導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇變頻器論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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論文摘要：在通用變頻器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；或當(dāng)電動(dòng)機(jī)從高速到低速（含停車）減速時(shí)，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)逆變器的六個(gè)續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)。這時(shí)，如果變頻器中沒(méi)采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲(chǔ)能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動(dòng)過(guò)快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時(shí)，這部分能量就可能對(duì)變頻器帶來(lái)?yè)p壞。

一、引言

在通用變頻器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；或當(dāng)電動(dòng)機(jī)從高速到低速（含停車）減速時(shí)，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)逆變器的六個(gè)續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)。這時(shí)，如果變頻器中沒(méi)采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲(chǔ)能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動(dòng)過(guò)快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時(shí)，這部分能量就可能對(duì)變頻器帶來(lái)?yè)p壞，所以這部分能量我們就應(yīng)該考慮考慮了。

在通用變頻器中，對(duì)再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動(dòng)電阻”中，稱之為動(dòng)力制動(dòng)狀態(tài)；(2)、使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動(dòng)狀態(tài)（又稱再生制動(dòng)狀態(tài)）。還有一種制動(dòng)方式，即直流制動(dòng)，可以用于要求準(zhǔn)確停車的情況或起動(dòng)前制動(dòng)電機(jī)由于外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)。

在書籍、刊物上有許多專家談?wù)撨^(guò)有關(guān)變頻器制動(dòng)方面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，尤其是近些時(shí)間有過(guò)許多關(guān)于“能量回饋制動(dòng)”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動(dòng)方法，它具有“回饋制動(dòng)”的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，也具有“能耗制動(dòng)”對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染、可靠性高等好處。

二、能耗制動(dòng)

利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動(dòng)。

其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單；對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染（與回饋制動(dòng)作比較），成本低廉；缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量且制動(dòng)電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中，小功率變頻器（22kW以下）內(nèi)置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。

三、回饋制動(dòng)

實(shí)現(xiàn)能量回饋制動(dòng)就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)?；仞佒苿?dòng)的優(yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行,如圖3所示，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。其缺點(diǎn)是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大于10%），才可以采用這種回饋制動(dòng)方式。因?yàn)樵诎l(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓故障時(shí)間大于2ms，則可能發(fā)生換相失敗，損壞器件。(2)、在回饋時(shí)，對(duì)電網(wǎng)有諧波污染。(3)、控制復(fù)雜，成本較高。

四、新型制動(dòng)方式（電容反饋制動(dòng)）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流橋進(jìn)行整流，濾波回路采用通用的電解電容，延時(shí)回路采用接觸器或可控硅都行。充電、反饋回路由功率模塊IGBT、充電、反饋電抗器L及大電解電容C（容量約零點(diǎn)幾法，可根據(jù)變頻器所在的工況系統(tǒng)決定）組成。逆變部分由功率模塊IGBT組成。保護(hù)回路，由IGBT、功率電阻組成。

(1)電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)

CPU對(duì)輸入的交流電壓和直流回路電壓νd的實(shí)時(shí)監(jiān)控，決定向VT1是否發(fā)出充電信號(hào)，一旦νd比輸入交流電壓所對(duì)應(yīng)的直流電壓值（如380VAC—530VDC）高到一定值時(shí)，CPU關(guān)斷VT3，通過(guò)對(duì)VT1的脈沖導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)對(duì)電解電容C的充電過(guò)程。此時(shí)的電抗器L與電解電容C分壓，從而確保電解電容C工作在安全范圍內(nèi)。當(dāng)電解電容C上的電壓快到危險(xiǎn)值（比如說(shuō)370V），而系統(tǒng)仍處于發(fā)電狀態(tài)，電能不斷通過(guò)逆變部分回送到直流回路中時(shí)，安全回路發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)（電阻制動(dòng)），控制VT3的關(guān)斷與開(kāi)通，從而實(shí)現(xiàn)電阻R消耗多余的能量，一般這種情況是不會(huì)出現(xiàn)的。

(2)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不再充電時(shí)，則對(duì)VT3進(jìn)行脈沖導(dǎo)通，使得在電抗器L上行成了一個(gè)瞬時(shí)左正右負(fù)的電壓（如圖標(biāo)識(shí)），再加上電解電容C上的電壓就能實(shí)現(xiàn)從電容到直流回路的能量反饋過(guò)程。CPU通過(guò)對(duì)電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測(cè)，控制VT3的開(kāi)關(guān)頻率以及占空比,從而控制反饋電流，確保直流回路電壓νd不出現(xiàn)過(guò)高。

2、系統(tǒng)難點(diǎn)

(1)電抗器的選取

（a）、我們考慮到工況的特殊性，假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障，導(dǎo)致電機(jī)所載的位能負(fù)載自由加速下落，這時(shí)電機(jī)處于一種發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，再生能量通過(guò)六個(gè)續(xù)流二極管回送至直流回路，致使νd升高，很快使變頻器處于充電狀態(tài)，這時(shí)的電流會(huì)很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過(guò)此時(shí)的電流。

（b）、在反饋回路中，為了使電解電容在下次充電前把盡可能多的電能釋放出來(lái)，選取普通的鐵芯（硅鋼片）是不能達(dá)到目的的，最好選用鐵氧體材料制成的鐵芯，再看看上述考慮的電流值如此大，可見(jiàn)這個(gè)鐵芯有多大，素不知市面上有無(wú)這么大的鐵氧體鐵芯，即使有，其價(jià)格也肯定不會(huì)很低。所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個(gè)電抗器。

(2)控制上的難點(diǎn)

（a）、變頻器的直流回路中，電壓νd一般都高于500VDC，而電解電容C的耐壓才400VDC，可見(jiàn)這種充電過(guò)程的控制就不像能量制動(dòng)（電阻制動(dòng)）的控制方式了。其在電抗器上所產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓降為，電解電容C的瞬時(shí)充電電壓為νc=νd-νL，為了確保電解電容工作在安全范圍內(nèi)（≤400V），就得有效的控制電抗器上的電壓降νL，而電壓降νL又取決于電感量和電流的瞬時(shí)變化率。

（b）、在反饋過(guò)程中，還得防止電解電容C所放的電能通過(guò)電抗器造成直流回路電壓過(guò)高，以致系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。

3、主要應(yīng)用場(chǎng)合及應(yīng)用實(shí)例

正是由于變頻器的這種新型制動(dòng)方式（電容反饋制動(dòng)）所具有的優(yōu)越性，近些來(lái)，不少用戶結(jié)合其設(shè)備的特點(diǎn)，紛紛提出了要配備這種系統(tǒng)。由于技術(shù)上有一定的難度，國(guó)外還不知有無(wú)此制動(dòng)方式？國(guó)內(nèi)目前只有山東風(fēng)光電子公司由以前采用回饋制動(dòng)方式的變頻器（仍有2臺(tái)在正常運(yùn)行中）改用了這種電容反饋制動(dòng)方式的新型礦用提升機(jī)系列。

隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，這個(gè)應(yīng)用技術(shù)將大有發(fā)展前途，具體來(lái)講，主要用在礦井中的吊籠（載人或裝料）、斜井礦車（單筒或雙筒）、起重機(jī)械等行業(yè)?？傊枰芰炕仞佈b置的場(chǎng)合都可選用。

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論文摘要：目前我們?nèi)粘Ｋ褂玫囊恍в谢蚴褂米冾l器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，這種嚴(yán)重的電磁輻射是我們平時(shí)用肉眼看不到的隱形殺手，無(wú)論是對(duì)我們的身體健康，還是對(duì)精密儀器的使用，它都有嚴(yán)重的危害性，而且影響深遠(yuǎn)。

變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。目前的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是驅(qū)

動(dòng)的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。

變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機(jī)控制方式以及自動(dòng)化控制水平三個(gè)方面決定的。當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)在于高壓變頻器的研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)方面。

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無(wú)公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響；二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢(shì)：主電路功率開(kāi)關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開(kāi)關(guān)頻率不斷提高，開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步降低。

在變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對(duì)低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對(duì)低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對(duì)中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對(duì)于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器，同時(shí)出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器，對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對(duì)電網(wǎng)的公害。

脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。

交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制方法的進(jìn)展主要體現(xiàn)在由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開(kāi)發(fā)無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。微處理器的進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng)，特別是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)和快速實(shí)時(shí)處理大量信息。

近幾年來(lái)，國(guó)外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。

在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠MPU（微處理器）來(lái)完成。但MPU較低的處理速度無(wú)法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上首枚DSP芯片誕生了。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問(wèn)世標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度成倍提高，成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問(wèn)世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用于范圍逐步擴(kuò)大到通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。

90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件。現(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及組件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域，前景十分可觀。

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目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高壓大功率變頻器中，以2種方案占主流:一種是功率單元串聯(lián)形成高壓的多重化技術(shù);另一種是采用高壓模塊的三電平結(jié)構(gòu)。而其他的采用高-低-高方案的，由于輸出升壓變壓器技術(shù)難度高，成本高，占地面積大，都已基本被淘汰。因此采用高-高方案是高壓大功率變頻器的主要發(fā)展方向。

而高-高方案又分為多重化技術(shù)(簡(jiǎn)稱CSML)和三電平(簡(jiǎn)稱NPC)方案，目前有的廠家生產(chǎn)的高壓大功率變頻器是采用的三電平方案，而大多數(shù)廠家則是采用低壓模塊、多單元串聯(lián)的多重化技術(shù)。這2種方案比較，各有優(yōu)缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在:

