變頻技術(shù)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展，其誕生的背景是交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的廣泛需求。20世紀(jì)80年代變頻器技術(shù)才逐漸成熟，進(jìn)入實(shí)用化階段，這期間歐美日壟斷了變頻器的高端產(chǎn)品市場(chǎng)，步入21世紀(jì)后，國(guó)產(chǎn)變頻器開(kāi)始崛起，像匯川變頻器、英威騰變頻器、安邦信變頻器、歐瑞變頻器等一批知名國(guó)產(chǎn)變頻器企業(yè)逐漸搶占高端市場(chǎng)份額。

　　一、基礎(chǔ)知識(shí)篇

　　1　簡(jiǎn)介

　　變頻器（Variable-frequencyDrive，縮寫(xiě)：VFD），也稱(chēng)為變頻驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)控制器，可譯作Inverter（和逆變器的英文相同）。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種，是應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)改變交流電動(dòng)機(jī)工作電壓的頻率和幅度，來(lái)平滑控制交流電動(dòng)機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩，最常見(jiàn)的是輸入及輸出都是交流電的交流/交流轉(zhuǎn)換器。

　　在變頻器出現(xiàn)之前，要調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的應(yīng)用需透過(guò)直流電動(dòng)機(jī)才能完成，不然就是要透過(guò)利用內(nèi)建耦合機(jī)的VS電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中用耦合機(jī)使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速下降，變頻器簡(jiǎn)化了上述的工作，縮小了設(shè)備體積，大幅度降低了維修率。不過(guò)變頻器的電源線(xiàn)及電動(dòng)機(jī)線(xiàn)上面有高頻切換的訊號(hào)，會(huì)造成電磁干擾，而變頻器輸入側(cè)的功率因素一般不佳，會(huì)產(chǎn)生電源端的諧波。

　　變頻器的應(yīng)用范圍很廣，從小型家電到大型的礦場(chǎng)研磨機(jī)及壓縮機(jī)。全球約1/3的能量是消耗在驅(qū)動(dòng)定速離心泵、風(fēng)扇及壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)上，而變頻器的市場(chǎng)滲透率仍不算高。能源效率的顯著提升是使用變頻器的主要原因之一。

　　變頻器技術(shù)和電力電子有密切關(guān)系，包括半導(dǎo)體切換元件、變頻器拓?fù)?、控制及模擬技術(shù)、以及控制硬件及固件的進(jìn)步等。

　　2　工作原理

　　2.1概述

 　　主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi)：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　2.2整流器

　　最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　2.3平波回路

　　在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。

　　2.4逆變器

　　同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形。

　　控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。

　?。?）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

　?。?）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。

　?。?）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。

　?。?）速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。

　?。?）保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
 

　　變頻器原理框圖

　　二、應(yīng)用篇

　　變頻器在工程應(yīng)用中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

　　1　概述

　　隨著通用變頻器市場(chǎng)的日益繁榮，不包括OEM進(jìn)口變頻器，中國(guó)通用變頻器年用量超過(guò)25億元人民幣，變頻器及其附屬設(shè)備的安裝、調(diào)試、日常維護(hù)及維修工作量劇增，給用戶(hù)造成重大直接和間接損失。針對(duì)造成以上問(wèn)題的原因，根據(jù)大量用戶(hù)的實(shí)際應(yīng)用情況，從應(yīng)用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾、電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)絕緣等方面進(jìn)行了分析，提出了一些改進(jìn)的建議。

　　2　工作環(huán)境問(wèn)題

　　在變頻器實(shí)際應(yīng)用中，由于國(guó)內(nèi)客戶(hù)除少數(shù)有專(zhuān)用機(jī)房外，大多為了降低成本，將變頻器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。工作現(xiàn)場(chǎng)一般是灰塵大、溫度高，在南方還有濕度大的問(wèn)題。對(duì)于線(xiàn)纜行業(yè)還有金屬粉塵，在陶瓷、印染等行業(yè)還有腐蝕性氣體和粉塵，在煤礦等場(chǎng)合，還有防爆的要求等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出相應(yīng)的對(duì)策。

　　2.1變頻器的安裝設(shè)計(jì)基本要求

　?。?）變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。

　?。?）變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部;變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。

　?。?）變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距，應(yīng)該大于300mm。

　　柜內(nèi)安裝變頻器的基本要求

　　（4）如果特殊用戶(hù)在使用中需要取掉鍵盤(pán)，則變頻器面板的鍵盤(pán)孔，一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。

