变频器论文

今天小编为大家推荐《变频器论文(精选5篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!摘要：随着石油行业的快速发展，钻井设备的更新。变频技术的应用，把我这几年对使用电动动设备的认识作下总结。

第一篇：变频器论文

变频器应用研究

[摘 要] 文章简述变频器工作原理及相关性能，对变频器应用中的注意事项以及如何根据负载的性质来选用变频器进行论述。

[关键词] 变频器;负载性质

[作者简介] 晁亚东，河南安阳钢铁公司销售公司设备科助理工程师，研究方向：冶金自动化，河南 安阳，455004;杜奇超，河南安阳钢铁公司第一炼轧厂电气科高级工程师，研究方向：冶金自动化，河南 安阳，455004;晁代坤，河南安阳钢铁公司技术中心工程师，研究方向：冶金自动化，河南 安阳，455004

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异步电动机是现代化生产的主要传动设备，对于在工业应用中占比例很高的风机泵类负载来说，其轴功率基本恒定不变，通常情况下要通过安装在流体管路上的机械挡板或控制阀的开口度来实现相应介质的流量压力调节，这样一来就会出现电机的输出功率虽然很大，但是实际的介质流量却很小，将带来较大的不合理用能，经济效果极差。随着20世纪80年代德国人发明的矢量控制技术的日益完善及其在变频调速领域的成功应用，采用变频调速技术对传统运行的恒速三相异步电动机进行控制改进就成了许多行业合理用能、降低生产成本、提高设备运转效率的技术手段。

一、电机调速原理

三相异步电机的转速公式：n=60 f(1-s)/p (1) 式中 n——电机的转速; f——电源频率; s——电动机转差率; p——电动机极对数。 由式(1)可知，要改变转速n有三种方式：变极调速，只能实现有级调速，电机结构比较复杂，只有需要简单调速的场合才应用;变转差率调速，这一方法对于绕线异步电机，比较合适，因为可以通过电机转子的滑环接入适当的电动势，从而实现在一定范围内的速度调节;变频率调速，因转速n与电源频率f成正比，不同的频率f即对应不同的转速，频率f在一定范围改变时，电动机就能获得相应范围转速变化。

二、变频调速

变频调速技术就是通过一套特殊的装置改变工频(我国为50Hz)电源的频率，而这一变频电源加在电机定子绕组后，在定转子间的气隙中就能产生转速可变的旋转磁场，通过电磁感应，在转子回路出现感应电流，这一电流与旋转磁场相互作用，产生可变的转矩，从而实现对电机的速度调节，这个特殊装置就是变频器。变频器在结构上分为：交—直—交型、交—交型。交—交型变频器通常用在低速大容量的传动系统，而对于中小容量且高速的传动系统一般采用交—直—交型的通用变频器。交—直—交型变频器的工作原理是将50Hz交流电通过大功率的二极管整流器转换成直流电，该直流电加在由大电容或大电感组成的直流环节上起到滤波、直流储能和缓冲无功的作用，通过了中间环节的稳恒直流电，再供给大功率开关管IGBT组成的逆变桥式电路，这一逆变电路就能把稳恒直流电变换成为电压频率可以变化的交流电，加载到电动机定子绕组。

三、变频器的选择

1. 变频器类型选择根据功能不同变频器可分为三种类型：普通功能型U/f控制变频器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器、矢量控制高性能变频器，要根据负载的要求来进行合理选择。

(1)风机、泵类负载，低速下负载转矩较小，通常可以选择普通功能型。

(2)恒转矩类负载，对于传送带、提升机、搅拌机等为了实现宽范围的转速调节，往往需要增加变频器输出电压来提高深幅调速时的电机驱动转矩，具有转矩提升能力的变频器就能取得理想的控制效果，大部分厂家提供的通用型高性能变频器都具备低频转矩提升和机械性能上的“挖土机”特性，传动系统鲁棒性好等特点，从实际运行效果看，这种变频器的性价比还是相当令人满意的。

(3)对于轧钢、造纸这一类对动态性能要求较高的负载，原来多采用直流传动，当前，矢量控制型变频器已经通用化，加之笼型电动机具有坚固耐用、维护量小、价格便宜等优点，对于要求控制精度高、动态响应快的负载，采用矢量控制高性能型通用变频器是一种很好的控制方案。