(1)器件

采用CSML方式，器件數(shù)量較多，但都是低壓器件，不但價(jià)格低，而且易購(gòu)置，更換方便。低壓器件的技術(shù)也較成熟。而NPC方案，采用器件少，但成本高，且購(gòu)置困難，維修不方便。

(2)均壓?jiǎn)栴}(包括靜態(tài)均壓和動(dòng)態(tài)均壓)

均壓是影響高壓變頻器的重要因素。采用NPC方式，當(dāng)輸出電壓較高時(shí)(如6kV)，單用單個(gè)器件不能滿足耐壓要求，必須采用器件直接串聯(lián)，這必然帶來(lái)均壓?jiǎn)栴}，失去三電平結(jié)構(gòu)在均壓方面的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的可靠性也將受到影響。而采用CSML方案則不存在均壓?jiǎn)栴}。唯一存在的是當(dāng)變頻器處于快速制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致單元內(nèi)直流母線電壓上升，各單元的直流母線電壓上升程度可能存在差異，通過(guò)檢測(cè)功率單元直流母線電壓，當(dāng)任何單元的直流母線電壓超過(guò)某一閾值時(shí)，自動(dòng)延長(zhǎng)減速時(shí)間，以防止直流母線電壓上升，即所謂的過(guò)壓失速防止功能。這種技術(shù)在低壓變頻器中被廣泛采用，非常成功。

(3)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和功率因數(shù)

由于CSML方式輸入整流電路的脈波數(shù)超過(guò)NPC方式，前者在輸入諧波方面的優(yōu)勢(shì)很明顯，因此在綜合功率因數(shù)方面也有一定的優(yōu)勢(shì)

(4)輸出波形

NPC方式輸出相電壓是三電平，線電壓是五電平。而CSML方式輸出相電壓為11電平，線電壓為21電平(對(duì)五單元串聯(lián)而言)，而且后者的等效開(kāi)關(guān)頻率大大高于前者，所以后者在輸出波形的質(zhì)量方面也高于前者。

(5)dv/dt

NPC方式的輸出電壓跳變臺(tái)階為高壓直流母線電壓的一半，對(duì)于6kV輸出變頻器而言，為4kV左右。CSML方式輸出電壓跳變臺(tái)階為單元的直流母線電壓，不會(huì)超過(guò)1kV，所以前者比后者的差距也是很明顯的。

(6)系統(tǒng)效率

就變壓器與逆變電路而言，NPC方式與CSML方式效率非常接近。但由于輸出波形質(zhì)量差異，若采用普通電機(jī)，前者必須設(shè)置輸出濾波器，后者不必。而濾波器的存在大約會(huì)影響效率的0.5%左右。

(7)四象限運(yùn)行

NPC方式當(dāng)輸入采用對(duì)稱的PWM整流電路時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，可用于軋機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)備;而CSML方式則無(wú)法實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。只能用于風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。

(8)冗余設(shè)計(jì)

NPC方式的冗余設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)，而CSML方式可以方便的采用功率單元旁路技術(shù)和冗余功率單元設(shè)計(jì)方案，大大的有利于提高系統(tǒng)的可靠性。

(9)可維護(hù)性

除了可靠性之外，可維護(hù)性也是衡量高壓大功率變頻器的優(yōu)劣的一個(gè)重要因素，CSML方式采用模塊化設(shè)計(jì)，更換功率單元時(shí)只要拆除3個(gè)交流輸入端子和2個(gè)交流輸出端子，以及1個(gè)光纖插頭，就可以抽出整個(gè)單元，十分方便。而NPC方式就不那么方便了。

總之，三電平電壓形變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可作成四象限運(yùn)行的變頻器，應(yīng)用范圍寬。如電壓等級(jí)較高時(shí)，采用器件直接串聯(lián)，帶來(lái)均壓?jiǎn)栴}，且存在輸出諧波和dv/dt等問(wèn)題，一般要設(shè)置輸出濾波器，在電網(wǎng)對(duì)諧波失真要求較高時(shí)，還要設(shè)置輸入濾波器。而多重化PWM電壓型變頻器不存在均壓?jiǎn)栴}，且在輸入諧波及dv/dt等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)于普通的風(fēng)機(jī)、水泵類一般不要求四象限運(yùn)行的場(chǎng)合，CSML變頻器有較廣闊的應(yīng)用前景。這類變頻器又被國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)者稱之為完美無(wú)諧波變頻器。

我公司的設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)多方探討，綜合各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定了完美無(wú)諧波變頻器的CSML方案作為我們的最佳選擇，這就是我們向市場(chǎng)推出的JD-BP37和JD-BP38系列的高壓大功率變頻器。

2變頻器的性能特點(diǎn)

(1)變頻器采用多功率單元串聯(lián)方案，輸出波形失真小，可配接普通交流電機(jī)，無(wú)須輸出濾波器。

(2)輸入側(cè)采用多重化移相整流技術(shù)，電流諧波小，功率因數(shù)高。

(3)控制器與功率單元之間的通信用多路并行光纖實(shí)現(xiàn)，提高了抗干擾性及可靠性。

(4)控制器中采用一套獨(dú)立于高壓源的電源供電系統(tǒng)，有利于整機(jī)調(diào)試和操作人員的培訓(xùn)。

(5)采用全中文的Windows彩色液晶顯示觸摸界面。

(6)主電路模塊化設(shè)計(jì)，安裝、調(diào)試、維護(hù)方便。

(7)完整的故障監(jiān)測(cè)和報(bào)警保護(hù)功能。

(8)可選擇現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程控制。

(9)內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可開(kāi)環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行。

(10)可根據(jù)需要打印輸出運(yùn)行報(bào)表。

3工作原理

3.1基本原理

本變頻器為交-直-交型單元串聯(lián)多電平電壓源變頻調(diào)速器，原理框圖如圖1所示。單元數(shù)的多少視電壓高低而定，本處以每相為8單元，共24單元為例。每個(gè)功率單元承受全部的電機(jī)電流、1/8的相電壓、1/24的輸出功率。24個(gè)單元在變壓器上都有自立獨(dú)立的三相輸入繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實(shí)現(xiàn)多重化，降低輸入電流的諧波成分。24個(gè)二次繞組分成三相位組，互差為20°,以B相為基準(zhǔn)，A相8個(gè)單元對(duì)應(yīng)的8個(gè)二次繞組超前B相20°，C相8個(gè)單元對(duì)應(yīng)的8個(gè)二次繞組落后B相20°，形成18脈沖整流電路結(jié)構(gòu)。整機(jī)原理圖如圖2所示。

3.2功率單元電路

所有單元都有6支二極管實(shí)現(xiàn)三相全波整流，有4個(gè)IGBT管構(gòu)成單相逆變電路。功率單元的主電路如圖3所示，4個(gè)IGBT管分別用T1、T2、T3、T4表示，它們的門極電壓分別是UG1、UG2、UG3、UG4、

個(gè)功率單元的輸出都是一樣的PWM波。功率單元輸出波形如圖4所示。逆變器采用多電平移相PWM技術(shù)。同一相的功率單元輸出完全相同的基準(zhǔn)電壓(同幅度、同頻率、同相位)。多個(gè)單元迭加后的輸出波形如圖5所示。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制

(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)有隔離變壓器、3個(gè)變頻柜和1個(gè)控制柜組成，參見(jiàn)圖6。

圖

a)隔離變壓器

原邊為星形接法，副邊共有24個(gè)獨(dú)立的三相繞組，為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)情況，變壓器原邊留有抽頭

b)變頻柜

A、B、C三相分裝在3個(gè)柜內(nèi)，可分別稱為A柜、B柜、C柜

c)控制柜

柜內(nèi)裝有控制系統(tǒng)，柜前板上裝有控制面板、控制接線排等。由于電壓等級(jí)和容量的不同，不同機(jī)型的單元的數(shù)量不同，面板的布置也會(huì)有些不同。

4.4系統(tǒng)控制

整機(jī)控制系統(tǒng)有16位單片機(jī)擔(dān)任主控，24個(gè)功率單元都有一個(gè)自己的輔助CPU，由8位單片機(jī)擔(dān)任，此外還有一個(gè)CPU，也是8位單片機(jī)，負(fù)責(zé)管理鍵盤和顯示屏。

(1)利用三次諧波補(bǔ)償技術(shù)提高了電源電壓利用率。

(2)控制器有一套獨(dú)立于高壓電源的供電體系，在不加高壓的情況下，設(shè)備各點(diǎn)的波形與加高壓情況相同，這給整機(jī)可靠性、調(diào)試帶來(lái)了很大方便。

(3)系統(tǒng)采用了先進(jìn)的載波移相技術(shù)，它的特點(diǎn)是單元輸出的基波相迭加、諧波彼此相抵消。所以串聯(lián)后的總輸出波形失真特別小。

4

本公司分別于2002年8月、10月和2003年3月、4月分別在山東萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鐵廠、遼河油田錦州采油廠、浙江永盛化纖有限公司應(yīng)用了本公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器JD-BP37-630F2臺(tái)、JD-BP38-355、JD-BP37-550F各1臺(tái)。從運(yùn)行情況看:

(1)變頻器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單

由于變頻器所有部分都裝在柜里，不需要另外的電抗器、濾波器、補(bǔ)償電容、啟動(dòng)設(shè)備等一系列其他裝置，所以體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)配線少，調(diào)試方便。

(2)電機(jī)及機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足工藝要求。

由變頻器拖動(dòng)的電機(jī)均為三相普通的異步電動(dòng)機(jī)，在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)始終運(yùn)行平穩(wěn)，溫升正常。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的噪音及啟動(dòng)電流很小，無(wú)任何異常震動(dòng)和噪音。在調(diào)速范圍內(nèi)，軸瓦的最高溫升均在允許的范圍內(nèi)。

