1 引言
進入21世紀(jì)來,，隨著國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟和提高,，變頻器由于調(diào)速范圍寬,、精度高,、穩(wěn)定性高、電機調(diào)速特性硬,、節(jié)能效果顯著等特點,，已取代了傳統(tǒng)的直流調(diào)速及液力耦合、液阻和電磁等調(diào)速成設(shè)備,，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè),。其中變頻器的安裝、調(diào)試,、維護以及故障處理問題,，困擾了許多變頻器代理商、電氣工程師,、直接用戶,。為了便于讀者理解和具有可操作性，結(jié)合本人的工作實踐,，以某品牌變頻器為例,，對變頻器及其電動機系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、故障分析與處理,、保養(yǎng)與維護等積累的經(jīng)驗與同行分享,。
2 變頻器的調(diào)試及注意事項
2.1調(diào)試前的注意事項
?。?） 掌握和熟悉面板操作鍵
變頻器都有操作面板，品牌不同,，功能大同小異,。舉例變頻器操作面板由四位led數(shù)碼管監(jiān)視器、發(fā)光二板管指示燈,、操作按鍵組成。如圖1所示,。
操作按鍵有：運行鍵（run）,、停止/復(fù)位鍵（stop/reset）、編程鍵（prg）,、退出鍵（esc）,、多功能鍵（m）、移位鍵（》》）,、正反轉(zhuǎn)鍵（fwd/rev）等七個鍵,，以及一個電位器旋鈕組成。在開始調(diào)試前,，現(xiàn)場人員首先要結(jié)合操作手冊,，掌握和熟悉變頻器操作面板各功能鍵的作用。
?。?） 通電前檢查
變頻器調(diào)試前首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊,，特別要看是否有新的內(nèi)容增加和注意事項；
對照技術(shù)手冊,，檢查它的輸入,、輸出端是否符合技術(shù)手冊要求；
檢查接線是否正確和緊固,，絕對不能接錯與互相接反,；
屏蔽線的屏蔽部分是否按照技術(shù)手冊規(guī)定的那樣正確連接。
?。?） 通電檢查與調(diào)試
變頻器在斷電檢查無誤的基礎(chǔ)上,，確立變頻器通電檢查和調(diào)試的內(nèi)容、步驟,。應(yīng)采取 的基本步驟有：
帶電源空載測試,；
帶電機空載運行；
帶負(fù)載試運行,；
與上位機聯(lián)機統(tǒng)調(diào)等,。
2.2 接電源空載試運行
接入三相交流電源后，先按點動鍵（m）試運行,，再按運行鍵（run）運行變頻器到50hz,，用萬用表測量變頻器的三相輸出（u/t1,、v/t2、w/t3）,，相電壓應(yīng)平衡（370v～420v）,；測量直流母線電壓應(yīng)在（500v～600v）。然后按停止鍵（stop/reset）,，待頻率降到0hz時,，再接上電機線。
2.3 帶負(fù)載試運行
?。?） 設(shè)置電機的極數(shù),、額定功率、額定轉(zhuǎn)速,、額定電流,，要綜合考慮變頻器的工作電流；
?。?） 選擇參數(shù)自整定功能的執(zhí)行方式
靜止參數(shù)自整定,，在電機不能脫開負(fù)載的情況下進行參數(shù)自整定；
旋轉(zhuǎn)參數(shù)自整定,，在電機可脫開負(fù)載的情況下進行參數(shù)自整定,；
注：啟動參數(shù)自整定時，請確保電機處于靜止?fàn)顟B(tài),，自整定過程中若出現(xiàn)過流過壓故障,，可適當(dāng)延長加減速時間。
?。?） 設(shè)定變頻器的上限輸出頻率,、下限輸出頻率、基頻,、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性,；
（4） 將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤操作模式,，按手動鍵,、運行鍵、停止鍵,，觀察電機是否反轉(zhuǎn),，是否能正常地啟動、停止,；
?。?） 熟悉變頻器發(fā)生故障時的保護代碼，觀察熱保護繼電器的出廠值,，觀察過載保護的設(shè)定值,，需要時可以進行修改,。
2.4 系統(tǒng)調(diào)試
（1）手動操作變頻器面板的運行,、停止鍵,，觀察電機運行、停止過程以及變頻器的顯示窗口,，看是否有異?，F(xiàn)象。如果有現(xiàn)象,，相應(yīng)的改變預(yù)定參數(shù)后再運行,；
（2）如果啟動,、停止電機過程中變頻器出現(xiàn)過流保護動作，應(yīng)重新設(shè)定加速,、減速時間,。電機在加、減速時的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩,，而變頻器在啟,、制動過程中的頻率變化率是用戶設(shè)定的。若電機轉(zhuǎn)動慣量或電機負(fù)載變化,，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時,，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機失速,，即電機轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào),，從而造成過電流或過電壓。因此,，需要根據(jù)電機轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載合理設(shè)定加,、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào),。
