1、簡(jiǎn)述
現(xiàn)代變頻器在不斷更新、更換、升級(jí)和演化，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。作為變頻器的使用者，掌握和熟悉變頻器的正確現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整方法和技術(shù)要領(lǐng)，對(duì)變頻器正常工作、減少故障、延長(zhǎng)壽命很重要。 筆者根據(jù)多年從事變頻理論研究和實(shí)際應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提供以下點(diǎn)滴調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，以期與同事們交流，拋磚引玉。
2 調(diào)試主要步序
變頻器調(diào)試，有下列五大主要步驟。
2.1觀察了解變頻器系統(tǒng)功能
在調(diào)試變頻器之前，必須仔細(xì)閱讀要調(diào)試的變頻器的指令手冊(cè)和相關(guān)信息，熟悉其工作環(huán)境和需要注意的事項(xiàng)。
2.2無(wú)機(jī)空載運(yùn)行調(diào)試變頻器
以下三個(gè)步驟是變頻器無(wú)機(jī)(即未連接到電機(jī))空載(即電機(jī)空載)運(yùn)行最基本、最重要的調(diào)試操作:
(1) 將變頻器的接地端子接地，并通過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)將其電源輸入端子連接到電源；
(2) 查看變頻器的顯示窗的出廠顯示是否存在異常，在出現(xiàn)異常的情況下需要立即復(fù)位。 否則，委托供應(yīng)商退貨。
(3) 熟悉變頻器的操作，正確理解每個(gè)操作按鍵的作用功能。
變頻器通常都會(huì)有，運(yùn)行(run)、 停止(stop)、編程 (prog)、 數(shù)據(jù)/確認(rèn)(data/enter)、增加(up▲)、減少(down▼)等6個(gè)鍵，其它的不同型號(hào)的變頻器操作鍵的基本的定義相同。另外變頻器還有功能鍵、復(fù)位(reset)、
2.3帶機(jī)空載運(yùn)行調(diào)試變頻器
以下四個(gè)步驟對(duì)變頻器帶機(jī)（即連接電機(jī)）無(wú)負(fù)載（即無(wú)負(fù)載電機(jī)）的調(diào)試至關(guān)重要。
(1) 設(shè)定電機(jī)的功率、極對(duì)數(shù)、變頻器的動(dòng)作電流。
(2)設(shè)定變頻器的最大輸出頻率和基頻，設(shè)定電機(jī)的力矩特性。
所謂最高頻率，是變頻器的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)轉(zhuǎn)的最高頻率，變頻器自身的極限工作頻率有可能很高，因此在電動(dòng)機(jī)容許的最高動(dòng)作頻率比變頻器的最高動(dòng)作頻率低的情況下，設(shè)定電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求而動(dòng)作的頻率。
變頻器的基本工作頻率是作為一條電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)依據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓開(kāi)展設(shè)定。
扭矩類型是指負(fù)載是恒定扭矩負(fù)載還是可變扭矩負(fù)載。用戶根據(jù)v/f工作模式圖和變頻器操作說(shuō)明中的負(fù)載特性選擇其中一種工作模式。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。為了提高變頻器的低速性能，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能夠滿足生產(chǎn)負(fù)載的啟動(dòng)要求。在三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制非常復(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，為了提高扭矩，必須在低頻下對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償。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(shuō)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(guò)其容許電流時(shí)，過(guò)流保護(hù)設(shè)施將切斷變頻器的輸出。因而，變頻器電子器件熱繼器的閥值最高值不超過(guò)變頻器的極限容許輸出電流量。變頻器過(guò)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) 直接在變頻器的面板上操作的停止鍵，對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行停止過(guò)程及變頻器的顯示窗進(jìn)行觀察，看是否有異常現(xiàn)象。
(2)如果啟/停電動(dòng)機(jī)過(guò)程中變頻器出現(xiàn)過(guò)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(guò)程中的頻率變化率由用戶設(shè)定。如果電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或負(fù)載根據(jù)加減速時(shí)的預(yù)期頻率變化而變化，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(guò)電流或過(guò)電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)的慣性轉(zhuǎn)矩和負(fù)載設(shè)定加減速時(shí)間，以便使變頻器的變頻率與電機(jī)的變速率相協(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(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間;若在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則適當(dāng)延長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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) 如果電動(dòng)機(jī)在通過(guò)變頻器啟動(dòng)過(guò)程中速度達(dá)不到
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。通過(guò)設(shè)置頻率跳變值可以避免諧振點(diǎn)(通用變頻器可以設(shè)置第三跳變點(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(wú)法運(yùn)行，即使在加速過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，使電機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)，特別是在電機(jī)負(fù)載較輕或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小時(shí)。普通變頻器具有跳頻功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)振蕩的頻率點(diǎn)在v/f曲線上設(shè)置跳點(diǎn)和跨寬。隨著電機(jī)加速，自動(dòng)跳過(guò)這些頻帶，以確保系統(tǒng)正常工作。
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(guò)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使用
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(chǎng)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(chǎng)的磁場(chǎng)電流與產(chǎn)生力矩的轉(zhuǎn)矩電流。矢量控制方式就是通過(guò)，分別將定子電流分解成磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流等進(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(chǎng)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(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)。
當(dāng)上述條件不能滿足時(shí)，就會(huì)帶來(lái)轉(zhuǎn)矩不足或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)等一系列問(wèn)題，所以除非是負(fù)荷變化較大的場(chǎng)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(lái)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(chǎng)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(guò)高或過(guò)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。加速和減速時(shí)間通常由頻率設(shè)置信號(hào)的上升和下降決定。限制一個(gè)給定的升降頻率，以防止在電機(jī)加速過(guò)電流，并設(shè)定下降速率以防止減速過(guò)電壓。在設(shè)定加速時(shí)間時(shí)，應(yīng)注意限制傳感器過(guò)流容量以下的加速電流，設(shè)置避免 變頻器過(guò)電流量跳閘減速時(shí)間時(shí)，一定要注意不必使光滑電源電路的工作電壓過(guò)大，以防變頻器因再造過(guò)壓顫振而跳閘。加減速時(shí)間可根據(jù)負(fù)載計(jì)算，但是比較繁瑣，其簡(jiǎn)易方法為：根據(jù)負(fù)載大小，憑經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長(zhǎng)的加減速時(shí)間，然后通過(guò)運(yùn)行觀察有否過(guò)流、過(guò)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(guò)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(wú)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(chǎng)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(wú)需尋找故障點(diǎn)。
4 結(jié)語(yǔ)
文中對(duì)變頻器現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)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。