(3)變頻器三相輸出波形完美，非常接近正弦波。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，變頻器的三相輸出電壓波形、電流波形非常標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明變頻器完全可以控制一般的普通電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)電機(jī)無(wú)特殊要求。

(4)變頻器運(yùn)行情況穩(wěn)定，性能良好。

該設(shè)備投運(yùn)以來(lái)，變頻器運(yùn)行一直十分穩(wěn)定。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，我公司技術(shù)人員對(duì)變頻器輸入變壓器的溫升，功率單元溫升定期巡檢，完全正常。輸出電壓及電流波形正弦度很好，諧波含量極少，效率均高于97%，優(yōu)于同類進(jìn)口設(shè)備。

(5)運(yùn)行工況改善，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。

變頻器可隨著生產(chǎn)的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳效果，工人工作強(qiáng)度大大降低。

(6)變頻器操作簡(jiǎn)單，易于掌握及維護(hù)。

變頻器的起停，改變運(yùn)行頻率等操作簡(jiǎn)便，操作人員經(jīng)過(guò)半個(gè)小時(shí)培訓(xùn)就可以全面掌握。另外，變頻器各種功能齊全，十分完善，提高了設(shè)備可靠性，而且節(jié)電效果明顯。以山東萊鋼股份有限公司應(yīng)用的JD-BP37-630F變頻器為例，該系統(tǒng)生產(chǎn)周期大約為1h，出鐵時(shí)間為20min，間隔約40min，系統(tǒng)配置電機(jī)的額定電流為80A，根據(jù)運(yùn)行情況，及其它生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)行情況，預(yù)計(jì)該電機(jī)運(yùn)行電流應(yīng)在60A，以變頻器上限運(yùn)行頻率45HZ時(shí)，電流為45A，間隔時(shí)間運(yùn)行頻率20HZ時(shí)，電流為20A。根據(jù)公式測(cè)算節(jié)能效果達(dá)到42.7%。

5結(jié)束語(yǔ)

從這幾臺(tái)這幾個(gè)月的運(yùn)行情況看，我公司自行研制生產(chǎn)的高壓大功率變頻器，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果顯著，改善了工作人員的工作環(huán)境，降低了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。變頻器對(duì)電機(jī)保護(hù)功能齊全，減少了維修費(fèi)用，延長(zhǎng)了電機(jī)及風(fēng)機(jī)的使用壽命，給用戶帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，深得用戶好評(píng)。據(jù)專家估計(jì)我們國(guó)家6kV以上的高壓大功率電機(jī)約有3萬(wàn)多臺(tái)，約合650萬(wàn)kW，因此，高壓大功率變頻器的市場(chǎng)是極其廣闊的。

篇4

關(guān)鍵詞:變頻器干擾抑制

Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand

moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe

applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.

Keywords：InverterInterfaceRestrain

[中圖分類號(hào)]TN973[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B文章編號(hào)1561-0330(2003)06-00

1引言

變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、空調(diào)設(shè)備、過(guò)程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來(lái)了一些干擾問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾。對(duì)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾；對(duì)通信設(shè)備和無(wú)線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問(wèn)題解決不好，不但系統(tǒng)無(wú)法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題進(jìn)行探討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。下面主要討論變頻器的干擾及其抑制方法。

2變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要電磁干擾源及途徑

2.1主要電磁干擾源

電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是以外部噪聲和無(wú)用信號(hào)在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過(guò)電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)其工作于開(kāi)關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)是一個(gè)電磁干擾源。另一方面，電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過(guò)變頻器的供電電源干擾變頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源，如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明設(shè)備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對(duì)電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來(lái)自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過(guò)電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源對(duì)變頻器的干擾主要有過(guò)壓、欠壓、瞬時(shí)掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過(guò)變頻器的控制信號(hào)線也會(huì)干擾變頻器的正常工作。

2.2電磁干擾的途徑

變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合。具體為：①對(duì)周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；②對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動(dòng)機(jī)鐵耗和銅耗增加，并傳導(dǎo)干擾到電源，通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備；③變頻器對(duì)相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)通過(guò)相同的途徑干擾變頻器的正常工作。下面分別加以分析。

（1）電磁輻射

變頻器如果不是處在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過(guò)空間向外輻射電磁波。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開(kāi)關(guān)模式時(shí)，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開(kāi)關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場(chǎng)控開(kāi)關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問(wèn)題相當(dāng)突出。

當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場(chǎng)中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會(huì)干擾變頻器的正常工作。

（2）傳導(dǎo)

上述的電磁干擾除了通過(guò)與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可以通過(guò)阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。

（3）感應(yīng)耦合

感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí)，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過(guò)變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。

3抗電磁干擾的措施

據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個(gè)要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來(lái)抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。

（1）隔離

所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。

（2）濾波

設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從變頻器通過(guò)電源線傳導(dǎo)干擾到電源及電動(dòng)機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對(duì)電源的干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器，以免傳導(dǎo)干擾。

（3）屏蔽

屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號(hào)控制變頻器時(shí)，要求信號(hào)線盡可能短（一般為20m以內(nèi)），且信號(hào)線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離，不能放于同一配管或線槽內(nèi)，周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。

（4）接地

實(shí)踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采用，要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。

單點(diǎn)接地指在一個(gè)電路或裝置中，只有一個(gè)物理點(diǎn)定義為接地點(diǎn)。在低頻下的性能好；多點(diǎn)接地是指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地點(diǎn)。在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號(hào)頻率和接地線長(zhǎng)度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地共用的方式。變頻器本身有專用接地端子PE端，從安全和降低噪聲的需要出發(fā)，必須接地。既不能將地線接在電器設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上。可用較粗的短線一端接到接地端子PE端，另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線長(zhǎng)度在20m以內(nèi)，并注意合理選擇接地極的位置。當(dāng)系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高時(shí)，為減少對(duì)電源的干擾，在電源輸入端可加裝電源濾波器。為抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用與否可視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)允許的畸變程度而定，一般情況下采用為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動(dòng)機(jī)噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。圖1為一般變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)抗干擾所采取措施。

（5）正確安裝

由于變頻器屬于精密的功率電力電子產(chǎn)品，其現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無(wú)故障運(yùn)行。變頻器對(duì)安裝環(huán)境要求較高。一般變頻器使用手冊(cè)規(guī)定溫度范圍為最低溫度-10℃，最高溫度不超過(guò)50℃；變頻器的安裝海拔高度應(yīng)小于1000m，超過(guò)此規(guī)定應(yīng)降容使用；變頻器不能安裝在經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)的地方，對(duì)振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應(yīng)采用加橡膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環(huán)境；不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管道下面，應(yīng)盡量采用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通，確?？刂乒裼凶銐虻睦鋮s風(fēng)量，其典型的損耗數(shù)一般按變頻器功率的3%來(lái)計(jì)算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下：

①確保控制柜中的所有設(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時(shí)阻抗較低）連接到公共地線上。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。

②安裝布線時(shí)將電源線和控制電纜分開(kāi)，例如使用獨(dú)立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。

③使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時(shí)，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時(shí)應(yīng)采用電纜套管。

④確?？刂乒裰械慕佑|器有滅弧功能，交流接觸器采用R-C抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過(guò)變頻器的繼電器控制的，這一點(diǎn)特別重要。

⑤用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時(shí)，要將屏蔽層雙端接地。

⑥如果變頻器運(yùn)行在對(duì)噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用RFI濾波器減小來(lái)自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。

4變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他問(wèn)題

除了前面討論的幾點(diǎn)以外，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中還要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）在設(shè)備排列布置時(shí)，應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置，盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾。在實(shí)際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨(dú)布置的位置，應(yīng)盡量將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開(kāi)，比如將動(dòng)力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。

（2）變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開(kāi)關(guān)作為短路保護(hù)，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內(nèi)部有大電容，其放電過(guò)程較為緩慢，頻繁操作將造成過(guò)電壓而損壞內(nèi)部元件。

（3）控制變頻調(diào)速電機(jī)啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，不要通過(guò)接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內(nèi)部元件。

（4）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開(kāi)。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需要24V直流電源，而生產(chǎn)廠家為了節(jié)省一個(gè)直流電源，往往用一個(gè)直流電源分兩路分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電，有時(shí)變頻器會(huì)通過(guò)直流電源對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，所以在設(shè)計(jì)中或訂貨時(shí)要特別加以說(shuō)明，要求用兩個(gè)直流電源分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電。

（5）注意變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾。變頻器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)電壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)很低，大功率變頻器應(yīng)特別注意。解決的方法主要有采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，同時(shí)可以根據(jù)具體情況在變頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器以減少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，而進(jìn)線電抗器可以由變頻器供應(yīng)商配套提供，但在訂貨時(shí)要加以說(shuō)明。

（6）變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開(kāi)關(guān)外，不宜安置其它操作性開(kāi)關(guān)電器，以免開(kāi)關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動(dòng)作。

（7）應(yīng)注意限制最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。確需低速運(yùn)轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī)，應(yīng)考慮加大額定功率，或增加輔助的強(qiáng)風(fēng)冷卻。

（8）注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動(dòng)分量，有可能造成電機(jī)的振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開(kāi)共振頻率點(diǎn)。

5結(jié)束語(yǔ)

