给定，手动起动变频器，让起升电动机空载运转一段时间，并且这种试运行可以在5，10，15，20，25，35，50H

24、z 等几个频率点进行，注意观察电动机的运转方向是否正确，转速是否平稳，显示数据是否正确，温升是否正常，加减速是否平滑等。单台变频器试运行正确后，再接入脉冲编码器模块进行速度闭环调试，试运行起升机构变频调速系统。起升变频器手动运行无误后， 就可接入 PLC 控制系统， 进行整机联调。整机联调中，关键要注意观察变频器起动与停止时，主起升机械制动器的开闭反应是否快速，钩头是否存在溜钩现象等。其次还要注意观察钩头在下降过程中，制动单元和制动电阻投运后，其温升是否正常。在重物下放过程中，重物的势能会释放出来，此时电动机将工作在反向发电状态。在钩头下降过程中，电动机通过逆变桥向变频器中间直流回路充电，当直

25、流回11/17路的电压高于变频器系统设定值时，变频器控制斩波器接通，进而使制动电阻投入工作，以消耗变频器中间直流回路多余的电能，确保变频器中间直流回路电压稳定在一个特定电压范围内。随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重机与电子技术的结合越来越紧密， 如采用 PLC 取代继电器进行逻辑控制，交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。在选型对比基础上，本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB 变频器 ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。在众多交流变频调速装置中，ABB 变频器以其性能

26、的稳定性，选件扩展功能的丰富性，编程环境的灵活性， 力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。ACC800 变频器是 ACS800 系列中具有提升机应用程序的重要一员，它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导，自定义编程， DTC 控制等， 非常适合作为起重机主起升变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27 台桥式起重机变频调速控制系统，详细介绍ACC800 变频器在起重机主起升中的应用。1DTC 控制技术DTC （直接转矩控制，DirectTorqueControl ）技术是ACS800

27、 变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一，它具有控制算法简单，易于数字化实现和鲁棒性强的特点。其实质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定转12/17矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量 （开关状态）。定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值，可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处

28、理器的计算负担，提高了运算速度。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩响应（不大于 5ms）。2 防止溜钩控制作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（ "回馈 " 是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能） ，尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）需要的时间大约为 016s（视起重机型号和起重量大小而定） ，变频器如过早停止输出，将容易出现溜钩，因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的

29、情况下输出较高频率，以免发生"过流 "而跳闸的误动作。防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。零速全转矩功能，即变频器可以在速度为零的状态下，保持电动机有足够大的转矩，从而保证起重设备在速度为零时，电动机能够使重物在空中停止，直到电磁制动器将轴抱住为止，以防止溜钩的发生。直流制动励磁功能，即变频器在起动之前自动进行直流强励磁，使电动机有足够大的起动转矩，13/17维持重物在空中的停止状态，以保证电磁制动器在释放过程中不会发生溜钩。3 系统硬件配置梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800 变频器调速系统由电控柜，大小车变频控制柜， 起升变频控制柜， 联动

30、控制台等组成。主起升采用 1 台 ACC800 变频器驱动 1 台起升专用电动机，并在电动机轴尾安装 1 台速度编码器，做速度反馈用。该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转矩计算精度，保证转矩验证，开闭闸等功能。主起升采用斩波器加制动电阻实现制动功能，斩波器与制动电阻串联后接入变频器整桥与逆变桥之间的直流回路中，并由变频器根据中间直流回路电压高低控制斩波器接通与否（即控制制动电阻的投切）。变频器配有 RPBA201 接口卡件，提供标准的Profibus2DP 现场总线接口，用于与PLC 通信控制，并接收PLC 发来的开，停车命令和速度设定值等控制参数。4 起升变频器功能参数设置AB

31、B 变频器在出厂时，所有功能码都已设置。但是，起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同，所以， ACC800 中一些重要的功能参数需要重新设定。（1）起动数据（参数组 99）参数 99102（用于提升类传动，但不包括主/ 从总线通信功能） ：CRANE ；参数 99104（电动机控制模式） ：DTC（直接转矩控制） ；参数 99105 99109（电动机常规铭牌参数） ：按照电动机的铭牌参数输入。（2）数字输入（参数组10）参数 10101 10113（数字输入接口预置参数） ：按照变频器外围接口定义进行设置，限于篇幅，不再赘述。14/17（3）限幅（参数组20）参数 20101（运行范围

32、的最小速度） ：-1000 r/min （根据实际电动机参数进行设定） ；参数 20102（运行范围的最大速度） ： 1000r/min （根据实际电动机参数进行设定） ；参数 20103（最大输出电流）： 120%；参数 20104（最大正输出转矩） ：150%；参数 20104（最大负输出转矩） ：-150%；参数 20106（直流过压控制器参数）：OFF（本例中 ACC800 变频器使用了动力制动方式，此参数设为 OFF 后，制动斩波器才能投入运行） 。（4）脉冲编码器（参数组 50）参数 50101（脉冲编码器每转脉冲数） ： 1024；参数 50103（编码器故障）： FAULT （如果监测到编码器故障或编码器通信失败时， ACC800 变频器显示故障并停机） 。（5）提升机（参数组 64）参数 64101（独立运行选择） ：FALSE ；64103（高速值 1）：98%；6