檢查此項設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗選定加,、減速時間進行設(shè)定，若在啟動過程中出現(xiàn)過流,，則可適當(dāng)延長加速時間,；若在制動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時間,。另一方面,，加、減速時間不宜設(shè)定太長,，時間太長將影響生產(chǎn)效率,，特別是頻繁啟動,、制動的場合。
?。?）如果變頻器在限定的時間內(nèi)仍然保護,，應(yīng)改變啟動/停止的運行曲線，從直線改為s形,、u形線或反s形,、反u形線。電機負(fù)載慣性較大時,，應(yīng)該采用更長的啟動停止時間,，并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運行曲線類型。
?。?）如果變頻器仍然存在運行故障,，應(yīng)嘗試增大電流限定的保護值，但是不能取消保護,，應(yīng)留有至少5%-10%的保護余量,，此功能對速度或負(fù)載急劇變化的場合尤其適用。
?。?） 如果變頻器帶動電機在啟動過程中達不到預(yù)設(shè)速度,，可能有兩種情況：
系統(tǒng)發(fā)生機電共振，可以從電機運轉(zhuǎn)的聲音進行判斷,。采用設(shè)置頻率跳躍值的方法,，可以避開共振點。一般變頻器能設(shè)定三級跳躍點,。v/f控制的變頻器驅(qū)動異步電機時,，在某些頻率段，電機的電流,、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩,，嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護使得電機不能正常啟動,，在電機輕載或轉(zhuǎn)動慣量較小時更為嚴(yán)重,。普通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,，在v/f曲線上設(shè)置跨跳點及跨跳寬度,。當(dāng)電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運行,。
電機的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠,，不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設(shè)置不同，在相同的條件下,，帶載能力不同,，也可能因變頻器控制方法不同,，造成電機的帶載能力不同；或因系統(tǒng)的輸出效率不同,，造成帶載能力會有所差異,。對于這種情況，可以增大轉(zhuǎn)矩提升值,。如果達不到,，可用手動轉(zhuǎn)矩提升功能，不要設(shè)定過大,，電機這時的溫升會增加,。如果仍然不行，應(yīng)改用新的控制方法,，比如采用v/f比值恒定的方法,，啟動達不到要求時，改用無速度傳感器矢量控制方法,，它具有更大的轉(zhuǎn)矩輸出能力,。對于風(fēng)機和泵類負(fù)載，應(yīng)減少轉(zhuǎn)矩的曲線值,。
2.5變頻器與上位機進行系統(tǒng)調(diào)試
在自動化系統(tǒng)中,，變頻器與上位機串行通訊的應(yīng)用越來越廣泛,，通過與遠程控制系統(tǒng)的連接,，可以實現(xiàn)：
（1） 變頻器控制參數(shù)的調(diào)整,；
?。?） 變頻器的控制及監(jiān)控；
?。?） 變頻器的故障管理及其故障后重新起動,。
因而，許多用戶在選擇變頻器時,，對變頻器的通訊功能提出了更多嚴(yán)格的要求,，需要變頻器與上位機控制系統(tǒng)、plc控制器,、文本顯示器人機界面和觸摸屏人機界面等設(shè)備實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換,，以保證控制系統(tǒng)功能的完整。
2.6 進行系統(tǒng)調(diào)試的注意事項
?。?）在手動的基本設(shè)定完成后,，如果系統(tǒng)中有上位機，將變頻器的控制線直接與上位機控制線相連,，要考慮并將變頻器的操作模式改為上位機運行命令給定,。根據(jù)上位機系統(tǒng)的需要,，調(diào)定變頻器接收頻率信號端子的量程0-5v或0-10v，以及變頻器對模擬頻率信號采樣的響應(yīng)速度,。如果需要另外的監(jiān)視表頭,，應(yīng)選擇模擬輸出的監(jiān)視量，并調(diào)整變頻器輸出監(jiān)視量端子的量程,。
?。?） 變頻器與上位機聯(lián)機調(diào)試時可能會遇到的問題