以上通過(guò)對(duì)變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的干擾問(wèn)題的分析，提出了解決這些問(wèn)題的實(shí)際方法。隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用，變頻器應(yīng)用存在的這些問(wèn)題有望通過(guò)變頻器本身的功能和補(bǔ)償來(lái)解決。隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和社會(huì)環(huán)境對(duì)變頻器的要求不斷提高，滿足實(shí)際需要的真正“綠色”變頻器不久也會(huì)面世。

參考文獻(xiàn)

[1]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[2]吳忠智，吳加林，變頻器應(yīng)用手冊(cè)[Z].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995

[3]王定華等.電磁兼容性原理與設(shè)計(jì)[M].四川：電子科技大學(xué)出版社，1995

[4]電磁兼容性術(shù)語(yǔ)（GB/T43651995）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996

篇5

變頻器自20世紀(jì)80年代在中國(guó)推出以后，在在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中發(fā)揮著日益重要作用，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活中。變頻器廣泛應(yīng)用,主要得益于其優(yōu)良的節(jié)能特性和調(diào)速特性。中國(guó)產(chǎn)值能耗是世界上最高的國(guó)家之一。要解決產(chǎn)品能耗問(wèn)題，除其它相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題需要改進(jìn)外，變頻調(diào)速已成為節(jié)能及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。油田作為一個(gè)特殊行業(yè)，有其獨(dú)特的背景，在油田中的以風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載為主，因而決定了變頻器在油田中的應(yīng)用應(yīng)以節(jié)能為第一目標(biāo)。油田中變頻器的應(yīng)用主要集中在游梁式抽油機(jī)控制、電潛泵控制、注水井控制和油氣集輸控制等幾個(gè)場(chǎng)合。下面從這幾個(gè)方面對(duì)變頻器在油田中應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

2變頻器在游梁式抽油機(jī)控制中的應(yīng)用

目前，在勝利油田采用的抽油設(shè)備中，以游梁式抽油機(jī)應(yīng)用最為普遍，數(shù)量也最多。一方面，游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)為反復(fù)地上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來(lái)自于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊提升時(shí)，類似于杠桿的作用，將采油機(jī)桿送入井中，滑塊下降時(shí)，采油桿提出帶油至井口，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，在滑塊下降過(guò)程中，負(fù)荷減輕，電機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)生的能量無(wú)法被負(fù)載吸引，勢(shì)必會(huì)尋找能量消耗的渠道，導(dǎo)致電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余的能量反饋到電網(wǎng)，引起主回路母線電壓的升高，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數(shù)降低，面臨被供電企業(yè)罰款的危險(xiǎn);頻繁的高壓沖擊會(huì)損壞電機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有可靠的保護(hù)功能，一旦電機(jī)損害，造成生產(chǎn)效率降低、維護(hù)量加大，極不利于抽油設(shè)備的節(jié)能降耗，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，游梁式抽油機(jī)引入兩個(gè)大質(zhì)量的鋼質(zhì)滑塊，導(dǎo)致抽油機(jī)的起動(dòng)沖擊大等諸多問(wèn)題。除了上述兩方面問(wèn)題之外，油田采油的特殊地理環(huán)境決定了采油設(shè)備有其自有的運(yùn)行特點(diǎn)，在油井開(kāi)采前期儲(chǔ)油量大，供液足，為提高功效可采用工頻運(yùn)行，保證較高的產(chǎn)油量;在中、后期，由于石油儲(chǔ)量減少，易造成供液不足，電機(jī)若仍工頻運(yùn)行，勢(shì)必浪費(fèi)電能，造成不必要的損耗，這時(shí)須考慮實(shí)際工作情況，適當(dāng)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少?zèng)_程，有效提高充盈率。為了解決上述問(wèn)題，可將變頻技術(shù)引入到游梁式抽油機(jī)控制中去。根據(jù)電機(jī)理論可知，其轉(zhuǎn)速公式為:

其中:p為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。從式可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)地改變提油機(jī)的抽油速度。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電流的大小確定電動(dòng)機(jī)的工作頻率，這樣可以根據(jù)井況的變化，方便的調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程，達(dá)到節(jié)能和提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。同時(shí)變頻調(diào)速器具有低速軟啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能齊全，如短路、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及失速等，可有效地保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備，保證設(shè)備在安全的電壓下工作，具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，提高功率因數(shù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是采油設(shè)備改造的理想方案。

目前，對(duì)游梁式抽油機(jī)的變頻器改造主要有以下3個(gè)方面:

(1)以提高電網(wǎng)質(zhì)量，減小對(duì)電網(wǎng)影響為目標(biāo)的變頻改造。這主要集中在供電企業(yè)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，為了避免電網(wǎng)質(zhì)量的下降，需引入變頻控制，其主要目的就是減小抽油機(jī)工作過(guò)程對(duì)電網(wǎng)的影響。這種應(yīng)用在勝利油田的臨盤采油廠已經(jīng)提上應(yīng)用日程。

(2)以節(jié)能為第一目標(biāo)的變頻改造。這一點(diǎn)比較普遍，一方面，油田的抽油機(jī)為了克服大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，采用的電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需功率，工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的利用率一般在20%-30%之間，最高不會(huì)超過(guò)50%，電動(dòng)機(jī)常常處于輕載狀態(tài)，造成了電動(dòng)機(jī)資源的浪費(fèi)。另一方面，抽油機(jī)的工作情況是連續(xù)變化的，這些都取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運(yùn)行，勢(shì)必也會(huì)造成電能的浪費(fèi)。為了節(jié)能，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，需進(jìn)行變頻改造。

(3)以提高電網(wǎng)質(zhì)量和節(jié)能為目的的變頻改造。這種情況綜合了上面兩種改造的優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用中的一個(gè)重要發(fā)展方向。

在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中卻出現(xiàn)了許多問(wèn)題，這些問(wèn)題主要集中在游梁式抽油機(jī)的發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的能量的處理上。對(duì)于第一種情況，采用普通變頻器加能耗制動(dòng)單元可比較方便的實(shí)現(xiàn)，這是以多耗電能為代價(jià)的，

這主要是因?yàn)榘l(fā)電能量不能回饋電網(wǎng)造成的。在未采用變頻器時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收電能(電表正轉(zhuǎn));電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)釋放能量(電表反轉(zhuǎn))，電能直接回饋電網(wǎng)的，并沒(méi)有在本地設(shè)備上耗費(fèi)掉。綜合表現(xiàn)為抽油機(jī)的供電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量影響較大。但是在使用普通變頻器時(shí)，情況發(fā)生了變化。普通變頻器的輸入是二極管整流，能量不可反方向流動(dòng)。上述這部分電能沒(méi)有流回電網(wǎng)的通路，必須用電阻來(lái)就地消耗，這就是必須使用能耗制動(dòng)單元的原因。對(duì)于第二種情況和第三種情況，必須妥善的處理電動(dòng)機(jī)發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能，必須將其反饋到電網(wǎng)，否則通過(guò)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程節(jié)省的電能可能不能抵消變頻器制動(dòng)單元消耗的電能，造成變頻運(yùn)行時(shí)反而耗能，與節(jié)能的目標(biāo)背道而馳。為了解決這個(gè)問(wèn)題，有必要對(duì)普通變頻器進(jìn)行改造，在結(jié)構(gòu)上引入雙PWM結(jié)構(gòu)的變頻器，保證發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能回饋電網(wǎng);在控制方法引入自適應(yīng)控制以適應(yīng)游梁式抽油機(jī)多變的工作環(huán)境。

3變頻器在電潛泵控制中的應(yīng)用

油田中應(yīng)用較多的另一種采油設(shè)備是電潛泵。電潛泵是井下工作的多級(jí)離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和電潛泵專用電纜將電能輸送給井下電潛泵電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的液體舉升到地面。

由于電潛泵是在地面以下2000多米的井底工作，工作環(huán)境非常惡劣(高溫、強(qiáng)腐蝕等)，傳統(tǒng)的供電方式－全壓、工頻使它故障頻繁，運(yùn)行成本大增。一方面，電潛泵在工頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流大，電機(jī)電纜的壓降較大，使得電機(jī)電纜在啟動(dòng)過(guò)程中的反壓較高，使絕緣性能降低，每次開(kāi)機(jī)都會(huì)使電潛泵壽命大打折扣，大大影響了電潛泵的使用壽命。電潛泵損壞后提到地面上來(lái)修理，僅工程費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)5萬(wàn)元，價(jià)值10萬(wàn)元的電纜平均提上放下5次就須更換，電潛泵平均每10個(gè)月就須維修一次，維修費(fèi)用約8萬(wàn)元，使用成本較高。另一方面，電潛泵在正常工作時(shí)，普遍存在著電機(jī)負(fù)載率較低的情況，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。潛油電泵的功率因數(shù)較低，耗電量多，工頻工作時(shí)，電潛泵始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，如果井下液量供不應(yīng)求，容易造成“死井”，一旦死井則損失慘重。為了解決這個(gè)問(wèn)題，電潛泵應(yīng)能夠根據(jù)地質(zhì)情況的變化，調(diào)節(jié)抽油量。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是靠更換油嘴來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)量，這樣既造成能量損失又不能精確地控制。有時(shí)使得電機(jī)與泵長(zhǎng)期在高壓狀態(tài)下運(yùn)行;有時(shí)使得油井出沙嚴(yán)重，使設(shè)備壽命縮短，因而有必要引入變頻控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)油壓、調(diào)節(jié)產(chǎn)量。

