目前，變頻器在化工、電力、冶金以及民用等各個領域的應用已經日益廣泛，變頻器的使用不僅僅局限于電氣技術人員的應用范疇。作為一名服務生產現場的儀表自控人員，了解變頻器，掌握變頻器的基本原理以及常見故障的處理，在實際生產中尤為重要。同時，它又是提升自身自控系統能力的一種工具。 一、變頻器的簡單介紹 變頻器是把工頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實現電機變速運行的設備。 1. 變頻器的基本結構 2. 其中各個電路的作用 a. 控制電路 控制電路完成對主電路的控制。它將信號傳給整流器、中間電路和逆變器，同時接受來自這些部分的信號。變頻器都是由控制電路利用信號來開關逆變器的半導體器件，這是所有變頻器的共同點。 b. 整流器 整流器與單相或三相交流電源相連接，產生脈動的支流電壓。整流電路將交流電變換成直流電（交—直變換）。 c. 中間電路 直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波。將整流電壓變換成支流電流；使脈動的支流電壓變得穩定平滑，供逆變器使用；將整流后固定的支流電壓變換成可變的交流電壓。 d. 逆變器 逆變器產生電動機電壓的頻率，逆變電路將直流電再逆變成交流電（直—交變換）。 二、變頻器在生產中的應用（以富士G7變頻器為例） 1. 變頻器的控制原理（見圖2） 變頻調速裝置電路由空氣開關QF2，交流接觸器KM1和變頻器U1組成，由安裝在電氣控制柜面板上的轉換開關按鈕S1，啟動開關按鈕S2；或安裝在現場防爆操作柱上啟動按鈕和停止按鈕；以及DCS控制系統的啟動、停止按鈕來控制U1的運行。 啟動U1時必須先閉合QF1和QF2，以及控制回路上的QF12（見圖3）： （1）電動機上PTC1處于得電狀態，用于電動超溫保護； （2）電氣控制柜面板上的啟動開關按鈕S2置于啟動位置，空氣開關QF2得電時，其聯動常開觸點閉合，使得交流接觸器KM1得電；則KM1常開觸點閉合，變頻器處于受電狀態； （3）此時按下DCS系統畫面上的啟動按鈕或現場防爆操作柱上的啟動按鈕，則K1得電，同樣，K1的常開觸點閉合；這樣，變頻器處于運行狀態，同時K1的常開觸點閉合將DCS啟動按鈕或現場的啟動按鈕進行自保。 2. 變頻器頻率調節回路（見圖2、圖4） （1）QF11閉合，通過交—直流電源轉換，提供24V電源分別供給“電壓U/電流I”和“電流I/電流I”轉換器。DCS系統畫面上以0～100%的信號，控制系統通過模擬輸出卡FM151輸出4～20mA電流信號，以及“電流I/電流I”轉換器的轉換為變頻器提供適當的電流信號，作為變頻器的模擬輸入端（AM、AC）的輸入。 （2）變頻器經過內部轉換，其模擬量輸出端（FM、AC）的輸出信號通過“電壓U/電流I”轉換器變換成相應的4～20mA電流信號；通過DCS控制系統模擬輸入卡FM148A在DCS系統畫面上顯示變頻器的運行頻率百分數（%），可對應計算頻率值。目前DCS系統的組態軟件功能已經十分強大，通過DCS程序組態，可直接在畫面上顯示變頻器的運行頻率。 3. 變頻器應用擴展 通常為了生產安全，在變頻器回路上均加一旁路接觸器KM2；如果KM1或變頻器本身發生故障時保證電動機仍能正常運行。也可通過變頻器的外接頻率給定端提供10V電源（A1，A3）和4～20mA電流信號（A1，A2），通過電壓或電流信號的大小變化來控制變頻器的頻率變化。 三、變頻器常見故障的分析與處理 造成變頻器故障的原因不外乎外部干擾與內部本身故障。外因包括外部的電磁感應干擾，安裝環境惡劣，電源出現缺相、低電壓、停電的異常狀況，以及雷擊形成的感應雷電等。 1. 過流故障（OC） 過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時，一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環，需要更換變頻器。 如果無這些現象，可能是誤報警，按復位鍵后重新運行，看是否還出現過流現象。 2. 過載保護（OL） 過載故障包括變頻器過載和電動機過載。其可能是加速時間太短，直流制動量過大、電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等來解決。負載過重，所選的電動機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電動機和變頻器；如后者則要對生產機械進行檢修。 此外，還可通過檢查電動機溫度是否正常，三相電壓是否平衡：不平衡則檢查變頻器的輸出，平衡則考慮變頻器的U/f曲線設置不當或電動機參數設置有問題。 3. 過熱保護（OH） 唯一的解決辦法是通風。 4. 過壓故障（OU） 變頻器的過電壓集中表現在直流母線的支流電壓上。變頻器出現過壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側的電壓檢測器動作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開變頻器電源1min左右，再合上電源，即可復位；另一種情況是變頻器驅動大慣性負載，就出現過壓現象，對于這種故障，一是將減速時間參數設置長些或增大制動電阻或增加制動單元；二是將變頻器的停止方式設置為自由停車。 5. 其他故障 參數設置類故障：一旦發生了參數設置類故障后，變頻器都不能正常運行，一般可根據說明書進行修改參數。如果以上不行，最好是能夠把所有參數恢復出廠值，對于每一個公司的變頻器其參數恢復方式也不相同。有一鍵恢復的，也有一步一步重新設置的。總的來說，越是先進的變頻器，其恢復參數的功能越是方便快捷。 此外還有欠電壓（LU）、溫度過高、硬件故障、通信故障等現象。 四、結束語 變頻器的應用范圍很廣，雖然在實際使用過程中變頻器故障率非常低，但是要想在生產中利用好、使用好變頻器、熟悉變頻器的結構原理、了解其常見故障。對技術人員特別是與之相關聯的儀表自控人員，更有利于自控系統的設計與應用。在滿足工藝的前提下，合理有效配置變頻系統，才能使設備發揮更大的效率。