变频电源
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变频电源范文第1篇
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0356-01
1 单相数字变频电源的研究背景及意义
变频电源自1969年诞生以来，便以其体积小，重量轻，功耗低的特点，在电子和电气领域得到了极其广泛的应用。变频电源运用先进的功率电子器件和高频逆变技术，使传统的工频整流电源材料减少70%～80%，节能20%～30%，动态反应速度提高2～3个数量级，并不断向高频化、轻量化、模块化、智能化和大容量化的方向发展。
早期的变频电源，只需要输出不断电、电压、频率可调即可，然而，近年来随着各种电子产品的出现，对能源的重视逐渐加强，对电源的要求也越来越高，除了这些基本要求外，还要考虑对电网的污染等要求。当代社会出现的许多高新技术都与市电的电压、电流、频率、相位和波形等基本参数的变换和控制密切相关，变频技术能够实现对这些参数的精确控制和高效率处理，特别是能够实现大功率电能的频率变换，从而为多项高新技术的发展提供有力的支持。
2 单相数字变频电源的国内外研究现状
数字变频电源的主要特点：以数字信息构成智能化变频电源，模拟组件与数字组件优化组合，电源系统集成化，数字电源达到高技术指标。数字变频电源的核心部分包括电力电子器件、微控制器和控制策略，所以，单相数字变频电源的研究现状从以下3个方面进行阐述。
2.1 电力电子器件的研究现状
变频技术作为电力电子的核心技术，随着电力电子器件的不断发展，变频技术也随之发展。电力电子器件以美国1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为起始点逐渐发展起来的。在器件的结构上，从分立器件发展到组合功率变换电路，继而将功率变换电路、触发控制电路和检测电路等组合在一起构成复杂模块，目前已经开发出具有智能化功能的功率模块IPM。智能功率集成电路能够提供数字控制逻辑与功率负载之间的接口，最简单的形式可由电平移动和驱动电路组成，把来自微控制器的逻辑信号转换成足以驱动负载的电压和电流，较复杂的智能功率集成电路能实现以下3项任务。
（1）控制功能：自动检测某些外部参量并调整功率器件的运行状态，以补偿外部参量的偏离。
（2）传感与保护功能：当器件出现过载、短路、过电压、欠电压或过热等非正常运行状态时，能测量相关信号并能进行相应保护，使功率器件工作在安全工作区。
（3）提供逻辑输出接口：功率模块的控制由驱动电路来执行，它具有处理高压、大电流或二者兼备的能力。
2.2 微处理器控制技术的研究现状
最初使用的微处理器控制功率器件时，一般应用单片机来控制。单片机拥有丰富的硬件和软件资源，但随着变频系统的数据量、实时性和精度要求不断地增加，单片机的处理能力逐渐达不到系统的要求。
为了提高数据处理能力，近年来数字信号处理DSP发展迅速，TI公司先后推出具有事件管理器模块的TMS320F2407、TMS320F2812，已被广泛应用在高频开关电源的控制，采用DSP作为变频电源的控制核心，可以用最少的软硬件实现灵活准确的在线控制。
2.3 控制策略的研究现状
早期变频器大多采用开环控制，因为控制结果简单，应用方便。但由于其波形质量差、谐波畸变率高，动态响应慢，只能应用在对电压质量要求比较低的场合，对电压质量要求较高的场合，则需要闭环控制，通过合适的闭环控制策略改善波形质量，减小误差，提高动态响应速度。各种闭环控制策略各有优缺点，几种闭环控制策略如下：
（1）PID控制。早期对变频电源的控制通常采用模拟PID控制，单纯采用输出电压瞬时值反馈，利用模拟PID控制器进行调节。随着DSP的出现，瞬时值反馈数字PID逐渐出现，由于变频电源在空载时有很强的震荡性，积分环节又产生新的相位滞后，为保证系统稳定，比例环节的作用不能太强；加上数字控制的采样保持、运算时间引入的相位滞后及量化误差等因素的影响，减小了最大可得到的脉宽，使得变频电源的输出电压波形畸变较高，特别是对非线性干扰抑制较差，通过各种补救措施如采用高速AD和提高开关频率的方法可以一定程度上提高精度，但性价比较差。
（2）双环控制。由于单电压环控制的抗负载扰动性能较差，所以在电压外环的基础上，引入电感电流作为内环，利用电流内环快速的抗干扰性能来改善输出波形，提高动态响应，增加其抗干扰性能。
（3）无差拍控制。无差拍控制是一种基于离散数学模型实现的PWM方案，它根据正弦参考指令和测量的状态反馈变量，由微机来计算下一个开关周期的脉冲宽度，控制功率开关管动作以使下一采样时刻的输出电压准确等于正弦参考指令。
（4）模糊控制。模糊控制的设计中不需要被控对象精确的数学模型，模糊控制有着较强的鲁棒性和自适应性，查找模糊控制表只需要占用处理器少量的时间，因而可以采用较高采样率来补偿模糊规则和实际经验的偏差。模糊控制理论上可以任意精度逼近任何非线性函数，但受到当前技术水平的限制，模糊变量的分档和模糊规则数都受到一定的限制。
2.4 单相数字变频电源的发展方向
目前，单相数字变频电源主要朝着以下几个方向发展：
（1）高频化。理论分析与实践表明，电器产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5%～10%，其主要材料可以节约80%甚至更高，同时还能节电20%以上。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，原材料消耗显著降低、电源装置进一步小型化、系统的动态反应加快，能够更加深刻的体现其技术含量。
（2）模块化。模块化的含义包括功率器件的模块化以及电源单元的模块化。我们常见的器件模块，含有一单元、两单元、六单元甚至七单元，实质上都属于“标准”功率模块（SPM）。近些年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也集成到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），不仅缩小了整机的体积，还方便了整机的设计。有些制造商开发了“用户专用”功率模块（ASPM），它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，把寄生参数降到最小，从而提高了系统的可靠性。
（3）数字化。在传统电力电子技术中，控制部分是按模拟方式来设计和工作的。而今数字电路技术则越来越重要，信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、提高了系统的抗干扰能力、便于软件包调试和遥感遥测遥调、也便于自我诊断，容错等技术的植入，电力电子领域以前难以处理的一些问题将迎刃而解。