針對(duì)電潛泵的特殊情況，我國(guó)的成都佳靈電氣制造有限公司和山東風(fēng)光電子有限責(zé)任公司都有現(xiàn)成產(chǎn)品提供，并在勝利油田中有一些應(yīng)用，并取得一定的效果。對(duì)電潛泵井進(jìn)行變頻改造后，實(shí)現(xiàn)了電潛泵的軟啟動(dòng)、軟停車，有效地保護(hù)了電潛泵與電纜;通過(guò)調(diào)節(jié)頻率可方便的調(diào)節(jié)油壓，避免了電潛泵在高壓下長(zhǎng)期運(yùn)行;延長(zhǎng)了電潛泵的壽命，節(jié)約了油井維修、維護(hù)費(fèi)用，使電泵機(jī)組在最佳工況下運(yùn)行。大大提高了電潛泵采油系統(tǒng)的效率。同時(shí)，提高功率因數(shù)，提高了電網(wǎng)的供電能力，節(jié)電效果明顯。大面積推廣電潛泵變頻技術(shù)改造，將帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。應(yīng)用中也暴露出來(lái)一些問(wèn)題，一方面，因?yàn)槭切庐a(chǎn)品，在產(chǎn)品的軟硬件設(shè)計(jì)和設(shè)備配套上由一些不足，這時(shí)就要將新的控制方法引入到實(shí)際應(yīng)用中去發(fā)展變化適應(yīng)多變的工作環(huán)境，提高配套產(chǎn)品的質(zhì)量;另一方面，控制系統(tǒng)的一次性投資較高，有的甚至要高于電潛泵的投資，只有進(jìn)一步降低成本，才能促進(jìn)變頻器控制在電潛泵中的應(yīng)用。

4變頻器在注水泵控制中的應(yīng)用

油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中地層能量不斷衰減，常用注水方式以保持地層能量，進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)。一方面，注水壓力的高低是決定油田合理開(kāi)發(fā)和地面管線及設(shè)備的重要參數(shù)?？紤]到后期開(kāi)發(fā)注水井的增多，注水工藝設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)備配置都比實(shí)際寬裕，加之地質(zhì)情況的變化，開(kāi)關(guān)井?dāng)?shù)的增減，洗井及供水不足的影響，經(jīng)常引起注水壓力的波動(dòng)，注水量不均勻，不穩(wěn)定。注水壓力低，注水量滿足不了油田開(kāi)發(fā)的需要，必然會(huì)造成油層壓力下降;注水壓力過(guò)高，浪費(fèi)動(dòng)力，也造成超注，導(dǎo)致水淹，水竄;注水壓力控制難度大，也給油田生產(chǎn)和管理帶來(lái)諸多不便，因而要求油田注水壓力恒定。另一方面，由于儲(chǔ)油地層的壓力及油氣水分布不斷在發(fā)生變化，其數(shù)值很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制，考慮到油田開(kāi)發(fā)中的需要，在工藝和機(jī)電設(shè)備的配置上都按照油田最大可能的需求來(lái)設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)在注水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中顯得尤為突出。油田注水設(shè)備多采用高壓離心泵匹配高壓電機(jī)，大功率系統(tǒng)運(yùn)行常是“大馬拉小車”，效率低下。注水壓力靠泵出口閘門手動(dòng)控制，即靠改變管網(wǎng)特性曲線來(lái)調(diào)節(jié)泵的排量，泵、電機(jī)匹配難以達(dá)到在泵的最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，管網(wǎng)效率低，電能損失高達(dá)50%以上。正是從恒壓注水和節(jié)能的兩個(gè)方面考慮，在油田注水系統(tǒng)中引入變頻控制。

通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知:風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系:Q∝n，H∝n2，P∝n3;即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。通過(guò)上述分析可以知道，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可方便地改變水的流量，保證水壓恒定;通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在降低水流量的同時(shí)，可有效降低系統(tǒng)的電能損耗。

通過(guò)變頻改造的注水系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟起動(dòng)、自由停車。電機(jī)均通過(guò)變頻器或軟起動(dòng)從0～50Hz作緩慢加速起動(dòng)，可減少機(jī)泵因突然高速起動(dòng)所帶來(lái)的影響，減少了直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

(2)提高了功率因數(shù)，改善了電機(jī)電源質(zhì)量，電機(jī)的功率與實(shí)際負(fù)荷相匹配，系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。

(3)消除了泵的喘振現(xiàn)象，使泵運(yùn)行處于最佳工況狀態(tài)。

(4)實(shí)現(xiàn)了壓力自動(dòng)控制，被調(diào)節(jié)量得到更平穩(wěn)的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

目前變頻調(diào)速技術(shù)在注水系統(tǒng)中，主要應(yīng)用在供水水源井電潛泵、注水站注水泵、配水間增壓泵工藝中。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)注水設(shè)備的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)流供注水。同時(shí)軟起軟停的功能代替了減壓?jiǎn)?dòng)，使電機(jī)起停平穩(wěn)，減少了對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，不會(huì)造成管網(wǎng)壓力、流量、流速的劇烈變化，不需要閥門截流，因此對(duì)防止汽蝕、水擊、喘振極為有利，可以延長(zhǎng)管網(wǎng)、泵、閥門的維修周期和使用壽命。在注水泵變頻改造中涉及的品牌比較多，進(jìn)口品牌有ABB、AB、三菱、東芝、富士及西門子等，國(guó)產(chǎn)品牌有佳靈、安圣等，在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟。

5變頻器在油氣集輸控制中的應(yīng)用

在油田生產(chǎn)中，與注水泵類似，輸油泵的額定排量往往大于實(shí)際需要排量，現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象。一方面，如果完全采用閥門調(diào)節(jié)輸油量，一旦油量變化較快，輸油閥門調(diào)節(jié)頻繁，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度且所需人員也較多。若閥門調(diào)節(jié)不當(dāng)，易造成被抽干或冒罐現(xiàn)象。泵出現(xiàn)干抽燒損，冒罐則造成原油白白浪費(fèi)。另一方面，為保證輸出油量的恒定，需要保證管壓恒定，閥門的開(kāi)度直接影響到管壓，太大太小都不行。如果使用變頻調(diào)速器，可以徹底解決這個(gè)問(wèn)題。它通過(guò)減小電機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。電機(jī)帶動(dòng)泵運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，對(duì)于柱塞泵來(lái)說(shuō)，就是降低了柱塞的運(yùn)行頻率，減小了泵的實(shí)際排量;對(duì)于離心泵來(lái)說(shuō)，降低了葉輪轉(zhuǎn)速，同樣降低了泵的排量。因此，當(dāng)需要排量變化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，達(dá)到控制排量的目的，保證管壓恒定。泵的排量降低了，電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷也就隨之減小，這樣電機(jī)輸出功率出隨之減小，這樣電機(jī)的效率可以有很大提高，電機(jī)損耗及電機(jī)輸出功率得到有效減小，達(dá)到節(jié)能的目的。

6總結(jié)

總之，變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到石油行業(yè)的各個(gè)技術(shù)部門。在游梁式抽油機(jī)控制和電潛泵控制中的應(yīng)用還處于開(kāi)始階段，在應(yīng)用中也出現(xiàn)了許多問(wèn)題，這些都待于進(jìn)步解決。只有充分考慮油田油井的實(shí)際情況，才能促進(jìn)變頻技術(shù)在采油設(shè)備中的應(yīng)用。在油田注水和油氣集輸中的應(yīng)用與生活中的恒壓供水類似，其應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用也十分普遍。變頻調(diào)速技術(shù)在油田中的應(yīng)用應(yīng)該集中解決以下兩個(gè)方面的問(wèn)題:

(1)解決變頻器的控制問(wèn)題。這個(gè)必須解決變頻器如何適應(yīng)多變的工作環(huán)境，對(duì)某一臺(tái)抽油機(jī)控制的成功并不代表對(duì)所有油井都成功，因而必須提高變頻器控制技術(shù)適應(yīng)不同井況的能力。

(2)解決變頻控制成本較高的問(wèn)題。與一般控制柜相比，變頻控制的成本太高。無(wú)論上雙PWM變頻器還是電潛泵專用變頻器，都面臨著這個(gè)問(wèn)題，因而必須提高相關(guān)產(chǎn)品的配套能力，在保證可靠性的前提下降低成本。

參考文獻(xiàn)

[1]王占奎.變頻調(diào)速應(yīng)用百例[M].北京:科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

[2]俞伯炎等.石油工業(yè)節(jié)能技術(shù)[M].北京:中國(guó)石油出版社，2000.

[3]常玉連.調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于油田注水泵的探討[A].中國(guó)石油物資裝備總公司編.1997年石油裝備學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

[4]朱益飛.提高孤東油田抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的探討[J].油田節(jié)能,2000,(1).

[5]胡景生.電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電技術(shù)綜述[J].節(jié)能,2000,(4).

[6]劉維震,廖成銳等.勝利油田注水泵的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].石油機(jī)械,1999,(2).

[7]李振智,唐周懷,龔興云,汪金周,張素敏.變頻器在潛油電泵井上的應(yīng)用[J].鉆采工藝,2001,(3).