上位機給出控制信號后，變頻器不執(zhí)行或不接收指令,；
上位機給出控制信號后,，變頻器能執(zhí)行指令但有誤差或不精確。
原因：有的上位機（如plc）一般輸出的是24v的直流信號,，而變頻器的主控板端子只接收無源信號,，如果直接從plc端子放線到變頻器的主控板端子，變頻器是不會有動作的,，這時應(yīng)考慮外加24v直流繼電器,，輸出一個開關(guān)信號到變頻器的主控板端子，同時也能提高抗干擾能力,。同時檢查變頻器的支持協(xié)議與接口方式是否正確,。
以上是變頻器-交流電動機v/f控制模式的基本調(diào)試過程。系統(tǒng)能否安全可靠運行,，變頻器及帶載的整個安裝調(diào)試過程十分重要,。這里要特別提醒的是，首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊,，對照手冊一一檢查變頻器的硬結(jié)構(gòu),，掌握其特點，然后按以上建議的步驟,，分步調(diào)試,。
3 變頻器的保養(yǎng)和維護
由于變頻器使用環(huán)境的變化，如溫度,、濕度,、煙霧等的影響，以及變頻器內(nèi)部元器件的老化等因素,，可能會導(dǎo)致變頻器發(fā)生各種故障,。因此，在存貯,、使用過程中必須對變頻器進行日常檢查,；為了降低故障發(fā)生率，延長變頻器使用壽命，需要對變頻器進行定期保養(yǎng)與維護,。
3.1 日常維護
系統(tǒng)正常開啟時,，要特別注意有無異常情況，具體如下：
?。?） 電機是否有異常聲音及振動,；
（2） 變頻器及電機發(fā)熱無異常,，無燒焦氣味,；
（3） 工作環(huán)境溫度是否良好,；
?。?） 負(fù)載電流表是否與往常值一樣；
?。?） 變頻器的輸入電流,、輸入電壓在正常工作允許范圍內(nèi)。
?。?） 變頻器的輸出電流,、輸出電壓在額定值范圍內(nèi)，（允許電流短時過載）,。
?。?） 變頻器的冷卻風(fēng)扇是否正常運轉(zhuǎn)，無污垢,、棉絮堵塞風(fēng)道,。
3.2 定期維護
變頻器要定期檢查和保養(yǎng)。變頻器檢查時,，一定要切斷電源,，待監(jiān)視器無顯示及主電路電源指示燈熄滅后,，才能進行檢查,。根據(jù)經(jīng)驗，需定期檢查的項目,、內(nèi)容和對策如下表1所示,。
3.3絕緣測試
變頻器出廠時已經(jīng)進行過絕緣測試工，一般情況盡可能不要再進行絕緣測試工,，如必須測試,，應(yīng)嚴(yán)格按以下步驟進行，否則可能造成變頻器損壞,。
斷開所有控制板電路的連接線,，以防止試驗電壓接入控制電路損壞控制板；先拆下變頻器主回路的接線，再將主回路的端子都短接起來,，具體如下圖2所示,，用dc500v級兆歐表測量它們與接地端子e間的絕緣電阻，兆歐表指示值≥20mω為正常,。
3.4變頻器的故障分析與措施
變頻器常見故障列表如表2,，供現(xiàn)場技術(shù)人員參考。
4 變頻器主回路故障簡易判斷方法
變頻器主回路如圖3所示,。在日常維護中,，技術(shù)人員可憑借數(shù)字式萬用表可簡單判斷主回路的整流橋、igbt,、ipm器件等是否損壞,。為了人身安全，必須確保變頻器斷電,，等待3～5min后,，拆除變頻器三相交流輸入端子（r/l1、s/l2,、t/l3）和變頻器三相交流輸出端子（u/t1,、v/t2、w/t3）后方可操作,。
以下是變頻器主回路靜態(tài)判斷,，實際判斷以帶電機測試為準(zhǔn)，但可為現(xiàn)場簡易判斷提供參考,。
首先把數(shù)字萬用表打到“二極管”檔,，然后通過數(shù)字萬用表的紅色表筆和黑色表筆按以下步驟檢測變頻器主回路（見圖4）：
（1）數(shù)字萬用表黑色表筆接觸直流母線的正極（p+）,，紅色表筆依次接觸變頻器輸出端子（u/t1,、v/t2、w/t3）,，記錄萬用表上的顯示值,；然后再把紅色表筆接觸（n），黑色表筆依次接觸（u/t1,、v/t2,、w/t3），記錄萬用表的顯示值,；六次顯示值如果基本平衡,，則表明變頻器igbt逆變模塊無問題，反之相應(yīng)位置的igbt逆變模塊損壞,。檢查現(xiàn)象是：無輸出或報“ocu1”故障,。如圖4中（a）所示。
（2）數(shù)字萬用表黑色表筆接觸直流母線的正極p（+）,，紅色表筆依次接觸變頻器輸入端子（r/l1,、s/l2、t/l3）,，記錄萬用表上的顯示值,；然后再用數(shù)字萬用表紅色表筆接觸（n），黑色表筆依次接觸變頻器輸入端子（r/l1,、s/l2,、t/l3），記錄萬用表的顯示值,；六次顯示值如果基本平衡,，則表明變頻器二極管整流或軟啟電阻無問題。反之相應(yīng)位置的整流模塊或軟啟電阻損壞,，檢查現(xiàn)象是：無顯示或報欠壓故障,，如圖4中（b）所示。
5 結(jié)束語
本文根據(jù)作者的工作經(jīng)驗,，以一品牌變頻器為例,，介紹了變頻器的安裝、調(diào)試,、故障處理,、保養(yǎng)與維護等基本事項；期望對業(yè)界同仁們在電氣傳動設(shè)備技術(shù)改造和推進高新技術(shù)產(chǎn)品的普及應(yīng)用工作中能有所參考與借鑒,，減少由于低級錯誤而引發(fā)重大的經(jīng)濟損失,。