2. 变频器外围设备选择选用外围设备通常是为了改善变频器的应用性能，对整个传动链的执行器和负载进行保护，同时减小变频电源的高次谐波对电网和其他电气设备的影响。

(1)电源变压器电源变压器用于将高压电源变换到通用变频器所需的电压等级，比如200V量级 400V量级，变压器容量的参考值通常取变频器额定容量的130%左右。

(2)受电侧负荷开关用于变频器主回路交流电的接通和关断，当系统出现过流短路和三相不平衡时能瞬时切断电源，将事故限制在较小的范围。大多数况下采用自动空气开关，当对保护时间有严格要求的场合需要采用快速熔断器进行保护。

(3)电磁接触器用于电源的开闭，在变频器保护动作时切断电源。对于电网停电后复电，可以防止自动再投入，以保护人身和设备安全。

(4)交流电抗器用于输入的交流电抗器主要抑制变频器输入侧的谐波电流，提高整个电气系统的实际功率因数，通常以采用为好。 输出电抗器用于改善变频器输出电流的波形，减少电动机的噪声，一般情况下采用。

(5)制动单元及电阻用于吸收负载制动时产生的电能，对于行车提升机等位能性负载下放时，实现再生发电运行，可以做到能源的合理利用。

四、结 语

随着变频器的控制功能的日益完善，相信今后变频器在现代化生产中必将发挥越来越重要的作用，会得到更加广泛的应用。

作者：晁亚东　杜奇超　晁代坤

第二篇：以富士变频器为例分析变频器低频运行问题解决方案

摘 要变频器低频运行是一种普遍存在的现象,且在此状态下运行性能不够理想,并表现出电机过热、噪声过大等外在表现,影响品质指标,本文针对此问题进行了变频器低频特性的分析,并提出优化策略,并以富士变频器为例进行说明。

关键词变频器;低频运行;解决方案

变频器(Variable-frequency Drive),是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。

变频器在家电产品中应用广泛。主要应用于家电产品的电机,例如空调等。

1变频器低频特性分析

在生活中,我们也时常发现变频器运行在低频区域时,其性能也会受到影响。主要表现为低频启动时启动转矩減小,造成系统启动困难甚至无法启动。还会引起电动机发热,噪声加大,电动机抖动等现象。

2变频器低频运行中优化策略

目前,针对于变频器低频运转中出现的问题,主要有以下几种优化策略:1)启动转距的提升; 2)革新低频转距脉动; 3)圆周PWM方法降低转距脉动。

3以富士G7.G9.变频器低频输出抖动分析为例

富士变频器全称为“富士交流变频调速器”,主要用于三相异步交流电机,用于控制和调节电机速度。当电机的工作电流频率低于50Hz的时候,会节省电能,因此变频器是国家号召提倡推广的节能产品之一。

富士变频器采用转矩矢量控制,改善驱动控制性能“矢量控制”是迄今所知的感应电动机最好的高性能控制方法。富士电机新开发的转矩矢量控制是将“矢量控制”概念应用于通用电机的一种控制方式,即在各种运行条件下,为了使电机能最大限度地输出转矩,对应负载状态计算转矩,最适当地控制电压、电流矢量。结果,确立了“高性能转矩计算功能”,特别是大大提高了低速领域的计算精度和速度。随着节能的普及和工业自动化的推广,变频器的使用越来越多,每年在中国有上百亿的销售额。富士变频器是世界知名的变频器之一,由富士电机株式会社生产,在世界各地占有率比较高。

以下是一个有关富士变频器的故障描述:富士变频器在低频启动时震动大,有时电机左右摆动,转不起来。到一个稳定的频率时,测量输出电压三相之间不平衡(用指针表测量),而且相同两相之间在两表笔对掉后所测得的结果也不一样,有的相差50伏。

当富士G7.G9.变频器发生抖动时,首先要弄清楚发生问题的原因,如果是电机的问题就只有换电机。如果电机本身没有问题,只是低频运行时震动,输出电压不平衡。可以参照以下参数:

选择电压跳线 400/415V

初始化

A1-03 =2220

按MENU选择“高级程序模式”ADV

A1-00=7 语言选择 7 代表汉语

A1-01=1 用户选择参数(仅可设定/查看A2-01~32所设定的参数)

A1-02=2 无PG的矢量控制

运行模式选择:

b1-01=1 控制回路端子(模拟量输入)模拟量

b1-02=1 控制回路端子(顺控输入)开关量

b1-05=0/2 设定输入了不足最低输出频率(E1-09)的频率指令时的运行方法

=0 按照频率指令运行(E1-09为无效)