篇6

近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)、功率半導(dǎo)體器件及變頻控制理論的發(fā)展，變頻器作為一種智能控制電源已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，90年代初期主要以進(jìn)口品牌為主如富士、三菱、西門子、ABB等，90年代中期國(guó)產(chǎn)變頻器日漸出現(xiàn)在市場(chǎng)上，主要以通用型變頻器為主。目前國(guó)產(chǎn)變頻器技術(shù)已逐漸成熟，國(guó)產(chǎn)變頻器市場(chǎng)占有率也逐漸提高，作為國(guó)內(nèi)變頻器專業(yè)生產(chǎn)廠家之一的深圳康沃電氣技術(shù)有限公司，經(jīng)過(guò)短短幾年時(shí)間的發(fā)展，康沃變頻器憑借其優(yōu)越的性能，日漸被客戶所接受。康沃公司目前生產(chǎn)的變頻器主要有通用型G1/G2系列、風(fēng)機(jī)水泵專用型P1/P2系列、注塑機(jī)專用型ZS/ZC系列及高性能單相變頻器S1系列，其它各類專用變頻器、更高性能的矢量型變頻器也將陸續(xù)推向市場(chǎng)。本文主要講述康沃變頻器通用型在應(yīng)用中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障及處理方法，以便用戶參考。

2通用型變頻器主電路

目前市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)變頻器主要以低壓通用型變頻器為主，為下文敘述方便，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹通用型變頻器的主電路結(jié)構(gòu)，從變頻器結(jié)構(gòu)上分有交-交變頻器與交-直-交變頻器，從變頻性質(zhì)分主要電壓源型變頻器與電流源型變頻器，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的變頻器主要以電壓源型交-直-交變頻器為主。

其主電路主要由整流電路、濾波電路、逆變電路及制動(dòng)單元等幾部分構(gòu)成，其中IGBT（絕緣柵雙極晶體管）構(gòu)成了變頻器主要硬件，各部分電路功能簡(jiǎn)述如下：

1整流電路

由VD1~VD6組成三相橋式全波整流電路將三相交流電整流成直流電。

2濾波電路

整流電路輸出的直流電壓為脈動(dòng)的直流電壓，因而需濾波電路濾去電壓波紋，同時(shí)它還在整流電路與逆變電路起到儲(chǔ)能作用。

3逆變電路

由開(kāi)關(guān)管V1~V6構(gòu)成逆變電路將直流電壓逆變成三相頻率、電壓可調(diào)的交流電以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)，是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4限流電路

由限流電阻R及開(kāi)關(guān)K構(gòu)成，由于上電瞬間濾波電容端電壓為零，上電瞬間電容充電電流較大，過(guò)大的電流可能損壞整流電路，為保護(hù)整流電路在變頻器上電瞬間限流電阻串聯(lián)到直流回路中，當(dāng)電容充電到一定時(shí)間后通過(guò)開(kāi)關(guān)K將電阻短路。

5制動(dòng)電路

由制動(dòng)電阻RB及開(kāi)關(guān)管VB構(gòu)成，主要作用是用于消耗電動(dòng)機(jī)反饋回來(lái)的能量，避免過(guò)高的泵升電壓損壞變頻器。

康沃通用型G/P系列變頻器根據(jù)功率等級(jí)的不同，所選用的IGBT主要有歐派克、三菱、東芝等不同品牌，變頻器功率在18.5kW以下的機(jī)型主電路主要采用集整流、逆變、制動(dòng)電路和溫度檢測(cè)為一體的七單元模塊構(gòu)成，22kW及以上的機(jī)型采用整流模塊和三路兩單元逆變模塊構(gòu)成。

3康沃變頻器常見(jiàn)故障及處理方法

隨著應(yīng)用的不斷推廣，康沃品牌越來(lái)越受用戶歡迎，為讓用戶進(jìn)一步了解康沃變頻器、方便用戶使用，現(xiàn)將康沃變頻器在使用中常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及處理方法例舉如下：

（1）故障P.OFF

康沃變頻器上電顯示P.OFF延時(shí)1~2s后顯示0，表示變頻器處于待機(jī)狀態(tài)。在應(yīng)用中若出現(xiàn)變頻器上電后一直顯示P.OFF而不跳0現(xiàn)象，主要原因有輸入電壓過(guò)低、輸入電源缺相及變頻器電壓檢測(cè)電路故障，處理時(shí)應(yīng)先測(cè)量電源三相輸入電壓，R、S、T端子正常電壓為三相380V，如果輸入電壓低于320V或輸入電源缺相，則應(yīng)排除外部電源故障。如果輸入電源正?？膳袛酁樽冾l器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路或缺相保護(hù)故障，對(duì)于康沃G1/P1系列90kW及以上機(jī)型變頻器，故障原因主要為內(nèi)部缺相檢測(cè)電路異常，缺相檢測(cè)電路由兩個(gè)單相380V/18.5V變壓器及整流電路構(gòu)成，故障原因大多為檢測(cè)變壓器故障，處理時(shí)可測(cè)量變壓器的輸出電壓是否正常。

（2）故障ER08

康沃變頻器出現(xiàn)ER08故障代碼表示變頻器處于欠壓故障狀態(tài)。主要原因有輸入電源過(guò)低或缺相、變頻器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320V~460V，在實(shí)際應(yīng)用中變頻器滿載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入電壓低于340V時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)欠壓保護(hù)，這時(shí)應(yīng)提高電網(wǎng)輸入電壓或變頻器降額使用；若輸入電壓正常，變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)ER08故障，則可判斷為變頻器內(nèi)部故障，如圖1示可能為主回路中KS接觸器跳開(kāi)，使限流電阻在變頻器運(yùn)行時(shí)串聯(lián)到主回路中，這時(shí)若變頻器帶負(fù)載運(yùn)行便會(huì)出現(xiàn)ER08故障，這時(shí)可排除是否為接觸器損壞或接觸器控制電路異常；若變頻器主回路正常，出現(xiàn)ER08報(bào)警的原因大多為電壓檢測(cè)電路故障，一般變頻器的電壓檢測(cè)電路為開(kāi)關(guān)電源的一組輸出，經(jīng)過(guò)取樣、比較電路后給CPU處理器，當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，CPU根據(jù)比較信號(hào)輸出故障封鎖信號(hào)，封鎖IGBT，同時(shí)顯示故障代碼。（3）故障ER02/ER05

故障代碼ER02/ER05表示變頻器在減速中出現(xiàn)過(guò)流或過(guò)壓故障，主要原因?yàn)闇p速時(shí)間過(guò)短、負(fù)載回饋能量過(guò)大未能及時(shí)被釋放。若電機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性較大的負(fù)載時(shí)，當(dāng)變頻器頻率（即電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速）下降時(shí)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過(guò)變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流保護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)在不影響生產(chǎn)工藝的情況下可延長(zhǎng)變頻器的減速時(shí)間，若負(fù)載慣性較大，又要求在一定時(shí)間內(nèi)停機(jī)時(shí)，則要加裝外部制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，康沃G2/P2系列變頻器22kW以下的機(jī)型均內(nèi)置制動(dòng)單元，只需加外部制動(dòng)電阻即可，電阻選配可根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明中標(biāo)準(zhǔn)選用，對(duì)于功率22kW以上的機(jī)型則要求外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。

ER02/ER05故障一般只在變頻器減速停機(jī)過(guò)程中才會(huì)出現(xiàn)，如果變頻器在其它運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)該故障，則可能是變頻器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源部分，如電壓檢測(cè)電路或電流檢測(cè)電路異常而引起的。

（4）故障ER17

代碼ER17表示電流檢測(cè)故障，通用變頻器電流檢測(cè)一般采用電流傳感器，通過(guò)檢測(cè)變頻器兩相輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行電流的檢測(cè)、顯示及保護(hù)功能，輸出電流經(jīng)電流傳感器（如圖2示中H1、H2為電流傳感器）輸出線性電壓信號(hào)，經(jīng)放大比較電路輸送給CPU處理器，CPU處理器根據(jù)不同信號(hào)判斷變頻器是否處于過(guò)電流狀態(tài)，如果輸出電流超過(guò)保護(hù)值，則故障封鎖保護(hù)電路動(dòng)作，封鎖IGBT脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

康沃變頻器出現(xiàn)ER17故障主要原因?yàn)殡娏鱾鞲衅鞴收匣螂娏鳈z測(cè)放大比較電路異常，前者可通過(guò)更換傳感器解決，后者大多為相關(guān)電流檢測(cè)IC電路或IC芯片工作電源異常，可通過(guò)更換相關(guān)IC或維修相關(guān)電源解決

（5）故障ER15

代碼ER15表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因?yàn)檩敵鰧?duì)地短路、變頻器至電機(jī)的電纜線過(guò)長(zhǎng)（超過(guò)50m）、逆變模塊或其保護(hù)電路故障。現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先拆去電機(jī)線，測(cè)量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時(shí)檢查電機(jī)是否對(duì)地短路及電機(jī)線是否超過(guò)允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內(nèi)部IGBT模塊驅(qū)動(dòng)或保護(hù)電路異常。一般IGBT過(guò)流保護(hù)是通過(guò)檢測(cè)IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的。

當(dāng)IGBT正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)IGBT過(guò)流時(shí)管壓降VCE會(huì)隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí)，檢測(cè)二極管DB將反向?qū)ǎ藭r(shí)反向電流信號(hào)經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路送給CPU處理器，CPU封鎖IGBT輸出，以達(dá)到保護(hù)作用。如果檢測(cè)二極管DB損壞，則康沃變頻器會(huì)出現(xiàn)ER15故障，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)可更換檢測(cè)二極管以排除故障。

（6）故障ER11

ER11故障表示變頻器過(guò)熱，可能的原因主要有：風(fēng)道阻塞、環(huán)境溫度過(guò)高、散熱風(fēng)扇損壞不轉(zhuǎn)及溫度檢測(cè)電路異常?，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先判斷變頻器是否確實(shí)存在溫度過(guò)高情況，如果溫度過(guò)高可先按以上原因排除故障；若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)ER11報(bào)警，則故障原因?yàn)闇囟葯z測(cè)電路故障?？滴?2kW以下機(jī)型采用的七單元逆變模塊，內(nèi)部集成有溫度元件，如果模塊內(nèi)此部分電路故障也會(huì)出現(xiàn)ER11報(bào)警，另一方面當(dāng)溫度檢測(cè)運(yùn)算電路異常時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。