（4）绿色化。随着各种政策法规的出台，对无污染的绿色电源的呼声也越来越高。绿色电源的含义有两层：首先是显著节电。这意味着发电容量的节约，因为节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能对电网产生污染。为了使电源系统绿色化，电源应加装高效滤波器，还应在电网输入端采用功率因数校正技术和软开关技术。
变频电源范文第2篇
关键词：变频电机 自起动 附加转矩 气隙
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0111-02
当前部分的电机都是采用装有蓄电池的控制器进行供电，这种电机的控制方式有转矩转速变化范围比较宽，工作点较多，蓄电池的控制器变频变压采用全闭环控制等一系列优点。不过大部分的变频电机都不需要考虑电机的起动性能；供电方式也只是采用工频（220 V、50 Hz）的三相电源。但是有某种国外设计的电机在工频电源供电时，不能够以正常转速进行起动。这种弊端给测试电机的空载、噪声、振动、扭矩等性能带来了极大的困难。在本中，我们通过增大定子和转子之间的气隙，从而达到削弱电磁场产生的附加转矩的影响，从而使变频电机实现自启动功能。
1 原因分析及测试过程回顾
1.1 起动不良对电机其他性能的影响
为分析起动不良对电机其他性能的影响，我们首先要确定电机启动时的负载特性。我们对比一台能够正常启动的电机和一台不能正常启动的电机，采用变频器来供电，设定三相电压、频率，测试三个工作点的负载特性如下表1所示。
由表1看出它们的负载特性比较相当，在此之后我们进行温度、噪声、振动环境下的测试，在这种条件下不能正常启动的电机并无异常。实验结果表明，不能正常启动的电机别的性能均正常，只有启动特性受到影响。所以说不能正常启动是电机存在的主要问题。
1.2 电机不能正常起动的原因
我们通过计算得出，电机在48 V、50 Hz的条件下，起动转矩达到4.5倍，起动电流为8.7倍。电机端电压为10 V。
因此我们可以看出由于电机起动电流过大，引起电网电压下降，最终导致电机的起动转矩下降。当我们把电源电压降到30 V时，电机依然处于“爬行”的状态，电机端电压维持在10 V左右。从另一方面可以得到以下结论：起动转矩和定子相电压的平方成正比。随着定子端电压的加大，起动转矩成平方加大。将电机拿到测试中心加大端电压测试，在测试中，即使将电压值增加到100 V，起动转矩增长4倍的情况下，电机依然处在“爬行”状态，不能达到正常转速。
由上述实验我们可以得出结论：电机不能正常起动并不是由的起动转矩不够造成的。
1.3 最小转矩影响
由于附加转矩的影响，电机起动过程中有最小转矩，最小转矩转速仅仅为其同步转速的1/13～1/7区间内。国家标准GB/T 1032―2005“三相电动机试验方法”中详细介绍了测定最小转矩的方法。但本文存在的起动问题与最小转矩关系不是特别的明显电机的“爬行”转速为700～900 r/min，约为同步转速的1/2。因此，最小转矩对电机的起动有一定的影响。国标GB/T1032 要求测试时给电机加载，但该电机在空载下即无法正常起动。从以上的分析可以看出由于附加转矩的存在，电机在起动过程中有最小转矩，且最小转矩时的转速为同步转速的1/10～1/13附近。
1.4 高次谐波磁场影响
在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50 Hz，二次谐波为100 Hz，三次谐波则为150 Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的设备类型有：开关模式电源（SMPS）、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源（UPS）、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
我们采用高次谐波磁场进行分析，由高次谐波磁势能够产生附加转矩对电机运行并没有太大的影响，但是它却对电机的起动特性有着显著的影响。文献[2]详细的介绍了如何来削弱高次谐波。本文将影响电机的高次谐波参数进行综合比较，如下表2所示。为了进行方便的比较分析，我们列出了与体积有关的设计参数。
2 改进措施及其对电机性能的影响
2.1 制定最佳改进方案并进行验证分析
从表2可看出，该款电机与Y132-4、Y2-132-4电机的不同主要是定子外径与内径的差别，以及槽配合和气隙的影响。我们优先考虑如何对槽配合和气隙进行改进，为此我们改变转子斜槽度，更换绕组型式（如采用短距双层绕组）。定、转子槽数对电机附加转矩特性影响较大，其定子的槽数远远的小于转子的槽数，这里所叙述的内容不在文献[2]的叙述范围。由于我们采用的是国外已经应用较为成熟的电机冲片进行设计的，定、转子槽数对电机附加转矩特性控制的较为优异。电机的气隙相对较小，内径与Y132M-4比较吻合。因此可以利用增大气隙的方法来减少谐波造成的影响。从另一方面来说，采用这种设计方法，我们对转子外圆进行车削也较为简便。
我们将起动不良的电机转子拆出后进行车削，将电机转子的外圆从130.32 mm车至130.20 mm。重新放入转子装好电机，并对电机的起动时间进行测试，起动时间维持在2 s之内。
除此之外，我们还对另外8台起动不良的电机进行相同的处理，转子经过车削外圆重新装入后起动特性均良好，由此表明，增大气隙是改进电机起动特性的有效方法。
2.2 改造后电机性能的测试
电机的激磁电抗Xm可表示为
Xm=4fuo（2）
从上式可以看出，加大气隙可使主电抗Xm减小。维持电源输入不变的情况下，加大励磁电流，使负载电流相应的增大，使电机的效率和功率因数降低。将起动不良的电机转子拆出后进行车削，加大气隙至0.40的电机进行负载试验，实验数据如下表3所示。因此结论完全正确。
3 结语
对于应用到动力控制系统的电动机，采用矢量控制，往往应用到精度要求较高的场合，而对于应用精度要求较低的场合大都采用VVVF控制，它们均不需要电机进行自起动。即便如此，在空载情况下，变频电机必须要有自起动的能力。附加转矩对电机的起动性能影响较大，要采用相应的控制算法控制转速的升高。在不重新对电机进行设计的情况下，增大气隙是削弱附加转矩，是提升电机起动能力的最为简便的方法。由于当前条件下，我们国内尚不能够采用相应的计算软件测出影响效果，这需要相关的设计人员认真研究，参考国外的成熟经验，进一步的提高国内电机设计的合格率，从而提高具有较高性能的电机的国产比重。
参考文献
[1] 汤蕴，史乃，沈文豹.电机理论与进行（上册）[M].北京：水利电力出版社，1983.
[2] 陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2000.
