1、引言

隨著科技不斷進(jìn)步，變頻器不斷更新、換代、升級(jí)、演變，并且其應(yīng)用亦日益廣泛。尤其是變頻器的優(yōu)良調(diào)速、節(jié)能、軟啟動(dòng)等性能，倍受廣大用戶青睞。作為變頻器的使用者，掌握和熟悉變頻器的正確現(xiàn)場調(diào)試方法與技術(shù)要領(lǐng)，這對(duì)變頻器正常運(yùn)作，減少故障，延長使用壽命，至關(guān)重要。筆者根據(jù)多年從事變頻器理論研究和實(shí)際應(yīng)用的實(shí)踐工作體會(huì)，提供了下列一些點(diǎn)滴調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，與同仁們進(jìn)行交流，以期拋磚引玉。

2 調(diào)試主要步序

調(diào)試變頻器，主要有下列五大步驟。

2.1變頻器系統(tǒng)功用考察

在調(diào)試變頻之前，必須認(rèn)真仔細(xì)閱讀所要調(diào)試變頻器的使用說明書和相關(guān)資料信息，熟悉其使用環(huán)境和注意事項(xiàng)。尤其在變頻器通電前，要仔細(xì)觀察和檢查變頻器是否有明顯故障跡象，如它的輸入、輸出端是否符合說明書要求。特別要注意是否有新的內(nèi)容增加。

2.2變頻器無機(jī)空載運(yùn)行調(diào)試

變頻器無機(jī)(即不連接電動(dòng)機(jī))空載(即電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載)運(yùn)行調(diào)試，下列三步是最基本的、亦是最重要的調(diào)試操作內(nèi)容：

(1) 把變頻器的接地端子接地以及將其電源輸入端子經(jīng)過漏電保護(hù)開關(guān)接到電源上;

(2) 察看變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常，若不正確，應(yīng)復(fù)位，否則要求供應(yīng)商退換;

(3) 熟悉變頻器的操作鍵。

一般的變頻器均有run(運(yùn)行)、 stop(停止)、 prog(編程)、 data/enter(數(shù)據(jù)/確認(rèn))、up▲(增加)、down▼(減少)等6個(gè)鍵，不同變頻器操作鍵的定義基本相同。此外有的變頻器還有monitor/display(監(jiān)視)、reset(復(fù)位)、jog(寸動(dòng))、shift(移位)等功能鍵，對(duì)這些鍵要進(jìn)行調(diào)試操作。

2.3變頻器帶機(jī)空載運(yùn)行調(diào)試

變頻器帶機(jī)(即接上電動(dòng)機(jī))空載(即電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載)調(diào)試，下列四步至關(guān)重要。

(1) 設(shè)置電動(dòng)機(jī)的功率、極對(duì)數(shù)，以及確定變頻器的工作電流。

(2)設(shè)定變頻器的最大輸出頻率與基底頻率以及設(shè)置電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性。壓/頻(v/f)工作方式的選擇包括最高工作頻率、基本工作頻率(即基底頻率)和轉(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。

最高頻率是指變頻器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器自身的最高工作頻率可能比較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高工作頻率低于變頻器的最高工作頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定工作的頻率。

基本工作頻率是變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。

轉(zhuǎn)矩類型指負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的v/f工作方式圖和負(fù)載特點(diǎn)，選擇其中的一種工作方式。通用變頻器均備有多條v/f曲線供用戶選擇，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇合適的v/f曲線。如果是風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，要將變頻器的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行代碼設(shè)定成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟動(dòng)要求，要調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)距的控制比較復(fù)雜。在低頻段，由于電阻和漏電抗的影響不容忽略，若仍保持v/f為常數(shù)，則磁通將減小，從而減小了電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。因此在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。

(3) 將變頻器設(shè)置為自帶鍵盤操作模式，分別按運(yùn)行鍵、停止鍵，觀察電動(dòng)機(jī)能否正常啟、停。

(4) 按照變頻器使用說明書對(duì)其電子熱繼電器功能進(jìn)行設(shè)定。

電子熱繼電器的門限值定義為電動(dòng)機(jī)和變頻器兩者額定電流的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)變頻器輸出電流超過其容許電流時(shí)，過流保護(hù)設(shè)施將切斷變頻器的輸出。因此，變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超過變頻器的最大容許輸出電流。變頻器過載保護(hù)設(shè)置值可以修改。