=2 按E1-9 运行(输出E1-9 的设定频率)

b1-08=0 程序模式不能运行

调整:C

C1-01=10S 频率从0 %升到100%所需时间 QUICK模式(30S)

C1-02=10S 频率从100%降到0%所需时间(30S)

C2 初始圆弧(S特性)可选

D指令:

d2-01=100% 频率上限

d2-02=10% 频率下限(与H3-03设定一致)

E 电机参数:

E1-01=400 输入电压设定

E1-04=50.0 最高输出频率

E1-5=380/400V 最高输出电压

H 端子功能选择(H1 输入端子 H2 输出端子 H3 模拟量输入 H4 多功能模拟量输出)

H1-01=24 端子S3功能选择 (外部安全回路)

H1-03=F 无用 S5功能选择(减速)

H2-01=5 M1 M2 功能选择(抱闸)要设定L4-01(抱闸临界频率)

L4-01=3~10HZ观察U1-83峰值电流(1HZ)

H3-01=0 频率指令端子A1信号电平选择 0代表0~+10伏

H3-02=100% 端子A1输入增益

H3-03=0% 端子A1 输入偏置

H4-01=2 端子FM监视选择 H4-01=2表示监视U1-02(输出频率)

H4-02=0~100% 端子FM增益(1)

H4-04=3 端子AM监视选择 H4-04=3表示监视U1-03(输出电流)

H4-05=0~100% 端子AM增益(0.5)

L保护功能

L3-04=3减速中防止失速有效(带制动电阻)

L7-01=120% 正转电动转矩极限

L7-02=-120% 反转电动转矩极限

L6-01=4 运行中常时过转矩检出/检出时切断输出(保护动作)(0)

L6-02=120% 与L7-01设定一致

L6-03=5S 过转矩/转速不足检出的检出时间(0.1S)

自学习 按MENU键选择 A TUNE 自学习模式 按DATA/ENTER 进入自学习模式

T1-00=1 电机选择

T1-01=0 旋转型自学习

T1-02= ? 电机的额定输出功率(单位为Kw )

T1-03=?V 电机额定电压

T1-04=?A 电机额定电流

T1-05=?HZ 电机额定频率

TI-06=? 电机的极数

T1-07=?电机的额定转速

参考文献

[1]韩维东.变频器低频特性分析[J].煤炭技术,2008,27(9):38-39.

[2]梳棉机给棉变频器低频特性分析及改善措施[J].国际纺织导报,2008,6:23-24,26.

作者简介

赵新胜(1978-),男,汉族,陕西西安人,中国石油长庆油田第一采气厂信息自控中心,硕士研究生,主要研究方向计算机自动化控制。

作者：赵新胜,李文国

第三篇：变频器工作原理

摘要：随着石油行业的快速发展，钻井设备的更新。变频技术的应用，把我这几年对使用电动动设备的认识作下总结。

关键词：基本概念;原理;使用

1、基本概念

(1)VVVF改变电压、改变频率

(2)CVCP恒电压、恒频率

各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz(50Hz)或100V/60Hz(50Hz)。为了产生可变的电压和频率，首先要把三相或单相交流电变换为直流电(DC)。然后再把直流电(DC)变换为三相或单相交流电(AC)，我们把实现这种转换的装置称为“变频器”(inverter)。

变频器也可用于家电产品，(例如空调等)，用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。

2.电机的旋转速度为什么能够自由地改变

(1)r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm。例如：4极电机60Hz1800(r/min)，4极电机50Hz1500(r/min)，电机的旋转速度同频率成比例。n=60f/p，n：同步速度，f：电源频率，P：电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。

3.关于教热的网题

如果要正确的使用变频器，必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升，使用寿命随温度升高而呈指数的下降。在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的，变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。

通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少，可以用以下公式估算：发热量的近似值=变频器容量(KW)×55[W]在这里，如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150%*60s)如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器，并且也在柜子里面，这是发热量会更大一些.电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算：变频器容量(KW)×60[W]因为各变频器厂的硬件都差不多，所以上式可以针对各种品牌的产品。注意：如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大，因此最好安装位置最好和变频器隔离开，如装在柜子上面或旁边等。那么怎样才能降低控制柜内的发热量呢?当变频器安装在控制柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当的地增加机柜的尺寸。因此要是控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要是机柜中产生的热量值尽可能的减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器不问放到控制机柜的外面将会使变频器由70%的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器由很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离半把本体和散热器隔开，式散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差，一般功率进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。

另外，散热问题还要注意以下两个问题：

(1)在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变颓器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大，所以也要看具体应用。比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。(2)开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT. IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。因此开关频率高时自然变频器的發热量就变大了。有的厂家宜格降低开关频率可以扩容，就是这个道理，

4、矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的?