　?。?）對(duì)變頻器要進(jìn)行定期維護(hù)，及時(shí)清理內(nèi)部的粉塵等。

　　（6）其它的基本安裝、使用要求必須遵守用戶(hù)手冊(cè)上的有關(guān)說(shuō)明;如有疑問(wèn)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系相應(yīng)廠家技術(shù)支持人員。

　　2.2防塵控制柜的設(shè)計(jì)要求

　　在多粉塵場(chǎng)所，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場(chǎng)所使用變頻器時(shí)，采取正確、合理的防護(hù)措施是十分必要的，防塵措施得當(dāng)對(duì)保證變頻器正常工作非常重要。總體要求控制柜整體應(yīng)該密封，應(yīng)該通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng);控制柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋出風(fēng)口;控制柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線(xiàn)孔，并且安裝防塵網(wǎng)。

　　（1）控制柜的風(fēng)道要設(shè)計(jì)合理，排風(fēng)通暢，避免在柜內(nèi)形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積。

　?。?）控制柜頂部出風(fēng)口上面要安裝防護(hù)頂蓋，防止雜物直接落入；防護(hù)頂蓋高度要合理，不影響排風(fēng)。防護(hù)頂蓋的側(cè)面出風(fēng)口要安裝防護(hù)網(wǎng)，防止絮狀雜物直接落入。

　　（3）如果采用控制柜頂部側(cè)面排風(fēng)方式，出風(fēng)口必須安裝防護(hù)網(wǎng)。

　?。?）一定要確?？刂乒耥敳康妮S流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正確，向外抽風(fēng)。如果風(fēng)機(jī)安裝在控制柜頂部的外部，必須確保防護(hù)頂蓋與風(fēng)機(jī)之間有足夠的高度；如果風(fēng)機(jī)安裝在控制柜頂部的內(nèi)部，安裝所需螺釘必須采用止逆彈件，防止風(fēng)機(jī)脫落造成柜內(nèi)元件和設(shè)備的損壞。建議在風(fēng)機(jī)和柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈，可以大大減小風(fēng)機(jī)震動(dòng)造成的噪音。

　?。?）控制柜的前、后門(mén)和其他接縫處，要采用密封墊片或者密封膠進(jìn)行一定的密封處理，防止粉塵進(jìn)入。

　?。?）控制柜底部、側(cè)板的所有進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線(xiàn)孔，一定要安裝防塵網(wǎng)。阻隔絮狀雜物進(jìn)入。防塵網(wǎng)應(yīng)該設(shè)計(jì)為可拆卸式，以方便清理、維護(hù)。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格要小，能夠有效阻擋細(xì)小絮狀物（與一般家用防蚊蠅紗窗的網(wǎng)格相仿）;或者根據(jù)具體情況確定合適的網(wǎng)格尺寸。防塵網(wǎng)四周與控制柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。

　　（7）對(duì)控制柜一定要進(jìn)行定期維護(hù)，及時(shí)清理內(nèi)部、外部的粉塵、絮毛等雜物。維護(hù)周期可根據(jù)具體情況而定，但應(yīng)該小于2～3個(gè)月;對(duì)于粉塵嚴(yán)重的場(chǎng)所，建議維護(hù)周期在1個(gè)月左右。

　　防塵控制柜的安裝要求

　　2.3防潮濕霉變的控制柜的設(shè)計(jì)要求

　　多數(shù)變頻器廠家內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)構(gòu)件均未進(jìn)行防潮濕霉變的特殊處理，如果變頻器長(zhǎng)期處于這種狀態(tài)，金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕，對(duì)于導(dǎo)電銅排在高溫運(yùn)行情況下，更加劇了銹蝕的過(guò)程。對(duì)于微機(jī)控制板和驅(qū)動(dòng)電源板上的細(xì)小銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)，由于銹蝕將造成損壞，因此，對(duì)于應(yīng)用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場(chǎng)合，必須對(duì)于使用變頻器的內(nèi)部設(shè)計(jì)有基本要求，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理，對(duì)于結(jié)構(gòu)件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。除此之外，還需要采取其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐蝕氣體的措施