变频电源范文第3篇
引言
随着拖动技术的不断发展以及大功率电力电子器件的不断更新，交流异步电机V/f控制PWM变频电源在工业上的应用越来越广泛。传统的SPWM变频调速技术理论成熟，原理简单，易于实现，但其逆变器输出线电压的幅值最大值仅为0.866Ud，直流侧电压利用率较低；而采用空间矢量PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大值达到Ud，较SPWM调制方式提高了15％，且在同样的载波频率下，采用SVPWM控制方式的逆变器开关次数少，降低了开关损耗。为此，本文运用SVPWM算法，将逆变器和电机作为整体考虑，并综合三相电压，通过实时计算，利用MR16单片机实现了电机的恒磁通变频调速控制。
1 空间矢量PWM基本工作原理
图1所示为三相电压型逆变器的工作原理图，它由6个开关器件组成。逆变器输出的空间电压矢量为
根据同一桥臂的上下两个开关器件不能同时导通的原则，其三相桥臂开与关可以有8种状态。在这8种开关模式中，有6种开关模式输出电压，在三相电机中形成相应的6个磁链矢量，另外2种开关模式不输出电压，不形成磁链矢量，称之为零矢量。各种状态形成的矢量在空间坐标系中的位置关系如图2所示。括号内的二进制数依相序A，B，C表示开关的不同状态，“1”表示上桥臂功率器件导通，下桥臂器件关闭；“0”表示的工作状态与此相反。任意一个电压空间矢量的幅值和旋转角度都表示此刻输出PWM波的基波幅值及频率大小，它的相位则表示不同的脉冲开关时刻。因此，三相桥式逆变器的目标就是利用这8种基本矢量的时间组合，去近似模拟合成这样一个磁链圆。
通常将一个圆周期6等份，并习惯地称之为扇区。每一扇区又可继续划分为任意的m个小等份。当理想电压矢量位于任一扇区之中时（如图2所示），就用该扇区的两个边界矢量和两个零矢量去合成该矢量，例如：当理想电压矢量处于第一扇区时就由和两个非零矢量以及零矢量合成，其他扇区依此类推。假设理想电压矢量位于图3所示的位置，依据正弦定理可以得到式（2）—式（4）。
式中：Us为逆变器输出电压矢量的幅值；
U1为非零矢量的幅值；
U2为非零矢量的幅值；
Ts为PWM周期；
t1为的作用时间；
t2为的作用时间；
t0为零矢量的作用时间；
|U1|=|U2|=…=Ud。
由于理想电压矢量是由位于该扇区边界的两个非零矢量和零矢量合成，在实际合成时可采用每一个非零矢量分别发出两次，零矢量则依次插入各个分割点的方法。例如：理想电压矢量为，其合成步骤可以是：先发非零矢量作用t1/2时间，再发零矢量作用t0/4时间，而后发出非零矢量作用t2/2时间，接着发出零矢量作用t0/4时间。然后再依此次序重发矢量一次，就完成了整个合成过程。之所以采用这种合成方法是因为系统工作到低频时，控制周期变长，而每个周期内非零矢量的作用时间又是一定的，也就是说零矢量的作用时间相应的变长了。于是就将一个周期中太长的零矢量分开成几个零矢量，而后把它们均匀地插入到非零矢量中去，这样既满足了合成的要求，又有效地抑止了低速转矩脉动。对于理想电压矢量位于扇区边界的这种情形，可以把它作为扇区的特例来处理，即有一个非零矢量的作用时间为0。
2 系统实现
2.1 主电路拓扑结构
主电路采用三相全桥逆变电路，其拓扑结构如图4所示，逆变DC/AC部分为全控式逆变桥，电容C为滤波电容，其电容值的选择与负载额定功率及直流侧输入电压有关。交流电机变频调速不仅要求输出电压为正弦波，而且要求电压和频率协调变化，即要求电压V和频率f要同时变化并满足一定的规律，如V/f为常数，这样才能保证异步电机转子磁通在变频调速过程中保持恒定。采用空间矢量PWM控制法驱动逆变桥，可以实现输出电压和频率分别按各自规律变化，而且正弦波畸变小，响应速度快，控制简单。2.2控制芯片
本系统采用MOTOROLA公司的电机控制专用单片机68HC908MR16（以下简称MR16）作为主控芯片，它是一种高性能，低成本的8位单片机。MR16内部集成有16K字节的可擦写片内闪速存储器FLASH，768字节的RAM；具有10位精度的10通道ADC模块，其AD转换时间最快仅需2μs，能够在极短时间内完成多路采样并进行高精度转换；同时MR16含有一个可编程时钟发生器模块(CGM)，系统时钟不仅可以直接由外部晶振输入分频得到，也可以先将晶振电路的输出信号缓冲后再经内部锁相环(PLL)频率合成器提供；具有串行通信模块SCI，它有32种可编程波特率，可以工作在全双工或半双工模式，通过SCI模块能方便地实现系统与外部的实时通信。
MR16中颇具特色的部分是专门用于电机控
制的PWMMC模块。该模块可以产生3对互补的
PWM信号或6个独立的PWM信号，这些PWM信
号可以是中心对准方式也可以是边缘对准方式。
6个通道都有一个12位的PWM计时器，PWM分辨率在边缘对准方式时是一个时钟周期，而中心对准方式时是两个时钟周期，这样边缘对准方式的最高分辨率是125ns（内部工作频率为8MHz）而中心对准方式的最高分辨率为250ns。当PWMMC模块工作于互补模式时，模块功能部件自动地将死区时间嵌入到PWM的输出信号中，并可以根据感应电机的相电流极性轻易地翻转PWM数据。PWMMC模块还含有4个故障保护引脚FAULT1～FAULT4，当任意一个故障保护端口为高电平时就封锁相应的PWM输出引脚。例如,当系统过流时，就置位FAULT引脚封锁所有PWM输出，这样就封锁了IGBT的驱动电路，从而实现了过流保护功能。为了避免由干扰引起的误操作，MR16的每个故障引脚都带有一个滤波器，并且所有的外部故障引脚都可由软件配置来再使能PWM，这些都给软件设计带来了极大的方便。
2.3PWM波形成本系统利用MR16单片机中的PWMMC模块，实现PWM波形的生成。在初始化时将其设置为3对互补工作模式，即同一桥臂上的两路PWM信号是互补的。为了防止同一桥臂上的2个开关管直通，在无信号发生器DEADTIME的死区时间寄存器DEADTM中设置了2.5μs的死区时间。系统采用4MHz的外部晶振，由程序选择内部锁相环频率合成器产生8MHz内部总线时钟。同时设置载波频率为9kHz，并将其写入PMOD(H:L)寄存器。PWM波的实时脉冲宽度的计算都是在中断服务程序中完成的，每当PWMMC模块中的PCTN(H:L)计数器计数至PMOD(H:L)中的数值时就引起一次中断。预先将一个扇区（60°）的正弦值扩大一定倍数后制成正弦表格存入FLASH中，每次进入中断后都从表中取出一个正弦值，经过相?的计算后将结果送入PVALX(H:L)寄存器中，单片机将PCTN(H:L)中的值与PVALX(H:L)中的值进行比较后自动产生PWM波，而后依次送入相应的PWM输出通道，完成PWM波的输出。采用软件方法实现PWM波的原理如图5所示，它对应于图1的第1扇区。当位于不同的扇区，不同的PWM周期时，它们的值都不相同，都是实时变化的。同样，赋给每一个PVALX(H:L)寄存器的值也就不尽相同。这种产生对称PWM波形的方法，每个PWM周期都开始和结束于零向量，并且000和111的持续时间相同；同时，除了占空比0％和100％外，每个周期内各桥臂通断两次，而且对于一个扇区来讲，桥臂的通断都有一个固定的顺序。
2.4 串行通信