篇7

關(guān)鍵詞： RS485；PLC；變頻器；串行通信；計(jì)算機(jī)論文 

中圖分類號(hào)： TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 

1 PowerFlex 400P變頻器中Modbus的應(yīng)用 

1.1通信設(shè)置 

硬件連接好后，要激活變頻器與外部設(shè)備之間的Modbus通信，需要設(shè)置如下參數(shù)（見(jiàn)表1）。 

1.2 技術(shù)參數(shù) 

2 S7-300 PLC中Modbus的應(yīng)用 

S7-300PLC本身不支持RS485通信，需要通過(guò)串行通訊模板CP341來(lái)實(shí)現(xiàn)。 

2.1 Step7組態(tài)設(shè)置 

進(jìn)入硬件配置畫面，雙擊CP341模板，點(diǎn)擊Parameter…配置參數(shù)，在Protocol選型中選擇MODBUS Master，參照變頻器設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)等內(nèi)容，設(shè)置好后需要通過(guò)Load Drivers裝載到PLC中。 

2.2 程序設(shè)計(jì) 

本文主要采用Modbus主站輪詢方式通過(guò)FB7/FB8功能塊進(jìn)行讀取/發(fā)送數(shù)據(jù)。其中輪詢方式采用如圖3所示。在系統(tǒng)初始化完成后，手動(dòng)啟動(dòng)第一次輪詢作業(yè)，先輪詢1#從站。給1#從站發(fā)送查詢請(qǐng)求后，等待1#從站的響應(yīng)，如果在指定的延時(shí)時(shí)間內(nèi)接收到1#從站返回的數(shù)據(jù)，則執(zhí)行2#從站。如果在指定時(shí)間內(nèi)不能接收到從站的返回?cái)?shù)據(jù)或接收錯(cuò)誤，則跳過(guò)本站，執(zhí)行下一個(gè)從站。 

篇8

一臺(tái)喂料油隔泵采用變頻控制，電機(jī)型號(hào)為JR127_10、115kW，Ue＝380V，Ie=231A,使用FRNll0P7-4EX變頻器。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有時(shí)雖然給定頻率高，但實(shí)際頻率調(diào)不上去、變頻器跳閘頻繁，故障指示為“OLl”，即變頻器過(guò)載。經(jīng)檢查，變頻器的額定電流為210A，而油隔泵電機(jī)在高下料量時(shí)運(yùn)行電流在220A左右波動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到極限設(shè)定，使頻率不能上調(diào)，運(yùn)行電流大于變頻器額定電流，變頻器過(guò)流跳停。分析認(rèn)為其原因是變頻器容量選擇偏小。

變頻器的選型應(yīng)滿足以下條件：

(1)電壓等級(jí)與控制電機(jī)相符。

(2)額定電流為控制電機(jī)額定電流的1．1~1．5倍。

(3)根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇變頻器的類型。

油隔泵為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最好選用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩極限范圍寬的G7變頻器。選擇FRNl60G7_4EX，變頻器額定電壓為400V，額定輸出電流為304A，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩極限為150％，改用FRNl60G7。4EX后，上述問(wèn)題再也沒(méi)有發(fā)生。

2安裝環(huán)境

由于變頻器集成度高，整體結(jié)構(gòu)緊湊，自身散熱量較大，因此對(duì)安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。山西鋁廠的變頻器安裝于操作室內(nèi)，因安裝車間屬于干法車間，變頻器運(yùn)行環(huán)境差，操作室粉塵多，夏季室內(nèi)溫度高，曾多次發(fā)生變頻器故障。在對(duì)操作室進(jìn)行密封和加冷卻設(shè)施后，情況大為改善。后來(lái)因操作室集中空調(diào)冷凝水較多，距離柜子太近，發(fā)生了一起變頻器控制板元件損壞的故障?？梢?jiàn)在安裝變頻器的同時(shí)，必須為變頻器提供一個(gè)好的運(yùn)行環(huán)境。

3參數(shù)設(shè)定

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

(1)外加起停按鈕及電位器調(diào)頻無(wú)效。變頻器出廠時(shí)設(shè)定為通過(guò)鍵盤面板操作，外部控制無(wú)效，端子FWD_CM用短接片短接。選擇外部起停及調(diào)頻控制時(shí)，必須將該短接片去掉。出現(xiàn)上面問(wèn)題，可能是FWD，CM短接片未取掉，操作方式和調(diào)頻方式參數(shù)選擇錯(cuò)誤所致，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)該部分進(jìn)行檢查。

(2)變頻器在電機(jī)空載時(shí)工作正常，但不能帶載起動(dòng)。這種問(wèn)題常常出現(xiàn)在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。山西鋁廠一臺(tái)FRNl60P7。4EX變頻器在試車時(shí)電機(jī)空試正常、但一帶負(fù)荷即跳閘，提高了加減速時(shí)間后仍無(wú)法帶載。繼續(xù)檢查轉(zhuǎn)矩提升值，將轉(zhuǎn)矩提升值由“2”改為“7”后，提高了低頻時(shí)的電壓輸出。改善了低頻時(shí)的帶載特性，電機(jī)帶載正常。遇到上述問(wèn)題時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查加、減速時(shí)間設(shè)定及轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值。

(3)變頻器投入運(yùn)行、電機(jī)還未起動(dòng)就過(guò)載跳停。山西鋁廠一臺(tái)7．5kW_6極電機(jī)采用變頻控制，變頻器在投入運(yùn)行起動(dòng)時(shí)、頻繁跳停。經(jīng)查原設(shè)定時(shí)將偏置頻率設(shè)定為2H2、變頻器在接到運(yùn)行指令但未給出調(diào)頻信號(hào)之前、受控電機(jī)將一直接收2H2的低頻運(yùn)行指令而無(wú)法起動(dòng)。經(jīng)測(cè)定該電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流達(dá)到47A，約為電機(jī)額定電流3倍，變頻器過(guò)載保護(hù)動(dòng)作屬正常。改偏置頻率為0Hz，電機(jī)起動(dòng)正常。

(4)頻率已經(jīng)達(dá)到較大值，但電機(jī)轉(zhuǎn)速仍不高。一臺(tái)新投用的變頻器頻率設(shè)置顯示已經(jīng)很大，但電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯較同頻率下其它電機(jī)低。檢查頻率增益設(shè)定值為150％。由頻率設(shè)定信號(hào)增益定義可知：設(shè)定增益為設(shè)定模擬頻率信號(hào)對(duì)輸出頻率的比率，假設(shè)設(shè)定頻率為30Hz，實(shí)際輸出頻率僅為20H2。將設(shè)定增益改為100％后，問(wèn)題得到解決。(5)頻率上升到一定數(shù)值，繼續(xù)向上調(diào)節(jié)時(shí)，頻率保持在一定值不斷跳躍，轉(zhuǎn)速不能提高。變頻器工作時(shí)，將自動(dòng)計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩，并將輸出轉(zhuǎn)矩限制在設(shè)定值內(nèi)。如果驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值偏小，將可能因輸出轉(zhuǎn)矩受到限制，使變頻器輸出頻率達(dá)不到給定頻率。遇到上面的問(wèn)題，應(yīng)檢查驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值是否偏小，變頻器的容量是否偏小，再設(shè)法解決。

4故障診斷

變頻器擁有較強(qiáng)的故障診斷功能，對(duì)變頻器內(nèi)部整流、逆變部分，CPU及通訊與電動(dòng)機(jī)等故障進(jìn)行保護(hù)。變頻器在保護(hù)跳閘后故障復(fù)位前，將一直顯示故障代碼。根據(jù)故障指示代碼確定故障原因，可縮小故障查找范圍，大大減少故障查找時(shí)間。

(1)一臺(tái)變頻器在清掃后啟動(dòng)時(shí)，顯示“OH2”故障指示跳停，OH2指變頻器外部故障。出廠時(shí)連接外部故障信號(hào)的端子“THR”與“CM”之間用短接片短接，因這臺(tái)變頻器沒(méi)有加裝外保護(hù)，THR_CM仍應(yīng)短接。經(jīng)檢查，由于66THR”與“CM’之間的短接片松動(dòng)，在清掃時(shí)掉下?；謴?fù)短接片后變頻器運(yùn)行正常。

(2)變頻器一啟動(dòng)就跳停，故障指示為“OCl”、OCl為加速時(shí)過(guò)電流，懷疑為電機(jī)故障，將變頻器與電機(jī)連接線斷開(kāi)，檢查電機(jī)繞組匝間短路。更換電機(jī)后變頻器運(yùn)行正常。

(3)夏季如果變頻器操作室的制冷、通風(fēng)效果不良，環(huán)境溫度升高，則經(jīng)常發(fā)生“OHl”、“OH3”過(guò)熱保護(hù)跳停。這時(shí)應(yīng)檢查變頻器內(nèi)部的風(fēng)扇是否損壞，操作室溫度是否偏高，應(yīng)采取措施進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，保證變頻器安全過(guò)夏。

(4)變頻器在頻率調(diào)到15Hz以上時(shí)，“LU”欠電壓保護(hù)動(dòng)作?！癓U”保護(hù)信號(hào)指整流電壓不足。我們從整流部分向變頻器電源輸入端檢查，發(fā)現(xiàn)電源輸入側(cè)缺相，由于電壓表從另外兩相取信號(hào)，電壓表指示正常，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器輸入側(cè)電源缺相。輸入端缺相后，由于變頻器整流輸出電壓下降，在低頻區(qū)、因充電電容的作用還可調(diào)頻，但在頻率調(diào)至一定值后，整流電壓下降較快、造成變頻器“LU”跳閘。