　?。?）控制柜可以安裝在單獨(dú)的、密閉的采用空調(diào)的機(jī)房，此方法適用控制設(shè)備較多，建立機(jī)房的成本低于柜體單獨(dú)密閉處理的場(chǎng)合，此時(shí)控制柜可以采用如上防塵或者一般環(huán)境設(shè)計(jì)即可。

　?。?）采用獨(dú)立進(jìn)風(fēng)口。單獨(dú)的進(jìn)風(fēng)口可以設(shè)在控制柜的底部，通過(guò)獨(dú)立密閉地溝與外部干凈環(huán)境連接，此方法需要在進(jìn)風(fēng)口處安裝一個(gè)防塵網(wǎng)，如果地溝超過(guò)5m以上時(shí)，可以考慮加裝鼓風(fēng)機(jī)。

　?。?）密閉控制柜內(nèi)可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性材料，并近期更換。

　　3　干擾問(wèn)題

　　3.1變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾

　　在注塑機(jī)、電梯等的控制系統(tǒng)中，多采用微機(jī)或者PLC進(jìn)行控制，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過(guò)程中，一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問(wèn)題。由于用戶(hù)自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差，不符合EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾，往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取必要措施。

　　（1）良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線(xiàn)必須通過(guò)接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，最好單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連［3］。

　?。?）給微機(jī)控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，成本低?？梢杂行б种苽鲗?dǎo)干擾。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，如周?chē)嬖贕SM、或者小靈通機(jī)站時(shí)，可以對(duì)微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。

　　微機(jī)控制板的電源抗干擾措施

　?。?）給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過(guò)100m的場(chǎng)合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器L3，解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線(xiàn)對(duì)地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對(duì)外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線(xiàn)或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。請(qǐng)注意，在不添加交流輸出電抗器L3時(shí)，如果采用鋼管穿線(xiàn)或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對(duì)地的分布電容，容易出現(xiàn)過(guò)流。當(dāng)然在實(shí)際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。

　　減小變頻器對(duì)外部控制設(shè)備的干擾措施

　?。?）對(duì)模擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1M，跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開(kāi)關(guān)頻率量輸入輸出，可以滿(mǎn)足要求。如果非要用模擬量控制時(shí)，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重，需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊，或者采用V/F轉(zhuǎn)換，光藕隔離再采用頻率設(shè)定輸入的方法。

　　3.2變頻器本身抗干擾問(wèn)題

　　當(dāng)變頻器的供電系統(tǒng)附近，存在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場(chǎng)合，變頻器本身容易因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)保護(hù)。建議用戶(hù)采用如下措施：

　　（1）在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容，構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡(luò)。

　?。?）變頻器的電源線(xiàn)直接從變壓器側(cè)供電。

　?。?）在條件許可的情況下，可以采用單獨(dú)的變壓器。

　　（4）在采用外部開(kāi)關(guān)量控制端子控制時(shí)，連接線(xiàn)路較長(zhǎng)時(shí)，建議采用屏蔽電纜。當(dāng)控制線(xiàn)路與主回路電源均在地溝中埋設(shè)時(shí)，除控制線(xiàn)必須采用屏蔽電纜外，主電路線(xiàn)路必須采用鋼管屏蔽穿線(xiàn)，減小彼此干擾，防止變頻器的誤動(dòng)作。

　?。?）在采用外部模擬量控制端子控制時(shí)，如果連接線(xiàn)路在1M以?xún)?nèi)，采用屏蔽電纜連接，并實(shí)施變頻器側(cè)一點(diǎn)接地即可;如果線(xiàn)路較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過(guò)V/F轉(zhuǎn)換，采用頻率指令給定模式進(jìn)行控制。

　　（6）在采用外部通信控制端子控制時(shí)，建議采用屏蔽雙絞線(xiàn)，并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地（PE），如果干擾非常嚴(yán)重，建議將屏蔽層接控制電源地（GND）。對(duì)于RS232通信方式，注意控制線(xiàn)路盡量不要超過(guò)15m，如果要加長(zhǎng)，必須隨之降低通信波特率，在100m左右時(shí)，能夠正常通信的波特率小于600bps。對(duì)于RS485通信，還必須考慮終端匹配電阻等。對(duì)于采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高速控制系統(tǒng)，通信電纜必須采用專(zhuān)用電纜，并采用多點(diǎn)接地的方式，才能夠提高可靠性。