系统采用串行通信设计了相应的监控系统，使其具有良好的人机界面。其中逆变系统和监控系统均采用MAXIM公司的串行接口芯片MAX3082，通过标准RS?485总线准确实时地实现了相互的串行通信。同时，运用光耦隔离的办法增强了系统的抗干扰能力，提高了通信的可靠性。双方约定波特率9600bps，工作于半双工模式，并采用校验和的校验方法检验数据通信的准确性。MR16工作频率设为8MHz，初始化程序如下：
MOV＃＄50,SCC1；每一帧10位数据，
启动SCI模块
MOV＃＄0C,SCC2；发送器和接收器使能
MOV＃＄00,SCC3；屏蔽出错中断
MOV＃＄30,SCBR；设置波特率为9600bps
2.5 软件设计
系统软件采用模块化设计，包括初始化模块，读X5043模块，保护模块，通信显示模块，PI调节模块，软启动模块以及中断模块等。其中除中断模块在中断服务程序中完成以外，其他均放在主程序中完成。主程序流程如图6所示。
初始化模块包括MR16内部寄存器初始化，变量存储单元定义，通信初始化设置等部分；芯片X5043把三种常见的电路，即看门狗电路，电压监视和EEPROM组合在单个封装内，它内含的4KbitEEPROM存储着上次关机时正常运行的参数值设置，每次开机时系统都将这些参数值读到MR16中，这样就使系统具有记忆功能，使用户不必每次开机时都要对系统参数进行重新设置。保护模块则实现了系统的过热，过载，过流以及系统低频保护等保护功能。其中过流保护由硬件完成，以保证系统能在过流产生后的极短时间内迅速封锁全部的PWM输出。调节模块主要完成稳压输出的功能，而通信显示模块则是方便人机交流的界面，通过它可以进行多种功能的设定，系统状态的显示以及各种参数的修改。
变频电源范文第4篇
关键词：高压变频调速系统；故障；原因分析；整改措施
中图分类号：TN74 文献标识码：A
1概述
云浮发电厂C厂为两台300MW循环流化床机组，每台锅炉装设两台一次风机，一次风机电机额定功率为2800kW，安装了中山明阳公司的MLVERT-D06/3550.B型高压变频器，变频器配置手动旁路柜。投运以来，一次风机变频器在带风机启动以及运行过程中多次发生过载、功率模块通讯故障、功率模块烧毁、控制电源中断等故障，造成一次风机跳闸停运，导致锅炉炉膛压力波动大或灭火，给机组安全运行带来较大风险。
2原因分析
经过对变频器的重故障总结、归纳，造成变频器跳闸原因主要有以下几种。
2.1变频器过载
变频器过载主要原因为：（1）变频器启动时，由于风门不能关闭严闭，电机在反转，造成启动时电机电流超定值。（2）变频器未设置具有电流限制的软启动程序。
2.2变频器功率模块通讯故障
从对故障检查情况看，通讯故障均是在运行一定时间后报出，对故障模块进行检查分析，发现故障均是软故障，并不是简单的可稳定的重复，判断为环境原因引起：（1）变频器在电厂基建安装期间曾严重受潮而导致部分控制板件性能不稳定。（2）变频器室设计的冷却方式为空调冷却+开放式循环空冷，变频室内除配置六台10匹空调以外，还在变频器顶部安装风道，通过变频器顶部的抽风机将热风通过风道排出至室外，室外的空气通过变频器室墙壁下部的通风口补充至室内，通过空气循环的方式来给变频器制冷。但本厂循环流化床锅炉为正压锅炉，经常会出现漏灰，变频器室因建在两台锅炉中间而导致大量的灰尘进入室内，灰尘随着空气进去变频器内部，致部分元件性能不稳定，在运行过程中故障导致模块故障。
2.3变频器功率模块烧毁
变频器生产厂家中山明阳公司对未明显损坏的功率模块进行了小电流电压保护功能测试及带负载测试，未发现异常，将损坏的IGBT模块送到德国赛米控公司亚太技术中心（珠海）进行失效分析，经过对多个模块的解剖分析，根据器件失效专家的经验，认为IGBT失效的原因为瞬态过电压。云浮电厂的6kV辅机开关均采用真空断路器，真空断路器的操作过电压是由于电路中存在电感电容储能元件，在开关操作瞬间释放出能量，在电路中产生电磁振荡而引发的。而真空断路器由于具有高速灭弧能力，在切断电路时，往往在电流过零前被强行开断，在断弧瞬间储藏在负载内的电感与电容之间的电磁能量转换将在负载上产生过电压，这比一般断路器要突出，尤其在最先断开相触头间，有可能因过电压引起电弧重燃，而产生更大的过电压。在感性负载中，这种过电压幅值高，上升陡度快，频率也高，这种截流过电压及电弧重燃过电压会通过高压变频器的移相隔离变压器耦合到每个功率模块的交流侧，又同过整流回路送到功率模块的直流母线上，直流母线电压的大幅升高直接可能将功率模块开关器件击穿。
2.4变频器控制电源中断
变频器控制电源中断导致锅炉MFT后现场检查情况如下：风机变频器控制柜直流控制电源开关QF2在合闸状态，流控制电源开关QF1跳闸，控制面板失电，UPS已关机，QF4开关已跳闸，T3变压器已烧毁。用万用表检测直流控制电源开关下侧电压正常，但逆变电源UPS1输出侧无电压。变频器的控制电源原理图如图1所示。
结合现场检查情况及控制电源原理图分析事件经过如下：风机变频器控制柜模块检测电源变压器T3运行中发生线圈闸间短路，短路电流冲击导致逆变电源装置UPS1故障截止其电源输出，K1继电器失电返回，控制电源由220kV交流电源经K1常闭接点供电，短路电流跳开交流控制电源空开QF1，同时跳开T3的交流输入开关QF4切除短路故障。UPS向变频器提供控制电源约20分钟蓄电池电能耗尽，变频器完全失去控制电源，变频器各功率模块的IGBT因无触发脉冲而立刻截止输出，导致风机电机因失电而停运。变频器完全失去控制电源后，不能向DCS发出重故障信号以及跳开6kV开关。约1分钟左右，因炉膛负压高，MFT跳风机6kV开关。
事件暴露以下问题：（1）设备元器件质量差，检查电源变压器T3和逆变电源UPS1的均出现质量问题。（2）控制电源回路设计不合理，重要的变频器控制电源与其它不重要的负荷共用一路开关供电，未将其分开。（3）虽然设置交流旁路，但交流旁路与交流输入共用一个空气开关，当输入侧空气开关跳闸，交流旁路也失电。
3整改措施
通过归纳分析，已将变频器发生重故障的原因找到，针对暴露的问题制定了以下整改措施。
3.1变频器本体的整改措施
3.1.1功率模块的整改
将所有的变频器功率模块返厂进行以下修理：（1）将IGBT从FF450R12ME31升级到FF450R17ME3，功率模块器件的电压等级从1200V到1700V。（2）模块端子处的绝缘胶木块清洗浸绝缘漆处理，全部经过三防漆处理后再装配。（3）功率模块下的环氧板加工完后进行清洗烘干浸绝缘漆处理，避免浸漆流挂。（4）将模块的控制插件全部重新更换。
3.1.2变频器控制柜的整改
对变频器控制柜的制定以下的整改措施：（1）将变频器软件升级，增加具有电流限制的软启动程序。（2）将控制柜内的控制插件全部更换，避免前期受潮造成的器件性能不稳定。
3.1.3变频器控制电源回路整改
对变频器控制电源回路进行以下完善：（1）取消逆变电源，变频器的控制电源由两路交流电源供给，通过继电器切换可互为备用。（2）照明、检修、控制柜冷却等不重要的电源由独立的空开QF5供电，与变频器控制电源分开。（3）交流旁路采用独立的空开QF4供电。改造后的变频器控制电源回路图如图2所示。
3.2变频器室冷却系统改造
为保证变频器室内卫生，避免灰尘进入变频器内部，将变频器由开放式空冷系统改造成密闭循环的空水冷系统。变频器各安装一台空水冷装置，水源取自附近工业水管。变频器柜内热风经风道抽出至水冷换热器器，经水冷器冷却后通过风道送入变频室内，再进入变频柜，如此循环，达到散热目的。空水冷装置换热器安装在室外，以防止漏水直接影响变频器安全运行。以前的格栅通风口全部封闭，改造后，冷却风为密闭循环方式，变频室与室外粉尘环境隔绝，安全可靠性提高。