5維護(hù)

變頻器運(yùn)行過(guò)程中，可以從設(shè)備外部目視檢查運(yùn)行狀況有無(wú)異常，專職點(diǎn)檢員可以通過(guò)鍵盤面板轉(zhuǎn)換鍵查閱變頻器的運(yùn)行參數(shù)，如輸出電壓、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，掌握變頻器日常運(yùn)行值的范圍，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器及電機(jī)問(wèn)題。此外，還要注意以下幾點(diǎn)：

(1)設(shè)專人定期對(duì)變頻器進(jìn)行清掃、吹灰，保持變頻器內(nèi)部的清潔及風(fēng)道的暢通。

(2)保持變頻器周圍環(huán)境清潔、干燥。嚴(yán)禁在變頻器附近放置雜物．

篇9

[關(guān)鍵詞]PLC變頻調(diào)速器多電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議

一、引言

以變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例，一般的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

工作時(shí)操作人員通過(guò)控制機(jī)（可為PLC或工業(yè)PC）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個(gè)變頻調(diào)速器帶動(dòng)電機(jī)按一定的速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對(duì)電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)自動(dòng)線，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。采用此控制方案時(shí)由于速度指令信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低；同時(shí)大量D/A轉(zhuǎn)換模件使系統(tǒng)成本增加。為此我們提出了PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由下列組件構(gòu)成；

1、FX0N—24MR為PLC基本單元，執(zhí)行系統(tǒng)及用戶軟件，是系統(tǒng)的核心。

2、FX0N—485ADP為FX0N系統(tǒng)PLC的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計(jì)算機(jī)—PLC通訊系統(tǒng)中作為子站接受計(jì)算機(jī)發(fā)給PLC的信息或在多PLC構(gòu)成n:n網(wǎng)絡(luò)時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)適配器，一般只作為規(guī)定協(xié)議的收信單元使用。本文作者在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調(diào)速器控制信號(hào)的發(fā)送。

3、FR—CU03為FR—A044系列比例調(diào)速器的計(jì)算機(jī)連接單元，符合RS—422/RS—485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)變頻調(diào)速器的連網(wǎng)。通過(guò)該單元能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制（如啟動(dòng)、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定）、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控等功能，是變頻器的網(wǎng)絡(luò)接口。

4、FR—A044變頻調(diào)查器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。

在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)變頻器為一個(gè)子站，每個(gè)子站均有一個(gè)站號(hào)，事先由參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定。工作過(guò)程中，PLC通過(guò)FX0N—485ADP發(fā)有關(guān)命令信息后，各個(gè)子站均收到該信息，然后每個(gè)子站判斷該信息的站號(hào)地址是否與本站站號(hào)一致。若一致則處理該信息并返回應(yīng)答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)只有一個(gè)子站與主站交換信息。

三、軟件設(shè)計(jì)

1、通訊協(xié)議

FR—CU03規(guī)定計(jì)算機(jī)與變頻器的通訊過(guò)程如圖3所示，

該過(guò)程最多分5個(gè)階段。?、計(jì)算機(jī)發(fā)出通訊請(qǐng)求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應(yīng)答；?、計(jì)算機(jī)處理等待；?、計(jì)算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過(guò)程，如寫變頻器啟?？刂泼顣r(shí)完成?~?三個(gè)過(guò)程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時(shí)完成?~?五個(gè)過(guò)程。不論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，變頻器只是被動(dòng)接受請(qǐng)求并作出應(yīng)答。每個(gè)階段的數(shù)據(jù)格式均有差別。圖4分別為寫變頻器控制命令和變頻器運(yùn)行頻率的數(shù)據(jù)格式。

2、PLC編程

要實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，必須對(duì)PLC進(jìn)行編程，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應(yīng)完成FX0N—485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換及變頻器應(yīng)答信息的處理等工作。PLC梯形圖程序（部分程序）如圖5所示。

程序中通訊發(fā)送緩沖區(qū)為D127~D149；接受緩沖區(qū)為D150~D160。電機(jī)1啟動(dòng)、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機(jī)2啟動(dòng)、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機(jī)3啟動(dòng)、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統(tǒng)起始脈沖M8002初始化FX0N—485ADP的通訊協(xié)議；然后進(jìn)行啟動(dòng)、停止信號(hào)的處理。以電機(jī)1啟動(dòng)為例，X0的上升沿M50吸合，變頻器1的站號(hào)送入D130，運(yùn)行命令字送入D135，ENQ、寫運(yùn)行命令的控制字和等待時(shí)間等由編程器事先寫入D131、D132、D133；接著求校驗(yàn)和并送入D136、D137；最后置M8122允許RS指令發(fā)送控制信息到。變頻器受到信號(hào)后立刻返回應(yīng)答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根據(jù)情況作出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。

四、結(jié)語(yǔ)

1、實(shí)際使用表明，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

2、該系統(tǒng)最多可控制變頻調(diào)速器32臺(tái)，最大距離500m。

篇10

The paper mainly researches the application of advanced PLC (Programmable Logic Controller), transducer, and absolute encoder in the grab bucket crane, which takes the place of the traditional mode of the electric control and aims to improve the work efficiency of grab bucket crane and decrease its failure rate. These applications will bring a lot of advantages, such as lower maintenance costs, lower workload of maintenance, and easily to be manipulated etc. It is also achieved to be semi-automatic operation to reduce the risk of man-made operation accident with the effects of reliable running and energy-saving.

The paper primarily focuses on the principle of automatic open / close grab of grab bucket crane and proposes the principle and physical significance of the moving coordinate method. It is practical that the applied absolute encoder automatically follows the lifting and landing of grab bucket and measures the length difference value of steel wire rope to achieve the function of its automatic opening or closing and stable grabbing. According to the usual failures during the practical application of grab bucket crane, the failure display is also developed to be applied to the crane.

The paper consists of four parts:

The first part (Chapter one: Introduction) mainly describes the working principle of grab bucket crane, focusing on the problems of crane controlled in the traditional method, and further exploring the feasibility for intelligent implementation of grab bucket crane.

The second part (Chapter 2, 3, 4) describes the configuration and functional principles of PLC, transducer and encoder. It also makes a theoretical analysis for the selection of PLC, transducer and encoder, which lays a theoretical foundation for the realization of the intelligent operation of grab bucket crane in the following chapter.

The third part (Chapter 5) researches the specific schemes for intelligent implementation of grab bucket crane, such as heavy trolley, light trolley, controller configuration, PLC, transducer, electric connection of absolute encoder, working principle etc. It explicitly explained the principle of automatic open/ close grabbing of crane and the implementation of stable grabbing. It also introduces the realization principle to substitute the limit position of ascending with the utility of encoder.

The fourth part (Chapter 6) mainly introduces soft structure of intelligent operation and PLC configuration of gab bucket crane. The software program of heavy trolley, light trolley, and switching & hoisting mechanism is also composed in the paper.

In the end, it is summarized for the whole research and makes an outlook for the future research.

Key words: crane, PLC, transducer, absolute encoder, automatic opening /closing grab failure display.

摘 要

本論文主要研究抓斗起重機(jī)運(yùn)用先進(jìn)的可編程控制技術(shù)、變頻器和絕對(duì)值編碼器，取代傳統(tǒng)的電氣控制方式，提高抓斗起重機(jī)的工作效率，減小抓斗起重機(jī)的故障率，降低維修費(fèi)用，使維修工作量大大減少，操作變得簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化操作，減少人為的操作事故，運(yùn)行可靠，具有節(jié)能效果。

本論文著重研究抓斗起重機(jī)自動(dòng)開(kāi)閉斗的原理，提出游動(dòng)坐標(biāo)法的原理及物理意義，利用絕對(duì)值編碼器自動(dòng)跟蹤檢測(cè)抓斗起升、開(kāi)閉鋼絲繩的長(zhǎng)度差值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)閉、沉抓的功能，具有實(shí)用價(jià)值。并根據(jù)抓斗起重機(jī)實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障，開(kāi)發(fā)出故障顯示功能。

本論文分成四個(gè)部分：

第一部分（第一章）緒論部分主要對(duì)抓斗起重機(jī)工作原理作了介紹，著重介紹了抓斗起重機(jī)傳統(tǒng)控制方式存在的問(wèn)題，進(jìn)而探討了實(shí)現(xiàn)抓斗起重機(jī)智能操作的研究可能性和研究意義。

第二部分（第二、三、四章）分別對(duì)可編程控制器（PLC），變頻器、絕對(duì)值編碼器的組成、功能各原理作了介紹，以及PLC、變頻器、編碼器的選型作了理論上的分析，為下文抓斗起重機(jī)智能化控制的實(shí)現(xiàn)打下了理論基礎(chǔ)。

第三部分(第五章)研究抓斗起重機(jī)智能控制的具體實(shí)現(xiàn)方案，大車、小車，起升開(kāi)閉機(jī)構(gòu)PLC、變頻器、絕對(duì)值編碼器的電氣連接、工作原理。特別詳細(xì)闡述了抓斗實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)閉斗的原理，以及抓斗自動(dòng)沉抓功能的實(shí)現(xiàn)。還介紹了用編碼器取代上升極限位的實(shí)現(xiàn)原理。

第四部分（第六章）主要介紹抓斗起重機(jī)智能控制的軟件結(jié)構(gòu)，PLC組態(tài)、還詳細(xì)寫出大車、小車、起升開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的軟件程序。