　　4　電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題

　　在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合，電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個(gè)車(chē)間中，有幾百臺(tái)變頻器等容性整流負(fù)載在工作時(shí)，電網(wǎng)的諧波非常大，對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量有很?chē)?yán)重的污染，對(duì)設(shè)備本身也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔?，輕則不能夠連續(xù)正常運(yùn)行，重則造成設(shè)備輸入回路的損壞。可以采取以下的措施：

　　集中整流的直流共母線(xiàn)供電方式

　?。?）在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合建議用戶(hù)增加無(wú)功靜補(bǔ)裝置，提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量。

　　（2）在變頻器比較集中的車(chē)間，建議采用集中整流，直流共母線(xiàn)供電方式。建議用戶(hù)采用12脈沖整流模式。優(yōu)點(diǎn)是，諧波小、節(jié)能，特別適用于頻繁起制動(dòng)、電動(dòng)運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行的場(chǎng)合。

　?。?）變頻器輸入側(cè)加裝無(wú)源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數(shù)，成本較低，可靠性高，效果好。

　?。?）變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC裝置，效果最好，但成本較高。

　　5　電機(jī)的漏電、軸電壓與軸承電流問(wèn)題

　　變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型，Csf為定子與機(jī)殼之間的等效電容，Csr為定子與轉(zhuǎn)子之間的等效電容，Crf為轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的等效電容，Rb為軸承對(duì)軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線(xiàn)性阻抗。

　　高頻PWM脈沖輸入下，電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共?；芈?，從而引起對(duì)地漏電流、軸電壓與軸承電流問(wèn)題。

　　漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時(shí)不平衡電壓與大地之間通過(guò)Csf產(chǎn)生。其大小與PWM的dv/dt大小與開(kāi)關(guān)頻率大小有關(guān)，其直接結(jié)果將導(dǎo)致帶有漏電保護(hù)裝置動(dòng)作。另外，對(duì)于舊式電機(jī)，由于其絕緣材料差，又經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行老化，有些在經(jīng)過(guò)變頻改造后造成絕緣損壞。因此，建議在改造前，必須進(jìn)行絕緣的測(cè)試。對(duì)于新的變頻電機(jī)的絕緣，要求要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出一個(gè)等級(jí)。

　　軸承電流主要以三種方式存在：dv/dt電流、EDM（ElectricDischargeMachining）電流和環(huán)路電流。軸電壓的大小不僅與電機(jī)內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān)，且與脈沖電壓上升時(shí)間和幅值有關(guān)。dv/dt電流主要與PWM的上升時(shí)間tr有關(guān)，tr越小，dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高，軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現(xiàn)存在一定的偶然性，只有當(dāng)軸承潤(rùn)滑油層被擊穿或者軸承內(nèi)部發(fā)生接觸時(shí)，存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對(duì)地電容Crf上的電荷（1/2Crf×Urf）通過(guò)軸承等效回路Rb、Cb和Zb對(duì)地進(jìn)行火花式放電，造成軸承光潔度下降，降低使用壽命，嚴(yán)重地造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對(duì)地電容Crf的大小。

　　環(huán)路電流發(fā)生在電網(wǎng)變壓器地線(xiàn)、變頻器地線(xiàn)、電機(jī)地線(xiàn)及電機(jī)負(fù)載與大地地線(xiàn)之間的回路（如水泵類(lèi)負(fù)載）中。環(huán)路電流主要造成傳導(dǎo)干擾和地線(xiàn)干擾，對(duì)變頻器和電機(jī)影響不大。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線(xiàn)回路的阻抗。由于變頻器接地線(xiàn)（PE變頻器）一般與電機(jī)接地線(xiàn)（PE電機(jī)1）連接在一個(gè)點(diǎn)，因此，必須盡可能加粗電機(jī)接地電纜線(xiàn)徑，減小兩者之間的電阻，同時(shí)變頻器與電源之間的地線(xiàn)采用地線(xiàn)銅母排或者專(zhuān)用接地電纜，保證良好接地。對(duì)于潛水深井泵這樣的負(fù)載，接地阻抗ZE電機(jī)2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和，容易形成地環(huán)流，建議斷開(kāi)ZE變頻器，抗干擾效果好。

　　在變頻器輸出端串由電感、RC組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠家可提供標(biāo)準(zhǔn)濾波器。

　　三、常見(jiàn)故障篇

　　1　過(guò)流（OC）

　　過(guò)流是變頻器報(bào)警最為頻繁的現(xiàn)象。

　　1、現(xiàn)象

　?。?）重新啟動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過(guò)電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有：負(fù)載短路，機(jī)械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)小等現(xiàn)象引起。