3.3对变频器旁路系统的整改
原变频器设计采用手动旁路柜，当变频器发生重故障跳闸后，需运行值班人员到变频器室内手动切换至工频状态，此过程至少需要15分钟，会造成锅炉因炉膛压力波动大而MFT，并且对主设备的安全造成较大影响。为降低一次风机变频器重故障时对锅炉的影响，将一次风机变频器的手动旁路改造为自动旁路。变频器自动旁路系统由变频器进线柜断路器QF1、变频器出线柜断路器QF2、变频器工频旁路柜断路器QF3等组成。改造后的变频器一次系统图如图3所示。
自动旁路系统工频方式时QF3在合闸位置，QF1、QF2在分闸位置。变频方式时断路器器QF1、QF2均在合闸位置，QF3在分闸位置。开关QF3与QF2间有电气闭锁，即QF3在合位时，不允许合闸QF2，QF2在合位时，不允许合闸QF3。QF1、QF2、QF3均可以就地、变频器触摸屏或远方DCS实现分合。
DCS画面上上设置有“投入变频工频切换”、“退出变频工频切换”按钮。若DCS投入变频工频切换，则变频器运行中发生重故障，变频器PLC发指令跳开变频器自动旁路系统进线柜断路器QF1、出线柜断路器QF2，延时3秒合工频旁路柜断路器QF3。若退出DCS变频工频切换，则变频器运行中发生重故障时，变频器PLC出口跳开变频器自动旁路系统进线柜断路器QF1、出线柜断路器QF2，并直接跳开6kV开关。
在变频器重故障自动切换至工频过程中，如在7秒内变频器进、出线断路器QF1、QF2有其中一台或均分闸失败，或者QF3合闸失败，则判变频器自动切换不成功，DCS发指令跳一次风机6kV开关QF0，全关风机进、出口风门，同时自动将另一台风机变频器的出力加至最大。
变频器改自动旁路施工完成后进行了带风机试验，试验中各逻辑均正确动作，实际却换时间约为3-4秒。
结语
通过以上整改措施的实施，风机变频器投运后可长时间的正常运行，大大提高了设备可靠性，厂用电率显著降低，确保了设备的安全同时也创造了巨大的经济效益。
变频电源范文第5篇
关键词：给粉屏 电源 改造
中图分类号： TK229 文献标识码： A 文章编号：
事故简介
乌鲁木齐石化公司热电厂三期4、5号锅炉采用中间仓储式送粉系统，各自配备12台给粉机，给粉机采用施耐德电气的ATV31型变频器用以启动和调速，变频器装于锅炉14米给粉机旁的给粉屏内，为保证给粉机可靠稳定运行，在给粉屏内装设由ABB公司生产的DPT-125型双电源自动切换装置一套。在机组试运行阶段，曾发生工作电源晃电，自动切换装置切换失败，导致锅炉MFT动作锅炉灭火的事故。
原因分析
2.1所有12台给粉机运行时是由一路电源供电，可靠性不高。（见图1）
图14号炉改造前给粉系统示意图
2.2虽然有备用电源，但DPT-125型双电源自动切换装置在工作与备用之间进行切换的时间长达1～2秒，给粉机转速难以维持，在较低转速进行切换时，给粉机转速将降到零。
2.3在工作电源失去完成备用电源切换后，给粉机无法实现自启动。
2.44号炉给粉屏，工作电源取自厂用380V Ⅳ段，备用电源取自厂用380V Ⅴ段；5号炉工作电源取自厂用380V Ⅴ段；备用电源取自厂用380V Ⅳ段，这样会发生在需停电清扫Ⅳ段或Ⅴ段时，会使运行中的5号给粉屏或4号给粉屏失去备用电源。
2.5所有12台给粉机控制回路电源由一路380/220V隔离电源变压器供电，该回路出现故障，12台给粉机会因控制回路问题而全部停运。
2.6 变频器的相关控制参数设置不完善。
改造方案的制定与实施
3.1 供电回路的改进
(1) 分别给4、5号炉给粉屏加装一面电源切换屏，安装在相应的厂用Ⅳ段和厂用Ⅴ段配电室内。
(2) 拆除4、5号炉给粉屏内的DPT-125电源切换装置，将给粉屏动力电源分割为甲乙两路，每路分别对应6台给粉机。
(3) 拆除用于提供变频器控制电源的隔离变，每台给粉机的控制电源取自各台给粉机所属段的A相和N相。
(4) 4号炉给粉电源切换屏内甲路工作电源和乙路工作电源取厂用380V Ⅳa段； 4号炉给粉电源切换屏内甲路备用电源和乙路备用电源取厂用380V Ⅳb段。（见图2）
(5) 5号炉给粉电源切换屏内甲路工作电源和乙路工作电源取厂用380V Ⅴa段； 5号炉给粉电源切换屏内甲路备用电源和乙路备用电源取厂用380V Ⅴb段。
图24号炉给粉系统改造后示意图
3.2给粉屏就地面板控制回路的改进
（1）将变频器启动/停止控制由3线制改为2线制。
（2）拆除给粉屏就地面板上手动启动/停机按钮上的接线。
（3）拆除给粉屏就地面板转换开关后手动紧急停机线及控制切换功能的接线。
（4）在给粉屏就地面板转换开关后将远方控制线强制连接。
3.3变频器内部参数的修改
（1）将变频器中输入电机的额定电流由7.2A改为7.5A。
（2）将变频器中输入电机的最大输出频率由60 Hz改为50 Hz
（3）将变频器控制配置tcc由3c 改为2c，即将变频器的启动/停止由3线制改为2线制。
（4）将变频器控制类型改为PF0，即在运行或停车，正转优先。
（5）将变频器反向运行逻辑rrs设为no,即方向运行未设置。
（6） 将变频器逻辑输出改为OFR,即输入变送器20mA时对应电机最大转速。
（7） 将变频器给定参数1改为A13，给定参数2设为NO,即模拟通道1（A13）有效，模拟通道2关闭。
（8） 将变频器通过逻辑输入快速停车设定为L15（MFT动作，给粉机停机）
（9） 将变频器flt-flr(飞车重新启动功能)由NO改为YES，即出现电源缺失后，只要运行命令有效，可平稳再重新启动。
结束语
通过上述改进措施，改进后给粉屏的电源切换时间比改进前大为缩短，不会引起MFT动作；工作电源切换到备用电源后，给粉机能实现的自动重启的功能；通过取消隔离变，每台给粉机的控制电源由该电机的动力电源取一单相AC220V经控制电源断路器提供，实现了动力电源、控制电源与电动机一一对应，消除了公共控制电源回路的不利影响；解决了厂用段停电清扫，给粉屏失去备用电源的问题。通过实验及实际运行，证明给粉系统电源改造是可靠地，大大的提高了系统安全运行的可靠性。同时由于锅炉给粉屏位于锅炉14米的给粉机旁，粉尘较大，工作环境比较恶劣，变频极有可能因为粉尘污染严重，而散热困难或是发生短路故障，危及锅炉运行，后续将组织将给粉屏移位或在现场盖一专用房间已隔离污染源，进一步提高锅炉给粉系统的可靠性。
参考文献
[1] 陈家斌 .中国电力出版社.变配电设备现场操作及事故处理典型事例
[2] 胡志光 .中国电力出版社.发电厂电气设备及运行
变频电源范文第6篇
关键词:变频器干扰抑制
Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand
moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe
applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.
Keywords：InverterInterfaceRestrain
[中图分类号]TN973[文献标识码]B文章编号1561-0330(2003)06-00
1引言
