周鑫

大连市轻工业学校 辽宁大连 116000

变频器问世于20世纪80年代，由于其具有节能、改善工艺流程、提高产品质量和自动化控制等优势，目前得到了非常广泛的应用，其智能化、数字化、网络化等优点越来越受到人们的青睐。随着通用变频器应用范围的扩大，随之暴露出来的问题也越来越多，本论文主要阐述以下问题：

1 谐波的产生及其处理办法

通用变频器的主电路一般由三部分组成：整流部分、逆变部分和滤波部分。通用变频器的输出电压中确实含有除基波以外的其他谐波，较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制，可采用以下方法：

1.1 增加变频器供电电源内阻抗

通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越大。对于三菱FR-F540系列变频器，当电源内阻为4%时，可以起到很好的谐波抑制作用。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器[1]。

1.2 安装电抗器

安装电抗器实际上是在外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，抑制谐波电流。

1.3 变压器多相运行

通用变频器的整流部分是六脉波整流器，所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行，使相位角互差30°，如两个变压器采用Y-△、△-△组合，就可以达到相当于12脉波的效果，这样可减小低次谐波电流28%，起到了很好的谐波抑制作用。

1.4 调节变频器的载波比

只要载波比足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制，特别是参考波幅值与载波幅值小于1时，13次以下的奇数谐波不再出现。

2 负载匹配问题及其处理办法

生产机械的种类繁多，性能和工艺要求各异，其转矩特性是复杂的，大体分为三种类型：恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。

2.1 恒转矩负载

恒转矩负载是指负载转矩与转速无关，任何转速下，转矩均保持恒定。

2.2 风机泵类负载

风机泵类负载是目前工业现场应用最多的设备，虽然泵和风机的特性多种多样，但是主要以离心泵和离心风机应用为主，通用变频器在这类负载上的应用最多。风机泵类负载是一种平方转矩负载。这类负载对变频器的性能要求不高，只要求经济性和可靠性。

风机负载的系统转动惯量计算是非常重要的。在具体设计变频器时，对计算结果进行适当修正，满足在变频器起动时不发生过流跳闸和变频器减速时不发生过电压跳闸的情况下，选择最短时间。

泵类负载在实际运行过程中，容易发生喘振、憋压和水垂效应，所以变频器选型时，要选择适于泵类负载的变频器且变频器在功能设定时要针对上述问题进行单独设定：

喘振：测量易发生喘振的频率点，通过设定跳跃频率点和宽度，避免系统发生共振现象。

憋压：泵类负载在低速运行时，由于系统憋压而导致流量为零，从而造成泵烧坏。在变频器功能设定时，通过限定变频器的最低频率，而限定了泵流量临界点处的系统最低转速，这就避免了此类现象的发生。

水垂效应：泵类负载在突然断电时，由于泵管道中的液体重力而倒流。若逆止阀不严或没有逆止阀，将导致电机反转，因电机发电而使变频器发生故障报警烧坏。在变频器系统设计时，应使变频器按减速曲线停止，在电机完全停止后再断开主电路，或者设定“断电减速停止”功能。

2.3 恒功率负载

恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载，如卷取机、开卷机等。利用变频器驱动恒功率负载时，应该是就一定的速度变化范围而言的，通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。我们通常将该转速点称为基频，该点对应的电压为变频器输出额定电压[2]。

3 发热问题及其处理办法

变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热，通常采用以下方法：

（1）采用风扇散热片：变频器的内装风扇可将变频器箱体内部的热量带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行。

（2）降低安装环境温度：由于变频器是电子装置，内含电子元件、电解电容器等，所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃至-50℃，如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。

4 结语

本文通过对变频器使用过程中存在问题的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器存在的这些问题得到很好解决。