1、引言

隨著科技不斷進步，變頻器不斷更新、換代、升級、演變，并且其應用亦日益廣泛。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)試方法與技術要領，這對變頻器正常運作，減少故障，延長使用壽命，至關重要。筆者根據(jù)多年從事變頻器理論研究和實際應用的實踐工作體會，提供了下列一些點滴調(diào)試經(jīng)驗，與同仁們進行交流，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，必須認真仔細閱讀所要調(diào)試變頻器的使用說明書和相關資料信息，熟悉其使用環(huán)境和注意事項。尤其在變頻器通電前，要仔細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變頻器無機空載運行調(diào)試

變頻器無機(即不連接電動機)空載(即電動機不帶負載)運行調(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)過漏電保護開關接到電源上;

(2) 察看變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常，若不正確，應復位，否則要求供應商退換;

(3) 熟悉變頻器的操作鍵。

一般的變頻器均有run(運行)、 stop(停止)、 prog(編程)、 data/enter(數(shù)據(jù)/確認)、up▲(增加)、down▼(減少)等6個鍵，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(復位)、jog(寸動)、shift(移位)等功能鍵，對這些鍵要進行調(diào)試操作。

2.3變頻器帶機空載運行調(diào)試

變頻器帶機(即接上電動機)空載(即電動機不帶負載)調(diào)試，下列四步至關重要。

(1) 設置電動機的功率、極對數(shù)，以及確定變頻器的工作電流。

(2)設定變頻器的最大輸出頻率與基底頻率以及設置電動機轉(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)矩類型等項目。

最高頻率是指變頻器電動機系統(tǒng)可以運行的最高頻率，由于變頻器自身的最高工作頻率可能比較高，當電動機容許的最高工作頻率低于變頻器的最高工作頻率時，應按電動機及其負載的要求進行設定工作的頻率。

基本工作頻率是變頻器對電動機進行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應按電動機的額定電壓進行設定。

轉(zhuǎn)矩類型指負載是恒轉(zhuǎn)矩負載還是變轉(zhuǎn)矩負載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的v/f工作方式圖和負載特點，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，使用時應根據(jù)負載性質(zhì)選擇合適的v/f曲線。如果是風機和泵類負載，要將變頻器的轉(zhuǎn)矩運行代碼設定成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運行特性。為了改善變頻器啟動時的低速性能，使電動機輸出轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負載啟動要求，要調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩。在三相異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)距的控制比較復雜。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，從而減小了電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。因此在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉(zhuǎn)矩。一般變頻器均由用戶進行人工設定補償。

(3) 將變頻器設置為自帶鍵盤操作模式，分別按運行鍵、停止鍵，觀察電動機能否正常啟、停。

(4) 按照變頻器使用說明書對其電子熱繼電器功能進行設定。

電子熱繼電器的門限值定義為電動機和變頻器兩者額定電流的比值，常用百分數(shù)表示。當變頻器輸出電流超過其容許電流時，過流保護設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。變頻器過載保護設置值可以修改。

2.4變頻器負載運行調(diào)試

變頻器負載(即變頻器接上電動機并且電動機帶上負載)運行調(diào)試，下列五步必須進行。

(1) 手動操作變頻器面板上的運行停止鍵，觀察電動機運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/停電動機過程中變頻器出現(xiàn)過流保護動作，則應重新設定加速/減速時間。電動機在加速、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由用戶設定。若電動機轉(zhuǎn)動慣量或負載變化按預先設定頻率變化率升速或減速時，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電動機失速，即電動機轉(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)電動機轉(zhuǎn)動慣量和負載合理設定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電動機轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。調(diào)試此項設定是否合理的方法是先按經(jīng)驗選定加、減速時間進行設定，若在啟動過程中出現(xiàn)過流，則可適當延長加速時間;若在制動過程中出現(xiàn)過流，則適當延長減速時間。

(3)如果變頻器在限定的時間內(nèi)仍然出現(xiàn)過流保護動作，應改變啟/停的運行曲線，如從直線改為s形、u形線或反s形、反u形線。當電動機負載慣性較大時，則應采用更長的啟/停時間，并且根據(jù)其負載特性設定運行曲線類型。