变频器调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能，在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展，变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，保证了调节精度，减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益，但随之也带来了一些干扰问题。现场的供电和用电设备会对变频器产生影响，变频器运行时产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。变频器产生的干扰主要有三种：对电子设备的干扰、对通信设备的干扰及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰；对通信设备和无线电等产生的干扰为放射干扰。如果变频器的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作。因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨，以促进其进一步的推广应用。下面主要讨论变频器的干扰及其抑制方法。
2变频调速系统的主要电磁干扰源及途径
2.1主要电磁干扰源
电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。
2.2电磁干扰的途径
变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：①对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；②对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。
（1）电磁辐射
变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。
当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。
（2）传导
上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。
（3）感应耦合
感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。
3抗电磁干扰的措施
据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。
（1）隔离
所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。
（2）滤波
设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。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。
（3）屏蔽
屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
（4）接地
实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。
单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值<100Ω，接地线长度在20m以内，并注意合理选择接地极的位置。当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器输入侧的谐波电流，改善功率因数，可在变频器输入端加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定，一般情况下采用为好。为改善变频器输出电流，减少电动机噪声，可在变频器输出端加装交流电抗器。图1为一般变频调速传动系统抗干扰所采取措施。
（5）正确安装
由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求如下：
①确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线（最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低）连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备（如PLC或PID控制仪）要与其共地。
②安装布线时将电源线和控制电缆分开，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。
③使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。
④确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用R-C抑制器，也可采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。
⑤用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。
⑥如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。
4变频控制系统设计中应注意的其他问题
除了前面讨论的几点以外，在变频器控制系统设计与应用中还要注意以下几个方面的问题。
（1）在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中，由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置，应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开，比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。
（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，但切记不可频繁操作。由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。
（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，不要通过接触器实现启/停。否则，频繁的操作可能损坏内部元件。
（4）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。由于控制系统及变频器均需要24V直流电源，而生产厂家为了节省一个直流电源，往往用一个直流电源分两路分别对两个系统供电，有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰，所以在设计中或订货时要特别加以说明，要求用两个直流电源分别对两个系统供电。
