变频调速系统的常见故障分析及预防措施

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[摘 要]近年来，随着微电子技术及IGBT功率期间的迅速发展，作为交流电机主要调速方式的变频调速技术也获得了前所未有的发展。由于变频器具有节能和提高自动化程度等一系列优点，已经在大庆油田中转站和联合站输油、掺水、水处理等方面得到迅速推广应用。本文结合现场实际介绍了在油田应用较多的变频调速系统的原理、正确安装方法、抗电磁干扰措施等，并对变频器和相关仪器仪表的典型故障进行了分析研究。同时也客观地提出了？由于使

[关键词]变频调速器 电磁干扰 PWM

中图分类号：TN772 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0062-01

0 引言

随着交流变频调速技术的不断发展，变频器调速已经成为交流异步电动机调速的重要方式之一，通过模块化的变频器，根实际需求量能够实现实时调节，实现过程控制自动化，而且还有减少能量浪费，降低设备运行损耗，提高设备使用寿命等特点。近年来在大庆油田采油、输油、掺水和污水处理等方面变频器的应用越来越广。然而由于我们对变频器使用时间较短和认识上的局限，我们在VVVF（变频变压）变频器的实际应用过程中出现过许多错误。一些不正确的参数整定和逻辑编程、安装方法等，不但造成变频器本身及周围元器件（继电器）的经常误动作和发生一些故障，而且由于受到变频器产生的强磁干扰，邻近的仪表和微机系统也无法正常工作。结合生产工艺要求，如何正确使用变频器并使其充分发挥效益，已成为人们关注的焦点。下面我们结合生产实际应用中的故障实例，对变频器在应用中普遍存在的问题及预防措施进行分析及探讨。

1.变频器的主要故障原因及预防措施

由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果，为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。

1.1 外部的电磁感应干扰

具体的防范措施：

（1）变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器。

（2）尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路线路分离布线。

（3）指定采用屏蔽线的回路，必须按规定进行，若线路较长，应采用合理的中继方式。

（4）变频器接地端子应按规定进行，不能同微机、仪表和动力接地混用。

（5）变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。

1.2 安装环境

变频器属于电子器件装置，在其安装使用说明书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施。

（1）振动和冲击。

（2）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。

（3）潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路。

（4）温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，在室外抽油机、螺杆泵等设备上安装变频器受温度的影响比较大，温度太高且温度变化较大时，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。

除上述几点外，定期检查清理变频器的空气滤请器及冷却风扇等周围元件的灰尘也是非常必要的。因为灰尘影响散热效果，空气潮湿易造成短路。

1.3 电源异常

1.4 雷击或感应雷电

2.变频器本身的故障自诊断及预防措施

由于变频器内部IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。一些故障可显示在变频器控制屏上，用故障代码指出。此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行.

3.变频器对周边设备的影响及故障防范

变频器的安装使用也将对其它仪表或微机产生影响，有时甚至导致其无法正常运行。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施是非常必要的。

3.1 电源高次谐波

由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施。

（1）采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离。

（2）在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量。

3.2 电动机温度过高及运行范围

对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施。

（1）对电机进行强冷通风或提高电机规格等级。

（2）更换变频专用电机。

（3）限定运行范围，避开低速区。

3.3 高频开关形成的尖峰电压对电机绝缘不利

在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪涌电压。这些高次谐波冲击电压将时电动机绕组的绝缘强度降低，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施。

（1）尽量缩短变频器到电机的配线距离。

（2）采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理。

（3）对PWM型变频器应尽量在电机输入侧加装滤波器。图7b中无滤波器是输出电压上升沿有明显冲击电压，容易造成电机绝缘损伤。

3.4 防止电磁波干扰

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。

4.结束语

保证变频器在较低的温度状态下运行是延长变频器寿命的基本要求。一方面，需要在安装变频器时降低周围的温度，尤其将变频器安装在控制盘内更需注意。另一方面，我们要建立定期检查和保养的制度，使变频器及元器件长期保持清洁，让变频器有一个好的散热环境。

在设计变频器控制系统时，建议采用PLC可编程控制器作为实时控制器，这样不但可以轻松实现复杂的逻辑控制，而且还减少了中间继电器、控制开关等分立元件的数量，大大减少机械触点的故障，确保变频器安全可靠运行。

参考文献

[1] 《通用变频器及其应用》满永奎机械工业出版社.

作者简介

曲鹏飞，男，1988年2月出生，籍贯黑龙江省密山市，2010年毕业于鸡西大学，2013年12月参加工作，现从事电力维护工作。