(1)转矩提升;此功能增加变频器的输出电压，以使点击的输出转矩和电压的平方成正比的关系增加，从而改善电机的输出转矩。改善点击低速输出转矩不足的技术，使用“矢量控制”，可以使电机在低速，如(无转速传感器时)1Hz时的输出转矩可以到到点击在50Hz供电输出的转矩(最大约为额定转矩的150%)。对于常规的V/F控制电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压下降。变频器的这个功能叫做“转矩提升”，“失量控制”可以通过电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。

5、变频器制动的有关问题

(1)制动的概念：指电能从电机侧流到变频器侧(或供电电源侧)，这时电机的转速高于同步转速，负载的能量分为动能和势能，动能(由速度和重量响定其大小)随着物体的运动而累积，当动能减为零时，该事物就处于停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程。由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载，在下降时，能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧进行制动，这种操作方法被称作“再生制动”，而该方法可应用于变顿器制动，在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”。在实际中，这种应用需要”能量回馈单元“选件.

(2)怎样提高制动能力?

为了用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻，为了改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决间题。请选用”制动电阻”、“制动单元”或”功率再生变换器“等选件来改善变频器的制动效果。

我们经常听到下面的说法： “电机在工频电源供电时时，电机的起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些”。 如果用大的电压和频率起动电机例如使用工频电网直接供电，就会产生一个大的起动冲击，而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值。所以变频器驱动的电机起动电流要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减些，减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。当变频器调速到大于60Hz频率时，电机的输出转矩将降低。通常的电机是按50Hz(60Hz)电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于60Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。

作者：任永恒

第四篇：高压变频器日常维护

【摘要】针对高压变频器在实际工业生产应用中的广泛应用，本论文对高压变频器的日常维护进行了深入探讨，首先简单分析介绍了高压变频器的内部结构组成和基本工作原理，在此基础上分析了高压变频器常见的故障及其原因，有针对性的分析了高压变频器在运行期间、停机期间的维护建议，并从日常维护和故障检修措施角度给出了具体的高压变频器的维护建议与执行措施，对于进一步提高高压变频器的日常维护和故障处理应用水平具有很好的指导借鉴意义。

【关键词】高压;变频器;故障诊断;日常维护

1.引言

随着电力电子技术的发展，现在对于电压、电源的控制要求也越来越高，相配套的高压或者低压变频器的结构越来越复杂，对于高压变频器而言，要保证其正常稳定可靠运行，必须要对高压变频器实施日常维护，同时要对日常发生的一些常见故障进行简单的故障诊断和故障处理，只有这样，才能够实现高压变频器服役寿命的最大化。

本论文主要结合目前主流的高压变频器的内部结构，对其进行详细的分析，给出常见的故障类型及其原因分析，并对日常维护给出具体的建议与措施，从而能够实现对高压变频器的有效维护和保养，延长其服役寿命，并以此和广大同行分享。

2.高压变频器概述

2.1 高压变频器结构

高压变频器是近几年逐渐发展起来的一种应用十分广泛的变频器，它和过去传统的采用液力耦合方式或者串级调速实现的电机调速方式是一样的，只是采用改变电机运行电源频率实现对电机调速的目的。目前，高压变频器不管是通用的还是专用的，其内部的结构都是相通的，主要包括三个部分：一是主电路接线端，包括接工频电网的输入端(R、S、T)，接电动机的频率、电压连续可调的输出端(U、V、W);二是控制端子，包括外部信号控制端子、变频器工作状态指示端子、变频器与微机或其他变频器的通信接口;三是操作面板，包括液晶显示屏和键盘。

通用变频器由主电路和控制电路组成，其中，给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分称为主电路，主电路包括整流器、中间直流环节(又称平波回路)和逆变器等。