2.4變頻器負(fù)載運(yùn)行調(diào)試

變頻器負(fù)載(即變頻器接上電動(dòng)機(jī)并且電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載)運(yùn)行調(diào)試，下列五步必須進(jìn)行。

(1) 手動(dòng)操作變頻器面板上的運(yùn)行停止鍵，觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行停止過程及變頻器的顯示窗，看是否有異?，F(xiàn)象。

(2)如果啟/停電動(dòng)機(jī)過程中變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)動(dòng)作，則應(yīng)重新設(shè)定加速/減速時(shí)間。電動(dòng)機(jī)在加速、減速時(shí)的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟/制動(dòng)過程中的頻率變化率由用戶設(shè)定。若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電動(dòng)機(jī)失速，即電動(dòng)機(jī)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)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。調(diào)試此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，若在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時(shí)間;若在制動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時(shí)間。

(3)如果變頻器在限定的時(shí)間內(nèi)仍然出現(xiàn)過流保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)改變啟/停的運(yùn)行曲線，如從直線改為s形、u形線或反s形、反u形線。當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載慣性較大時(shí)，則應(yīng)采用更長的啟/停時(shí)間，并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)定運(yùn)行曲線類型。

(4)如果變頻器還出現(xiàn)過流保護(hù)動(dòng)作，則應(yīng)嘗試增加最大電流的保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少10%～20%的保護(hù)余量。如果此動(dòng)作依然發(fā)生，則應(yīng)更換較大一級(jí)功率的變頻器。

(5) 如果變頻器帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可能有兩種原因：

系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電共振，可從電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。采用設(shè)定頻率跳躍值(一般變頻器能設(shè)定三級(jí)跳躍點(diǎn))的方法，可以避開共振點(diǎn)。v/f控制方式的變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，在某些頻率段，電動(dòng)機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)，使得電動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在v/f曲線上設(shè)定跨跳點(diǎn)及跨跳寬度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)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)定不同，在相同條件下負(fù)載能力不同，也可能因變頻器控制方式不同，造成電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力不同;或因系統(tǒng)的輸出效率不同;造成負(fù)載能力會(huì)有所差異。對(duì)此種情況，可以增加轉(zhuǎn)矩提升量的值。如果達(dá)不到，可用手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，但不要設(shè)置過大，電動(dòng)機(jī)這時(shí)的溫升會(huì)增加。如果仍然不行，應(yīng)改用新的控制方式。

2.5變頻器連接上位機(jī)的系統(tǒng)調(diào)試

在手動(dòng)的基本設(shè)定調(diào)試完成后，如果系統(tǒng)中有上位機(jī)，將變頻器的控制線直接與上位機(jī)控制線相連，并將變頻器的操作模式改為端子控制。根據(jù)上位機(jī)系統(tǒng)的需要，調(diào)定變頻器接收頻率信號(hào)端子的量程0～5v或0～10v，以及變頻器對(duì)模擬頻率信號(hào)采樣的響應(yīng)速度。

2.6變頻器控制方式的選擇與試用

這里只論述變頻器通常采用的兩種典型控制方式，即磁通矢量控制方式和壓/頻(即v/f)控制方式。

(1) 變頻器磁通矢量控制方式

三相異步電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)理論上具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理，從磁場與同其垂直的電流相乘積等于轉(zhuǎn)矩這一原理出發(fā)，將供給電動(dòng)機(jī)的定子電流分為兩個(gè)部分，即產(chǎn)生磁場的磁場電流與產(chǎn)生力矩的轉(zhuǎn)矩電流。矢量控制方式就是將定子電流分解成磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進(jìn)行控制，同時(shí)將二者合成的電流供給電動(dòng)機(jī)，因此得到與直流電動(dòng)機(jī)相同的控制特性。采用這種控制方式，可以提供足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和充足的低速轉(zhuǎn)矩，特別適用于負(fù)荷變化較大的場合。但其運(yùn)行條件有下列四方面的局限性：

要求變頻器容量的余量一般要比電動(dòng)機(jī)容量大出一個(gè)等級(jí);