　　（2）上電就跳，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因有：模塊壞、驅(qū)動(dòng)電路壞、電流檢測(cè)電路壞。

　?。?）重新啟動(dòng)時(shí)并不立即跳閘而是在加速時(shí)，主要原因有：加速時(shí)間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（V/F）設(shè)定較高。

　　實(shí)例

　?。?）一臺(tái)LG-IS3-43.7kW變頻器一啟動(dòng)就跳“OC”

　　分析與維修：打開(kāi)機(jī)蓋沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何燒壞的跡象，在線(xiàn)測(cè)量IGBT（7MBR25NF-120）基本判斷沒(méi)有問(wèn)題，為進(jìn)一步判斷問(wèn)題，把IGBT拆下后測(cè)量7個(gè)單元的大功率晶體管開(kāi)通與關(guān)閉都很好。在測(cè)量上半橋的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)有一路與其他兩路有明顯區(qū)別，經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)一只光耦A(yù)3120輸出腳與電源負(fù)極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運(yùn)行一切良好。

　?。?）一臺(tái)BELTRO-VERT2.2kW變頻通電就跳“OC”且不能復(fù)位。

　　分析與維修：首先檢查逆變模塊沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。其次檢查驅(qū)動(dòng)電路也沒(méi)有異常現(xiàn)象，估計(jì)問(wèn)題不在這一塊，可能出在過(guò)流信號(hào)處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認(rèn)為傳感器已壞，找一新品換上后帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)一切正常。

　　2　過(guò)壓（OU）

　　過(guò)電壓報(bào)警一般是出現(xiàn)在停機(jī)的時(shí)候，其主要原因是減速時(shí)間太短或制動(dòng)電阻及制動(dòng)單元有問(wèn)題。

　　實(shí)例

　　一臺(tái)臺(tái)安N2系列3.7kW變頻器在停機(jī)時(shí)跳“OU”。

　　分析與維修：在修這臺(tái)機(jī)器之前，首先要搞清楚“OU”報(bào)警的原因何在，這是因?yàn)樽冾l器在減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)和電流增大，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過(guò)逆變環(huán)節(jié)中與大功率開(kāi)關(guān)管并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)，使直流母線(xiàn)電壓升高所致，所以我們應(yīng)該著重檢查制動(dòng)回路，測(cè)量放電電阻沒(méi)有問(wèn)題，在測(cè)量制動(dòng)管（ET191）時(shí)發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運(yùn)行，且快速停車(chē)都沒(méi)有問(wèn)題。

　　3　欠壓（Uu）

　　欠壓也是我們?cè)谑褂弥薪?jīng)常碰到的問(wèn)題。主要是因?yàn)橹骰芈冯妷禾停?20V系列低于200V，380V系列低于400V），主要原因：整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線(xiàn)電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓.還有就是電壓檢測(cè)電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓?jiǎn)栴}。

　　舉例

　　（1）一臺(tái)CT18.5kW變頻器上電跳“Uu”。

　　分析與維修：經(jīng)檢查這臺(tái)變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒(méi)有聽(tīng)到接觸器動(dòng)作，因?yàn)檫@臺(tái)變頻器的充電回路不是利用可控硅而是靠接觸器的吸合來(lái)完成充電過(guò)程的，因此認(rèn)為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨(dú)加24V直流電接觸器工作正常。繼而檢查24V直流電源，經(jīng)仔細(xì)檢查該電壓是經(jīng)過(guò)LM7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測(cè)量該穩(wěn)壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。

　?。?）一臺(tái)DANFOSSVLT5004變頻器，上電顯示正常，但是加負(fù)載后跳“DCLINKUNDERVOLT”（直流回路電壓低）。

　　分析與維修：這臺(tái)變頻器從現(xiàn)象上看比較特別，但是你如果仔細(xì)分析一下問(wèn)題也就不是那么復(fù)雜，該變頻器同樣也是通過(guò)充電回路，接觸器來(lái)完成充電過(guò)程的，上電時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象，估計(jì)是加負(fù)載時(shí)直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過(guò)整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應(yīng)著重檢查整流橋，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)該整流橋有一路橋臂開(kāi)路，更換新品后問(wèn)題解決。