2.2 高压变频器工作原理

高压变频器内部主要是由整流器、逆变器、中间直流环节和控制电路等构成。高压变频器主要是通过改变电流的高压与低压的状态，从而改变电源频率达到电机调速的目的。因此，具体来说，高压变频器的工作原理可以按照其结构构成部件的工作原理来理解：

(1)整流器

电网侧的变流器为整流器，它的作用是把工频电源变换成直流电源。三相交流电源一般需经过压敏电阻网络引入到整流桥的输入端。压敏电阻网络的作用是吸收交流电网浪涌过电压，从而避免浪涌侵入，导致过电压而损坏变频器。

(2)逆变器

逆变器的作用与整流器相反，逆变器的主要作用是为了将直流功率转换为所需要的交流功率，通畅逆变器安置在负载侧;逆变器最常见的形式就是采用6个半导体开关器件组建成三相桥式逆变电路，从而完成从直流到交流的逆变过程。

(3)中间直流环节(平波回路)

中间直流环节，也称平波回路，其主要作用是使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用;通过开关电源为各个控制线路供电;同时，可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。

(4)控制电路

控制电路主要是将变频器在整流、逆变及中间直流储能环节上的各种电压、电流信号传输给相应的整理器、逆变器、微机处理器以及其他电路部件等，通过对这些电气信号的采集、检测与控制，实现电路的开关作用或者对交流直流电压电流转换的控制作用，并能够依据这些控制信号实现对变频器的状态监测，从而提供故障诊断和保护的数据依据。

3.高压变频器日常维护建议与措施

3.1 常见故障分析

高压变频器在运行过程中，对于一些常见的故障是有必要掌握的，以便进行简单故障的快速排除。对于高压变频器而言，其常见的故障主要有以下几类：

(1)通电开机后不响应

高压变频器由于内部电压经过多重断路器、变频线圈，因此结构相对较为复杂，很容易引起一些无法察觉的细微故障，而通电后开机不响应就是最常见的故障之一。造成这类故障的主要原因是插头松动或者熔断丝烧坏，如果插头和熔断丝都没有问题，则需要进行细致检查，检查有无碰锡、碰线或者细小金属颗粒落在电源进线之间造成短路或者断路，同时还需要检查线路板是否有灰尘、水滴等常见故障导火索。

(2)变频器无法带负载启动

高压变频器空载工作时一切正常，但是一旦带负载则无法启动，造成这类故障的主要原因是由于采用了恒转矩负载启动方式，因此对变频器启动的加减速时间的设定是否有误，通畅选取合理的加减速时间即可解决这个故障。

(3)变频器功率已经上升，但是电机转速仍然很低

高压变频器启动后功率上升很快，但是电机输出转速很低，导致系统无法高速工作，通畅这是由于频率增益设定不合理导致的，只要适当改变频率增益即可排除故障。

(4)变频器重载过流

高压变频器往往在运行期间，负载突然加重，导致电机转速急剧下降，电流急剧增加，最终烧毁电机，损坏变频器。造成这一故障的原因主要是电机本身存在电气故障，如果确认电机不存在电气故障，则需要对电机与变频器之间的传动比进行修正，适当增大传动比，能够有效的提高变频器带重负载的能力，从而避免了出现变频器重载过流故障的出现。

(5)过电压停机故障

高压变频器在运行过程中，其直流母线上承载的电压最大，因此一旦此处的电压保护器损坏，则整个高压变频器就容易引起故障。要避免变频器由于过电压而发生停机故障，就要确保在直流母线上的过压保护器的正常工作，这可以通过并联反向钳位二极管实施保護，或者采用电容防击穿实现对过电压的保护。

3.2 日常维护建议与措施

(1)运行维护

高压变频器在运行期间，不仅需要记录各项仪器仪表的参数，同时也要对变频器进行简单的运行维护，主要可以从下面几个方面实施：

①严格控制变频器单元柜出风口的温度

高压变频器在运行期间，单元柜出风口的温度会很高，同时引起周围环境温度的升高。为了保持变频器的稳定可靠运行，单元柜出风口的温度要进行合理的控制与降温措施，例如可以采用风冷或者空调制冷，也可以采用水冷，或者根据控制电气对象的运行规律做周期性的停机休整，从而实现对变频器运行期间的维护。

②保证变频器运行环境的通风

变频器运行会引起周围环境温度的升高，而且线圈温度升高后如果得不到及时的散热或者冷却，容易引发事故，为此，必须要保证变频器运行环境的通风，将变频器运行的现场环境打扫干净，清理防尘滤网，必要时可以采用其他辅助散热降温措施。