(4)如果變頻器還出現(xiàn)過流保護動作，則應嘗試增加最大電流的保護值，但是不能取消保護，應留有至少10%～20%的保護余量。如果此動作依然發(fā)生，則應更換較大一級功率的變頻器。

(5) 如果變頻器帶動電動機在啟動過程中達不到預設速度，可能有兩種原因：

系統(tǒng)發(fā)生機電共振，可從電動機運轉(zhuǎn)的聲音進行判斷。采用設定頻率跳躍值(一般變頻器能設定三級跳躍點)的方法，可以避開共振點。v/f控制方式的變頻器驅(qū)動三相異步電動機時，在某些頻率段，電動機的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，嚴重時系統(tǒng)無法運行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護，使得電動機不能正常啟動，在電動機輕載或轉(zhuǎn)動慣量較小時更為嚴重。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，在v/f曲線上設定跨跳點及跨跳寬度。當電動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。

電動機的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設定不同，在相同條件下負載能力不同，也可能因變頻器控制方式不同，造成電動機的負載能力不同;或因系統(tǒng)的輸出效率不同;造成負載能力會有所差異。對此種情況，可以增加轉(zhuǎn)矩提升量的值。如果達不到，可用手動轉(zhuǎn)矩提升功能，但不要設置過大，電動機這時的溫升會增加。如果仍然不行，應改用新的控制方式。

2.5變頻器連接上位機的系統(tǒng)調(diào)試

在手動的基本設定調(diào)試完成后，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，并將變頻器的操作模式改為端子控制。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

三相異步電動機與直流電動機理論上具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理，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)，將供給電動機的定子電流分為兩個部分，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，分別進行控制，同時將二者合成的電流供給電動機，因此得到與直流電動機相同的控制特性。采用這種控制方式，可以提供足夠的啟動轉(zhuǎn)矩和充足的低速轉(zhuǎn)矩，特別適用于負荷變化較大的場合。但其運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機容量大出一個等級;

對電動機的級數(shù)要求較多;

只能用于單機運行;

電動機電源線的長度不能過長。

當上述條件不能滿足時，就會帶來轉(zhuǎn)矩不足或電動機轉(zhuǎn)速波動等一系列問題，所以除非是負荷變化較大的場合，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)。基底頻率是電動機恒轉(zhuǎn)矩特性運轉(zhuǎn)和恒功率特性運轉(zhuǎn)的分界點，因此可根據(jù)負載對轉(zhuǎn)矩、功率大小的要求來設定壓/頻控制方式及特性，從而達到所需控制目的。

3 調(diào)試時的注意事項

對變頻器進行現(xiàn)場調(diào)試時，要注意下列事項：

(1) 注意輸出頻率范圍的設定

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

(2) 注意加速時間的設定

加速時間即輸出頻率從零上升到最大頻率時所需要的時間，減速時間是指從最大頻率下降到零所需要的時間。常用頻率設定信號的上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時限制頻率給定的上升率以防止過電流，減速時設定下降率防止過電壓。加速時間設定時還應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;減速時間設定時還應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。加減速時間可根據(jù)負載計算，但是比較繁瑣，其簡易方法為：根據(jù)負載大小，憑經(jīng)驗先設定較長的加減速時間，然后通過運行觀察有否過流、過壓報警，逐漸縮短設定的時間，以運行中不發(fā)出報警為原則，重復操作，確定最佳值。

(3) 注意電動機保護功能的設定

在實際工程中，應將電動機的額定電流作為設定值，此值為電動機過載的基準值。但應注意：用一臺變頻器控制多臺電動機時，此功能設置無效。

(4) 注意igbt關聯(lián)快速熔斷器的選定

igbt是變頻器中最重要的器件，它是大功率場效應復合管，生產(chǎn)廠家對它采用半導體快速熔斷器進行保護，其熔斷時間小于igbt的擊穿時間。如果它的性能改變，就會燒毀igbt，因此對快速熔斷器型號的選定至關重要。

(5) 注意故障自動復位次數(shù)及復位時間的設定

這項設定很重要，在實際運行中，難免會有偶然出現(xiàn)的一些故障，但瞬間就能自動克服，可保障變頻器平穩(wěn)工作而無需尋找故障點。

4 結束語

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