（5）注意变频器对电网的干扰。变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波型严重畸变，可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低，大功率变频器应特别注意。解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数，同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加电抗器以减少对电网产生的影响，而进线电抗器可以由变频器供应商配套提供，但在订货时要加以说明。
（6）变频器柜内除本机专用的空气开关外，不宜安置其它操作性开关电器，以免开关噪声入侵变频器，造成误动作。
（7）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。
（8）注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。
5结束语
以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。
参考文献
[1]韩安荣.通用变频器及其应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000
[2]吴忠智，吴加林，变频器应用手册[Z].北京：机械工业出版社，1995
[3]王定华等.电磁兼容性原理与设计[M].四川：电子科技大学出版社，1995
[4]电磁兼容性术语（GB/T43651995）[S].北京：中国标准出版社，1996
变频电源范文第7篇
关键词：变频器的切换 惯性负载 冲击电流 差频同相
中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）002-040-02
1 引言
变频器、实际就是运动控制系统中的功率变换器，提供可控的高性能变压变频交流电源，在自动化控制系统应用越来越广泛，其中变频器应用最突出的特点有一台变频器与电动机组、多台变频器与电动机组协调运行，共同完成一项生产过程，在控制方式上常用PC、PLC联动组网等控制方式，有变频调速传动系统、也有变频恒压泵控系统和风机类控制系统等，本文主要讲述变频器在应用运行时要注意的问题及解决方法。
2 惯性负载电流对变频器的冲击
常用由变频器拖带的惯性负载、要通过工频供电或变频器的切换调压供电，通常的用电负载都是电动机。此时的电动机、在工频与变频切换时、电动机的转速不要下降太多。所以切换时间应尽量地短；另一方面，还要缩短切换时间，但在切换瞬间，电磁过渡过程远未结束，存在着定子绕组的电动势与电源电压叠加的问题。即产生大电流的原因十分明显，如果电动机由原变频跳变到与工频电源接通，在切换接通的瞬间，电源电压恰好与定子绕组的电动势同相，如图1所示，则切换时将没有附加的冲击电流；反之，如果电动机由原工频跳变到变频时与电源接通，即在切换接通的瞬间，电源电压恰好与定子绕组的电动势反相，如图2所示，则切换时必将产生很大的冲击电流，在最严重的情况下，冲击电流可接近于直接起动电流的2倍。但冲击电流的大小与变频器拖带惯性负载大小有关，对不同负载、其具体措施也不相同。
2.1 拖带大惯性负载时
大惯性负载在自由制动过程中，转速下降较慢，可达数秒或数十秒。此时电磁反应过渡过程的时间很短，只有1s左右。因此，在电动机从变频电源上断开，到接通工频电源之间的延时，只要调整到大于1s，就可以“躲开”电磁过渡过程，也就避免了冲击电流的产生。
2.2 拖带小惯性负载时
如部分风机类和泵控系统的电动机，其自由制动的过程与电磁反应过渡过程十分接近，则切换时必须进行相位搜索，以保证在接通工频电源的瞬间，工频电源的电压与定子电动势处于同相位状态（或接近于同相位状态），从而避免冲击电流。
3 差频同相的提出依据
对于大惯性负载、其电动机的运行通常由变频切换在工频上运行，从图1看出：电磁反应过渡过程的时间TF都较易调整大于时间TD就可避免了冲击电流的产生。而风机类和泵控类的小惯性负载电动机、要避免冲击电流过大，就必需将图2的电源电压波形与电动机定子绕组电动势波形调整到同相位时进行变频切换到工频，才能有效防止过大的冲击电流。而采用“差频同相”的切换方法，可使切换瞬间最大电流的峰值不超过电动机额定电流的2倍（IM′≤2IMIN）。
4 差频同相的实施
在变频器输出频率与电源频率切换时，利于两者的同相点之间将不断地作相对移动、从而“捕捉”到同相点。差频同相的方法既简单又可靠，但也要对变频器和惯性负载的切换响应有所考虑。
4.1 上限频率的合理预置
因为变频器的输出频率与电源的频率差？越小，则同相点之间作相对移动的速度就越慢，“捕捉”同相点就越困难。所以，变频器的上限频率预置应小于50Hz的某个数值（如49.5Hz）。这个要求在变频泵控系统和风机类控制系统的工作并不相悖。从节能的观点出发，这两大类控制系统的预置时，工作在50Hz是并不可取的。因为，同样运行在50Hz下，变频运行比工频运行时的功耗要大一些。所以，把变频器的上限频率预置为49.5Hz或稍高一些是合理的。
4.2 预置切换的工作过程
当变频泵控系统或风机类控制系统中变频器的运行频率达到上限频率，并且经过确认时间，确认需要切换时，控制系统通过控制电路或程序将向“自动转换监控器”发出切换指令。“自动转换监控器”在得到指令后立即开始“捕捉”同相点，当“捕捉”到同相点时，切换工作即告完成。
4.3 关于切换时间（100ms）的预置
由上述的分析、并按所提的预设方法，当变频器由工频切换到变频时，同相点的跟随时间都很快。在拖带风机类和泵控系统较大惯性负载时，其冲击电流没有出现过大，对较小惯性负载时，其切换跳变非常平稳、也没有出现过大冲击电流，其峰值电流没超过电动机额定电流的1.5倍（IM′≤1.5IMIN）。
5 接入限流电抗器
随着变频器的广泛应用，变频器内部的保护电路、切换预置等已越来越完善。如果变频器本身具有切换功能者，一般都可以实现从工频运行切换至变频运行，切换时变频器将自动进行频率搜索。对变频器拖带惯性负载的应用，有内预置也有外置，通过程序的编写就能达到设计的目的，如采用PLC可编程控制器PID的调节来达到切换的时间响应，使变频器在频率切换时平稳、避免过大的冲击电流。但要注意的、当自行设计切换电路进行切换时，由于无法起动变频器的“频率搜索”功能，故切换时必须有可靠的限流措施，以保护变频器。经过多次的试运行、建议采用的限流措施便是在变频器和电动机之间接人输出电抗器XL，在变频器频率切换时、电路分别接入KM1与KM2，用KM3接入工频电源，如图5所示。由于在工频运行时接人电抗器会降低功率因数，故电抗器仅在变频运行时接人。
6 结语
通过对多台设备的改造及实验调试，考虑变频恒压泵控系统和风机类控制系统在切换运行过程中，响应时间没有太高的要求，切换时间的预置都较慢些，系统运行相当平稳，没出现太大的冲击电流。在一些自动控制系统拖带有大小变动的惯性负载、而且要求变频器切换快速的生产线等设备，采用上述的方法进行反复调试，系统运行避免过大的冲击电流，有效保护变频器由工频电源切换变频电源的平稳切换过程，使系统设备正常运行。
参考文献：
[1] 吴志忠，吴加林.变频器应用手册（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2008.