(2)停机维护

高压变频器每运行一段周期之后，就需要停机休整，在停机期间对变频器进行有效的维护与故障排除。首先，在停机期间可以检查变频器的所有电气连接，检查插头是否松动，开关是否能够正常合闸等;其次，在停机期间可以检查变频器地线的可靠性，借助于电气检测设备实现对等电位连接、电气螺栓虚假连接等情况的复查;最后，停机期间，应当对单元柜内部进行通风、吸尘清理以及相关电气部件的检查，发现故障应当选择维修或者更换相应电气部件，从而提高变频器运行期间的稳定性和可靠性。

(3)日常维护

要保证高压变频器的正常工作，将其服役寿命实现最大化，除了要对高压变频器进行有效的运行维护和停机维护之外，还必须要对高压变频器进行有效的日常维护和简单的故障诊断。对于高压变频器的日常维护，其目的主要是为了降低故障的发生概率，将一些常见的故障扼杀在萌芽状态中，因此，对于高压变频器日常维护，主要从以下几个方面入手实施：

①定期清洗防尘滤网

变频器柜门防尘滤网容易积累灰尘，一旦发生堵塞，会导致冷却风路不通畅，进而引起变频器内部线圈温度急剧升高，容易引起停机甚至是引发安全事故。因此对于高压变频器的日常维护，最为重要的一条就是要对防尘滤网定期进行清洗，以保障变频器冷却风路的畅通，实现稳定可靠的风冷。

②定期检查电气连接螺栓

变频器长时间运行之后，由于长期工作在震动工况条件下，因此电气连接螺栓会发生松动以及虚假连接的情况，因此最好每隔一段时间，就对变频器进行一次全面细致的电气连接螺栓检查。

③实时监控线圈温度

高压变频器正常运行时，一次绕组侧和二次绕组侧的线圈的温度应该是在一定范围内的，如果线圈温度异常升高，则表明变频器内部发生故障，因此需要对变频器的线圈温度进行实时监控。对高压变频器进行日常维护的一个重要方面就是记录变频器线圈的温度，同时还要对变频器运行的环境温度进行检测，确保变频器正常运行的环境温度不高于40℃。

(4)日常维修措施与建议

当需要对高压变频器进行检修与维护时，必须要根据不同类型的检修任务和故障实施有针对性的日常维护检修，具体来说，可以从以下几个方面着手实施：

①维护检修时，必须要遵守高压电气设备操作规程，戴绝缘手套，穿绝缘鞋，戴安全眼镜，检修维护时必须有旁人在现场进行协调与调度，以防发生事故。

②对高压变频器进行内部部件检测时要十分小心，避免由于检测仪器接线端子和变频器内部电气部件发生短接或者引线接触而发生短路事故，严重时可引发变频器烧毁事故。

③禁止在柜门打开的情况下运行变频器或者对变频器上电。

④当变频器发生故障需要检修时，尽量采用更换电气部件的方式实现故障检修与排除，但是必须要保证更换的电气部件的规格型号与原电气部件要完全一致。

⑤变频器的功率单元属于特殊精密仪器，对功率单元进行维护操作应交相关厂家进行，避免由于误操作而损坏的变频器心脏这一核心精密仪器。当需要对变频功率单元进行更换时，要确保更换在停机五分钟之后进行，避免由于瞬时断电而造成更换的功率单元的损坏。

4.结语

高压变频器已经越来越广泛的应用于工业生产生活的各个方面，对于保障工业生产和生活具有重要的影响。高压变频器一旦发生故障，对于电力系统供应、工业生产和生活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。当然，高压变频器内部的结构很复杂，很多故障类型和日常维护方案本论文限于字数无法一一涉及，因此更多的故障诊断和日常维护方面的技术问题有待于广大电力工作者的共同努力，才能够最终实现高压变频器的有效维护和管理。

参考文献

[1]2008年中国高压变频器市场研究报告[J].变频器世界,2008.

[2]刘锋.高压变频器在坑口电厂风机节能中的应用[J].电工技术,2008(10):39-40.

[3]熊德安.浅谈高压变频器操作及日常维护工作要点[J].中小企业管理与科技,2012(1):9-10.

[4]罗毅.火力發电厂高压变频器的运行与维护[J].重庆电力高等专科学校学报,2011(6):42-43.