　　4　過(guò)熱（OH）

　　過(guò)熱也是一種比較常見(jiàn)的故障，主要原因：周?chē)鷾囟冗^(guò)高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達(dá)過(guò)熱。

　　舉例

　　一臺(tái)ABBACS50022kW變頻器客戶(hù)反映在運(yùn)行半小時(shí)左右跳“OH”。

　　分析與維修：因?yàn)槭窃谶\(yùn)行一段時(shí)間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實(shí)太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢，防護(hù)罩里面堵滿(mǎn)了很多棉絮（因該變頻器是用在紡織行業(yè)），經(jīng)打掃后開(kāi)機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好，運(yùn)行數(shù)小時(shí)后沒(méi)有再跳此故障。

　　5　輸出不平衡

　　輸出不平衡一般表現(xiàn)為馬達(dá)抖動(dòng)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因：模塊壞，驅(qū)動(dòng)電路壞，電抗器壞等。

　　舉例

　　一臺(tái)富士G9S11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。

　　分析與維修：打開(kāi)機(jī)器初步在線(xiàn)檢查逆變模塊（6MBI50N-120）沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，測(cè)量6路驅(qū)動(dòng)電路也沒(méi)發(fā)現(xiàn)故障，將其模塊拆下測(cè)量發(fā)現(xiàn)有一路上橋大功率晶體管不能正常導(dǎo)通和關(guān)閉，該模塊已經(jīng)損壞，經(jīng)確認(rèn)驅(qū)動(dòng)電路無(wú)故障后更換新品后一切正常。

　　6　過(guò)載

　　過(guò)載也是變頻器跳動(dòng)比較頻繁的故障之一，平時(shí)看到過(guò)載現(xiàn)象我們其實(shí)首先應(yīng)該分析一下到底是馬達(dá)過(guò)載還是變頻器自身過(guò)載,一般來(lái)講馬達(dá)由于過(guò)載能力較強(qiáng),只要變頻器參數(shù)表的電機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不大會(huì)出現(xiàn)馬達(dá)過(guò)載.而變頻器本身由于過(guò)載能力較差很容易出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警.我們可以檢測(cè)變頻器輸出電壓。

　　7　開(kāi)關(guān)電源損壞

　　這是眾多變頻器最常見(jiàn)的故障，通常是由于開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載發(fā)生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)電源的輸出，同時(shí)UC2844還帶有電流檢測(cè)，電壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無(wú)顯示，控制端子無(wú)電壓，DC12V,24V風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)我們首先應(yīng)該考慮是否開(kāi)關(guān)電源損壞了。

　　8　SC故障

　　SC故障是安川變頻器較常見(jiàn)的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報(bào)警的原因之一。此外驅(qū)動(dòng)電路損壞也容易導(dǎo)致SC故障報(bào)警。安川在驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)上，上橋使用了驅(qū)動(dòng)光耦PC923，這是專(zhuān)用于驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅(qū)動(dòng)電路則是采用了光耦PC929，這是一款內(nèi)部帶有放大電路，及檢測(cè)電路的光耦。此外電機(jī)抖動(dòng)，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無(wú)電壓輸出，這些現(xiàn)象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負(fù)載發(fā)生故障而導(dǎo)致IGBT模塊的損壞如負(fù)載發(fā)生短路，堵轉(zhuǎn)等。其次驅(qū)動(dòng)電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)波形失真，或驅(qū)動(dòng)電壓波動(dòng)太大而導(dǎo)致IGBT損壞,從而導(dǎo)致SC故障報(bào)警。

　　9　GF—接地故障

　　接地故障也是平時(shí)會(huì)碰到的故障，在排除電機(jī)接地存在問(wèn)題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環(huán)境因數(shù)的影響，工作點(diǎn)很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致GF報(bào)警。

　　10　限流運(yùn)行

　　在平時(shí)運(yùn)行中我們可能會(huì)碰到變頻器提示電流極限。對(duì)于一般的變頻器在限流報(bào)警出現(xiàn)時(shí)不能正常平滑的工作，電壓（頻率）首先要降下來(lái)，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓（頻率）會(huì)再次上升，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。丹佛斯變頻器采用內(nèi)部斜率控制，在不超過(guò)預(yù)定限流值的情況下尋找工作點(diǎn)，并控制電機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行在工作點(diǎn)，并將警告信號(hào)反饋客戶(hù)，依據(jù)警告信息我們?cè)偃z查負(fù)載和電機(jī)是否有問(wèn)題。