变频电源范文第8篇
【关键词】高压变频器;故障;诊断;维护
引言
电力电子技术的不断发展对促进了电源技术的进步，与之配套的高压变频器的内部结构也日趋复杂，这在一定程度上也造成了高压变频器的故障率增高，因此，必须提高高压变频器的日常维护水平，并能够有针对性的排除高压变频器的常见故障，这样才能确保高压变频器长时间的可靠运行。
1.高压变频器的结构及工作原理
1.1 高压变频器的结构
高压变频器就是采用改变电动机电源频率的方式来实现电动机调速的，高压变频器其内部主要有三部分组成，主电源接线端，其输入端为工频电网输入，输出端与电动机直接相连，且输出端的电压和频率可以进行调节;控制端子，包括了变频器工作状态指示端子、外部信号控制端子以及变频器与外设连接的通信接口;操作面板，包括了键盘和显示屏。在高压变频器中，由整理器、中间直流环节以及逆变器组成的主电路，担负着实现异步电动机电源完成调压调频变化的主要任务。
1.2 工作原理
高压变频器通过改变电流在高压与低压时的状态来实现电源频率的改变，从而实现电机调速的目的，高压变频器按照其内部组成结构的功能可以对其工作原理进行分析。
1.2.1 整流器
整流器就是电网侧的变流器，整流器的作用就是将工频电源转变成直流电源，三相交流电源在进入整流桥的输入端之前需要经过压敏电阻网络，压敏电阻网络可以吸收电源侧的浪涌过电压，从而避免浪涌过电压对变频器的损坏。
1.2.2 逆变器
与整流器的功能相反，逆变器的主要作用就是将直流电源转变为交流电源，逆变器通常由六个半导体开关元器件组成的三相桥式逆变电路，通常安装在变频器的负荷侧，直接完成直流电源到交流电源的转化。
1.2.3 平波回路
平波回路也叫做中间直流环节，平波回路的主要作用就是维持直流电压的稳定，来为逆变器提供平滑的直流输入，可以在平波回路中配置滤波以及制动单元来改变高压变频器的性能参数。
1.2.4 控制电路
控制电路可以将高压变频器在整流到逆变各个环节的电压电流参数采集并上传给控制单元以及其它外部电路，通过对电压电流参数的采集、检测、计算，来实现控制器对高压变频器内部开关元件的动作以及交直流变换的控制，同时也能够提供高压变频器工作状态的诊断，为变频器的故障判断以及处理提供数据。
2.高压变频器的常见故障总结
2.1 通电开机无响应
高压变频器内部有大量的开关元件和变频线圈，结构非常复杂，变频器通电后没有响应就是一种常见的故障，导致这种故障的主要原因集中在插头松动和熔断丝熔断这两类故障上，当出现开机无响应状况时，应对变频器电源模块进行检查，确定无断路情况的发生，同时还要经常检查线路板上的积尘状况，及时对其进行清理。
2.2 不能带负载启动
高压变频器带负载启动失败时，应首先确定空载启动是否正常，如果正常就可以判断造成这种故障的主要原因就是变频器采用的恒转矩启动方式，这种故障通常可以通过选择合理的加减速时间来消除。
2.3 电机转速不随变频器功率提高而上升
高压变频器启动后功率提高很快，而电动机的转速却没有明显的提高，造成这种故障的原因就是频率增益的设定不合理，可以通过改变频率增益来消除故障。
2.4 重载过流
当高压变频器在正常运行期间突然出现负载电流增加同时电机转速下降时，就表示此时变频器处于重载过流运行状态，这种状态很容易造成变频器或者电机烧毁故障。造成这种故障的原因一方面是由于电机本身的电气故障，另外一方面就是电机与变频器之间的传动比设定有问题，这种情况可以通过增加传动比来提高变频器带负载能力。
3.高压变频器日常维护
3.1 运行过程维护
在高压变频器运行期间要密切监控各项仪表指示参数，并且根据参数变化对变频器进行简单的维护。
3.1.1 控制变频器单元柜的出风口温度
高压变频器运行过程中，其单元柜的出风口温度非常高，为了保证变频器运行过程中的良好散热，必须通过有效的措施降低单元柜的出风口温度。可以通过强制风冷循环、增加制冷空调或者水冷的方式来为出风口降温。另外，可以通过优化变频器的运行，实现变频器的周期性停机来确保变频器工作状态的稳定。
3.1.2 保证环境通风
高压变频器运行会造成周围环境温度的升高，因此，在高压变频器从设计安装到运行过程必须充分考虑环境的通风，否则，温度的升高会直接导致变频器出现严重故障。
3.2 检修维护
为了确保高压变频器的正常工作，延长变频器的使用寿命，除了加强运行过程维护之外更应该注重日常的检修维护，通过对变频器运行过程的故障诊断并结合变频器运行的设备、环境状况制定有针对行的检修维护计划
3.2.1 定期清理过滤网
变频器的灰尘过滤网处容易堆积灰尘，一旦出现堵塞情况，则变频器的冷却风就不能进行良好的循环，这将直接导致变频器内部温度升高而造成事故，因此，必须在日常运行过程中密切关注灰尘滤网的积灰情况，并根据停机检修工作安排将灰尘滤网清理作为一项基础工作，确保变频器运行过程中风路长期的畅通。
3.2.2 定期检查电气接点
变频器经过长期的运行，其自身的不断震动会导致电接点紧固螺栓以及线路的焊接点松动现象的发生，杜绝这种现象的有效途径就是在变频器定期检修过程中对所有的电气接点包括压接和焊接都进行细致的检查，通过检查以及紧固来确保运行过程中不出现电气接点松动的现象。
3.2.3 密切关注线圈温度
变频器的正常运行中对其一、二次线圈的运行温度有严格的规定，一但线圈温度出现异常升高则表明变频器内部有故障发生。因此，需要对运行中的线圈温度进行测量记录，有条件的情况需要增加自动测温装置，通过分析线圈实施温度和温升曲线来判断变频器的工作状态。
4.结束语
高压变频器已经越来越广泛的应用于工业生产的各个方面，高压变频器一旦发生故障，对于电力系统供应、工业生产等都会产生严重的影响。因此，必须要加强对高压变频器的日常维护。本论文对于高压变频器的常见故障进行了分析探讨，并有针对性的给出了日常维护的建议和措施，对于高压变频器的维护和故障管理具有很好的促进意义。
参考文献