[5]倪玮琳.高压变频器在大型火力发电厂的应用与维护[J].自动化应用,2011(7):77-78.

作者：云宇力

第五篇：变频器谐波对策

摘 要：变频器谐波干扰问题越来越影响我们自动化生产过程，为此我们需分析变频器谐波成分产生的原因，了解其危害，了解其谐波传播途径从而根据传播特性制定出抑制变频器谐波方法，进而保证现代化工业生产顺利进行。

关键词：变频器;谐波;干扰;预防

引言

随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术的日新月异，变频器和 PLC及现场总线在现代工业领域特别是烟草行业运用越来越广泛，但变频器电流谐波及高频电磁辐射的影响对控制回路特别是对现场总线的干扰应引起我们的高度重视，若处理不当，会影响我们的自动化生产。不知你发现了没有?有时网络掉线，查又查不出什么原因，后来又莫名其妙的会好，通过查阅一些资料，我总结了一些处理方法，现就这个问题与大家共同探讨。

一、变频器谐波成分的产生

变频器是一个干扰源：变频器干扰其它设备的根本原因是因为其输入和输出电流中含有高次谐波成分的原由。

1.變频器的输入电流

变频器的输入电流产生谐波分析：变频器的三相整流桥的输入电路如图1具有以下特点;因其输出侧是较高的直流电压。以交流侧线电压为380V为例，输出侧直流电压的平均值为513V。输入侧的电压瞬时值只有在超过直流电压之时，才有可能出现电流。显然输入电流是非正弦波如图2。其频谱分析的结果如图3所示。可以看出其5次谐波和7次谐波的成分是非常高的。这些高次谐波电流除影响其它设备形成干扰外，还对功率因数有影响。

由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的倍数，为5，7，11，13，17，19，23，25，29，31，35，37，41，43，49，…

谐波的次数越高，幅值越小。任何高次谐波电流都是无功电流，以5次谐波为例分析每半个周期内“+”与“-”的瞬时功率之和正好相等，平均功率为0，因此电流中含有高次谐波成分时平均功率时比较低的，引起其减少的因子称为畸变因子，其倒数即为畸变率(THDI)。

2. 变频器的输出电压

决大多数逆变器都采用SPWM调制方式。其中正弦波是调制波，三角波是载波且是双极性的。输出电压为占空比按正弦规律分布高频脉冲矩形波如图4。这样的高频电压波可能对其它设备形成干扰。

3. 变频器的输出电流

尽管变频器输出电压是一系列的脉冲构成但由于电动机定子绕组的电感性质，故通入电动机的定子电流十分接近于正弦波。但输出电流中与载波频率相等的谐波分量仍是较大。

二、谐波的危害

1、电流谐波产生的功率损耗和干扰。

2、电源的电压畸变(电压谐波)。

3、功率因数的降低：输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步”，相移角基本为零，而相移系数Cosφ=1。考虑因电流比电压滞后引起的平均功率减少功率因数为Cosφ。

4、对地漏电流产生的危害。

5、电磁感应和电磁辐射引起周围敏感设备的干扰，特别是对通讯设备，弱电控制线路，现场总线设备等的干扰。

三、谐波传布途径及谐波抑制方法

1.电路耦合引起的干扰

(1)传播途径

① 通过电源网络传播 这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变。

② 通过对地漏电流传播 这是变频器输出干扰信号的主要传播方式。由于输出线路与地线之间存在着分布电容，变频器输出的高频脉冲电压通过分布电容流向大地的漏电流是比较可观的。漏电流又通过地线传播到其它设备。

(2)抑制方法

① 电源隔离 对于一些耗电量较小的仪器设备可通过隔离变压器和电网进行隔离，以防止窜入电网的干扰信号进入仪器。

隔离变压器是原、副方变比为1：1的变压器，但在原、副方绕组之间采取了良好的隔离措施。为了加强隔离效果，在变压器的原、副方电路中，还可以加接一些滤波器件如电容器等。

② 接入电抗器 接入电抗器不仅可以削弱谐波电流和电源电压不平衡，还可提高功率因数。电抗器分交流电抗器和直流电抗器。交流电抗器提高功率因数至0.75～0.85，直流电抗器提高功率因数至0.9以上

(a)可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧的直流电抗器。

(b)同一电源网络中，有多台变频器或有大容量晶闸管设备时变频器应接入交流电抗器 ，这是因为变频器或有大容量晶闸管都是干扰源，可引起网络的电压波形将发生畸变，它们之间相互干扰或干扰其它设备。

