浅谈高压变频器控制对策及实践

李翠

罗克韦尔自动化控制集成 (哈尔滨）有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：变频调速技术越来越成熟，在行业中成为不可或缺的一部分。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是增加效益的一条有效途径。尤其在高耗能、低产出的设备较多企业。采用变频调速就给企业带来不少的经济效益，同时也是节能降耗可持续发展的必走之路。

关键词：高压变频器；控制对策；应用

前言

随着科技的不断发展，热电行业的发展越来越壮大。锅炉的容量由最初的35t发展到现在普遍采用82t锅炉，风机水泵的功率的也逐渐由200kw以内增大到1000kw左右，这么大功率的电机，采用低压变频器显然不合适。高压变频系统采用单元串联多点技术，属于高—高电压源行变频器，直接10kv输入，直接10kv高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模拟块和控制器组成。高压变频器具有节能、高度可靠性和免维护性。

1变频器的发展组成、工作原理及优点

1.1变频器工作原理

变频器的工作原理是通过控制电路来控制主电路，主电路中的整流器将交流电转变为直流电，直流中间电路将直流进行平滑滤波，逆变器最后将直流转换为所需频率和电压的交流电。

1.2变频优点

采用10KV高压变频器，在启动时能够降低启动电流并减少对电网冲击，可以根据不同负荷需要对变频器进行频繁操作。在节能上有很大的改善：（1）根据现场供热情况，我们有四台高压循环泵，分别是两台500KW电机、两台1000KW电机对应的泵的功率是，关于泵出力多少是根据总公司调度执行，有时候电机要在满负荷运行，有时候要在很低负荷下运行，如果没有变频运行。就会构成资源浪费。（2）电能得到节约，对于电动机转动负载有如下公式：P=MXV式中，P为功率；M为转矩；V为转速。通过以上公式可以得出，当电机的负载发生变化是时，如果应用高压变频调速技术，就可以通过高压变频器的电机频率调节机制，不断改变电机转速，适应负载变化，保持输入、输出电能的一致性，这对大功率电机效果尤为明显，能够达到大功率、大容量电机节能的目标。

2高压变频器在现实应用中的常见问题及相关解决对策

2.1变频器控制电源

由于变频器主控系统稳定性水平直接影响和决定了高压变频器的运行稳定性，因此，变频器主控电源能否可靠稳定运行就具有至关重要的意义。就该厂的变频器控制电源来说，主要是为PLC、光纤通信板、I/O接口板以及主控板供电，采取的是双路供电方式，即交流+直流的方式，控制电源接线方式如图1所示。

图1变频器控制电源供电系统简图

通过图1能够看出，尽管采用了双路供电方式作为电源输入，然而在逆变器之后，对于负载的供电仍然还是单路方式。对于电源模块、UPS、电源逆变器等设备来说，内部有着非常繁多的元器件，所以供电可靠性实质还是停留在相对较低的水平。在现实运行中，就曾由于UPS的问题影响了发电机组的正常运行。

解决方案：针对上述问题，为有效提升供电安全性与可靠性，对供电回路进行了针对性的改造。将24V直流电源作为PLC的工作电源，通过双电源模块和双路供电方式对PLC、光纤通信板、主控板等进行供电，即便出现一路电源故障或者是元器件故障，相关设备和板件仍能保持正常供电。

2.2变频与工频切换

笔者认为，必须重点关注的问题包括：

（1）电动机残压问题、变频器电压与母线电压同期问题。

（2）切换状态下，能否保证生产活动正常有序地进行。

（3）变频器出现重大故障必须倒换到工频运行状态下时，因为现阶段变频器还无法对切换原因进行智能分析，若是出现电动机故障，切换之后势必会对电动机再次造成不必要的故障冲击。

结合上文所述案例，对于问题（1），首先把高压变频器的输入、输出开关做跳闸处理，接着再延时合上旁路开关。现实数据表明，电动机残压要想衰减至40%的水平通常需要1.5s左右的时间，这样才能实现较为安全的切换。对于问题（2），实际运行表明，切换后炉膛压力可以达到相关要求，实现安全切换。对于问题（3），笔者的观点是，是否采用变频器切换功能，需要从技术、经济和安全等多方面来进行考虑，投入切换功能虽然会产生一些问题，但总体来说，利大于弊。

3变频器故障判断、分析及对策

3.1故障类型判断

轻故障类型：单元旁路、光纤故障、柜门连续报警。

重故障类型：直流母线过电压、旁路运行报警、变压器严重过热。

3.2故障分析及对策

变频器具有高度的智能化水平和完善的故障检测电路，能对所有的故障提供精确的定位，在工控机界面上作出明确的指示。我们可以根据工控机显示的故障信息，分别采取相应的处理措施。

直流母线过电压：变频器标准产品的输入电压正向波动值最大为+10%，可检查输入的高压电源正向波动是否超过允许值：如果是减速时过电压，可适当加大变频器的减速时间设定值。不能在机械设备仍然处于旋转状态下对变频器进行启动。另外，接线螺栓的松动和打火、单元控制板损坏检查功率单元输出UV端子是否短路，电机绝缘是否完好，装置是否过载运行，负责是否存在机械故障。如果是启动时过电流，可增大变频器的加速时间设定值。

单元过热：可检查环境温度是否超过允许值，单元柜风机是否正常工作，进风口和出风口是否畅通，装置是否长时间过载运行。最后检查功率单元控制板和温度继电器是否正常。变频器在尘土较大环境中运行时，要经常清理柜门防尘罩灰尘。如果环境温度超过允许值，最好配置空调和通风设备。我们在实际应用中就配备了一台50KW的空调。

光纤故障：检查功率控制电源是否正常（正常时，L1绿色指示灯发光），功率单元以及控制器的光纤连接头是否脱落，光线是否折断。有时变频器在折断时会报出单元光纤通讯故障，属正常现象，直接复位即可。

旁路运行报警：个别功率单元出现故障时，变频器可以将其用旁路电路短路，在不停机情况下使变频器降负荷运行，变频器旁路运行后，不能使用变频器长期满负荷运行。

柜门连锁报警：变频柜、单元柜或者控制柜的柜门开启时报告该故障。可检查柜门是否严密关闭，行程开关是否完好，配线是否脱落。

变压器严重过热：两台500KW高压电机的变频器，额定容量570KVA,额定电流35.7A。一次额定电压10500V/10000/9500V,二次电压690V。在运行频率为46HZ时，电流时29.8A，变压器温度显示89℃。温升稳定，但是有一台变频器在47HZ时温升开始上升，到49HZ时温控器开始报警。同型号变压器出现同频率不同情况，开始对通风散热检查，加上辅助散热还是效果不好，想到是不是接线有松动也排除了，开始思考是不是功率不符合，同样排除，最后查到在变压器线圈中施工方遗落一个钻头，当频率上升时谐波在钻头上做功增大，产生热使变频器温度升高。

结束语

高压变频器在现实应用过程中会遇到各式各样的问题，必须结合现实情况来有针对性地分析和解决。首先，必须基于负载要求来综合性地考虑变频器的控制电源，以便最大限度地提升供电可靠性；其次，对于现实应用活动来说，在设计变频切换工频的过程中，不仅需要保证用电安全性，而且还要尽可能地提升生产工艺水平。

参考文献：

[1]陈格桓.变频调速技术在发电厂应用的几个问题[J].广东电力，2008，21（1）：34-37.

[2]徐甫荣，陈辉明.高压变频调速技术应用现状与发展趋势[J].变频器世界，2007（4）：61-67.