對(duì)電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)要求較多;

只能用于單機(jī)運(yùn)行;

電動(dòng)機(jī)電源線的長度不能過長。

當(dāng)上述條件不能滿足時(shí)，就會(huì)帶來轉(zhuǎn)矩不足或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)等一系列問題，所以除非是負(fù)荷變化較大的場合，否則推薦使用v/f控制方式。

(2) 變頻器的壓/頻(v/f)控制方式

所謂壓/頻(v/f)，即電壓/頻率，就是指變頻器在控制可變范圍內(nèi)的輸出電壓和輸出頻率的比率要保持協(xié)調(diào)?；最l率是電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩特性運(yùn)轉(zhuǎn)和恒功率特性運(yùn)轉(zhuǎn)的分界點(diǎn)，因此可根據(jù)負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)矩、功率大小的要求來設(shè)定壓/頻控制方式及特性，從而達(dá)到所需控制目的。

3 調(diào)試時(shí)的注意事項(xiàng)

對(duì)變頻器進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試時(shí)，要注意下列事項(xiàng)：

(1) 注意輸出頻率范圍的設(shè)定

變頻器輸出頻率范圍的設(shè)定，亦就是變頻器輸出頻率的上、下限位值，其設(shè)置的目的是為了防止誤操作或外界頻率設(shè)定信號(hào)源出故障而引起輸出頻率過高或過低，以防止損壞機(jī)械設(shè)備。此設(shè)定一般以被控電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速或經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定。

(2) 注意加速時(shí)間的設(shè)定

加速時(shí)間即輸出頻率從零上升到最大頻率時(shí)所需要的時(shí)間，減速時(shí)間是指從最大頻率下降到零所需要的時(shí)間。常用頻率設(shè)定信號(hào)的上升、下降來確定加減速時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)限制頻率給定的上升率以防止過電流，減速時(shí)設(shè)定下降率防止過電壓。加速時(shí)間設(shè)定時(shí)還應(yīng)注意將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，防止變頻器過電流跳閘;減速時(shí)間設(shè)定時(shí)還應(yīng)注意防止平滑電路的電壓過大，不使變頻器因再生過電壓失速而跳閘。加減速時(shí)間可根據(jù)負(fù)載計(jì)算，但是比較繁瑣，其簡易方法為：根據(jù)負(fù)載大小，憑經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長的加減速時(shí)間，然后通過運(yùn)行觀察有否過流、過壓報(bào)警，逐漸縮短設(shè)定的時(shí)間，以運(yùn)行中不發(fā)出報(bào)警為原則，重復(fù)操作，確定最佳值。

(3) 注意電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能的設(shè)定

在實(shí)際工程中，應(yīng)將電動(dòng)機(jī)的額定電流作為設(shè)定值，此值為電動(dòng)機(jī)過載的基準(zhǔn)值。但應(yīng)注意：用一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，此功能設(shè)置無效。

(4) 注意igbt關(guān)聯(lián)快速熔斷器的選定

igbt是變頻器中最重要的器件，它是大功率場效應(yīng)復(fù)合管，生產(chǎn)廠家對(duì)它采用半導(dǎo)體快速熔斷器進(jìn)行保護(hù)，其熔斷時(shí)間小于igbt的擊穿時(shí)間。如果它的性能改變，就會(huì)燒毀igbt，因此對(duì)快速熔斷器型號(hào)的選定至關(guān)重要。

(5) 注意故障自動(dòng)復(fù)位次數(shù)及復(fù)位時(shí)間的設(shè)定

這項(xiàng)設(shè)定很重要，在實(shí)際運(yùn)行中，難免會(huì)有偶然出現(xiàn)的一些故障，但瞬間就能自動(dòng)克服，可保障變頻器平穩(wěn)工作而無需尋找故障點(diǎn)。

4 結(jié)束語

文中對(duì)變頻器現(xiàn)場調(diào)試具體步驟、方法、技術(shù)、要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)進(jìn)行了淺略的論述，雖然實(shí)際變頻器品種繁多，可能遇到的調(diào)試問題亦舉不勝舉。但是變頻器的調(diào)試原理和相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)是大同小異的，這就是本文的意圖。