(c)变频器容量不足供电变压器容量的1/10时，应接入交流电抗器。这是因为当变压器的容量相对较小时，变压器二次测绕组的电抗能够起到交流电抗器的作用。

(d)为获得等值的谐波抑制效果，加在直流侧的直流电抗器的电感值大致应等于交流测的交流电抗器的电感值的2倍。

③ 采用12脉冲波或18脉冲波

采用一个具有两组二次绕组的三相变压器，以组接成星形，另一组接成三角形如图5。则该两组二次绕组输出电压间的相位将互差30°，将该两个整流桥的输出侧并联，则并联后的电压波形具有12个脉波，结果会使直流电压明显的平稳，同时其输入电流的波形明显得以改善。

有关资料表明：6脉冲波整流时，电流失真率达88%;接入直流电抗器时，电流失真率达40%;12脉冲波整流时，电流失真率只有12%。

2.感应耦合引起的干扰

当变频器的输入电路或输出电路与其它设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其它设备中去

(1)传播途径

① 电磁感应方式 这是电流干扰信号的主要传播途径。由于变频器的输入输出电流中的谐波成分要产生高频磁场，该磁场的磁力线穿过其它设备的控制线路而产生感应干扰电流。

② 静电感应方式 这是电压干扰信号的主要传播途径。是变频器输出的高频电压波通过线路的分布电容传播给其它设备的控制电路。

(2)抑制方法

①合理布线 合理布线能够在相当大程度上消弱干扰信号，布线时应遵循以下原则：

(a)远离原则 干扰信号的大小与控制线和干扰源之间的距离平方成反比，因此现场总线等信号线应尽可能的远离变频器的输入、输出线。

(b)不平行原则 现场总线等信号线与变频器的输入输出线之間越平行互感较大，分布电容也越大，电磁感应和静电感应的干扰也越大，因此它们之间交叉时应垂直交叉。

(c)相绞原则 两根信号线相绞，能有效抑制差模干扰。这是因为两个相邻绞距中，通过电磁感应产生的干扰电流的方向是相反的。绞距越小效果越好。

② 采用屏蔽线 为防止外来的干扰信号窜入控制电路，控制电路应采用屏蔽线。当控制线和变频器相接时只需将屏蔽层其中的一端接到变频器的信号公共端即可。切忌切不可两端都接。若变频器的动力电缆带屏蔽层时两端都应接地。

3.电磁辐射引起的干扰

(1)传播途径

频率很高的谐波分量具有向空中辐射的电磁波的能力，从而对其它设备干扰。尤其对于通信设备的干扰更为严重。

(2)抑制方法

① 接入电抗器

(a)输入电抗器 可使输入电流的波形大为改善，可显著提高功率因数外。也非常有效的削弱输入电流中的高次谐波电流分量引起的电磁辐射的干扰。

(b)输出电抗器 变频器的输出侧一般不接电抗器，但接入输出电抗器可十分有效的削弱输出电流中的谐波成分。

② 正确接地 接地主要目的是安全，但的也具有把高频干扰信号引大地的功能。应注意以下几点。

(a) 接地线应尽量粗一些，接地点尽量靠近变频器。

(b)接地线应尽量远离电源。

(c)变频器所用接地线必须和其它设备接地线分开。

(d)变频器接地端子不能和电源的“零线”相接。

③ 接入滤波器

滤波器主要用于以滤波器主要用于抑制具有辐射能力的频率很高的谐波电流，窜接在变频器的输入和输出电路中如图6。滤波器有高频线圈和电容起组成。必须注意的是变频器输出侧的滤波器中，其电容器只能接在电动机侧，且应串入电阻，以防止逆变管因电容的充、放电而受到冲击。

无源滤波器可以将THDI降低到 16% 至10%的水准，而且，如果与电抗器结合使用的话，可以降低到5%。

这种方案从0.75kW到 500/630kW的变频器都可以适用。

④ 降低载波频率

变频器输出侧谐波电流的辐射能力、电磁感应和静电感应能力都和载波频率有关。适当降低载波频率对抑制干扰是有利的。

参考文献

1.变频器应用教程 张燕宾 编著 机械工业出版社 ISBN 978-7-111-2030-0.

2. 施奈德变频器ATV71说明书.

作者：薛敏