1 变频器介绍

1.1 变频器工作原理

通过使用变频技术和电力电子技术，改变异步电动机的工作电压和频率去控制异步电动机的电力设备成为变频器。^[1]

1.2 变频器结构组成 

变频器的一次回路主要由整流器、滤波器、逆变器等组成，其二次回路主要有制动单元、检测单元、微机处理党员等组成。变频器就是通过其内部功能电路，将变频器的输出电压和频率均可调的电源提供给电机，通过参数征地可以平滑的启动电机，平滑的改变电机转速，也达到了节能的目标。此外，目前，变频器已发展成为一体机，具备过电流、过电压、过负荷保护等。^[2]

1.3 变频器的优缺点

变频技术在电压和变频可调的优点，为有效解决三相异步电动机的调速问题提供解决办法。它具有电气传动系统故障率低、电机工作特性优越、低速转矩恒定、设备使用寿命长、软起动转矩稳定等优点。

东北油气分公司松原采气厂的变频器运行过程中出现过变频器周边自动化仪表失灵、过电压损坏变频器、欠电压变频器停车等现象。通过排查以上故障问题，认识到逆变器的主要问题如下：（1）整流器产生的谐波会对电网产生传导干扰，致使电压畸变，恶化电网电能质量。（2）主电路中开关电路能够对输出线缆造成强烈的电磁辐射干扰，影响周围电器的正常运行。（3）过电压会损坏电动机，影响电动机和变频器的使用寿命。（4）欠电压导致连续运转的装置非计划停车。

2 谐波和电磁辐射干扰的危害及应对措施

2.1谐波和电磁辐射干扰的危害

变频器在运行中产生谐波和电磁辐设主要通过电网传导、辐射传导到电网的其他电器元件、用电设备、测控仪表、继电保护装置，增加电器元件谐波损耗、最终导致诸如：（1）降低输变电、转动设备效率。（2)测控仪表的信号发生畸变，造成测量不准，甚至不能正常工作。（3）微机处理系统不能获得正确的检测信号或导致控制系统发生故障。

2.2 谐波和电磁辐射干扰的应对措施

为了有效地应对谐波和电磁辐的干扰，主要从两个方面下探寻解决思路：一是谐波的电网传导和辐射传导的问题；二是减少高次谐波进入到电器元件和设备。具体工程措施如下：

（1）隔离变压器。在隔离变压器之前，大部分的导通干扰都可以被屏蔽，并且还具有电源电压转换的功能。基于这个特点，通常我们会在周边有变频器的继电器控制系统、可编程控逻辑控制系统和其他低压、低功率用户的电源安装隔离变压器。

（2）变频措施。变频器的进线和出线均采用屏蔽电缆，且屏蔽层要有良好接地。在铺设动力电缆和信号电缆时分层铺设，不要排放在一起，最好分槽铺设。传感器连接不应太长。

（3）二次线并联电容。因为电容的滤波作用，在二次线末端串联一个小电容，形成滤波电路，可以绕过高频干扰信号。电容器的一端连接到传感器信号线并联接入到I/0卡件，另一端接地。

3 电压波动对变频器的影响

电压波动顾名思义就是电压的异常变化，本文主要讲瞬时过电压和瞬时欠压，不考虑电压的方向的瞬时变化。瞬时过压和欠压主要是由冲击负载电机的启动和运行，重复的短时工作负荷，大电机启动，电源系统短路以及电源线上的雷击引起的。

3.1 过电压对变频器的影响

当电网电压上升时，其主要危害如下：首先，电压升高对中间直流回路滤波电容器的寿命影响很大，甚至会导致电容器爆裂。其次，电网电压上升将导致输出电压的脉冲幅度过大，影响变频器内元器件的工作寿命。三是输出电压增大，变频器的输出电压过大会增加电动机励磁回路的磁通，造成励磁电流增大，电机温度升高，减少电机绕组绝缘层的寿命。

3.2 欠电压对变频器的影响

电网电压降太大并持续很长时间，这种情况下，逆变器开关电源已经不能启动和控制，致使使电动机停止运行，引起锅炉、电机等连续连续运转的装置非计划停车，具有较大的安全风险。

3.3 过电压故障解决措施

过电压主要受变频器中间直流电路的影响。那么主要的解决方案是有效和及时地处理中间直流链路的多余能量，同时，防止或减少输入到逆变器中间直流环节的多余能量，这样就会使得变频器的输出过电压达到较高的允许值。主要措施如下：

（1）安装谐波吸收器。过电压主要有脉冲过电压、雷电过电压和投切补偿电容器过电压，这些过电压都将输入变频器。对于这些问题，通常可以安装浪涌吸收器或串联电抗器以防止逆变器。浪涌吸收元件流过电流，并在两个端子之间夹紧高于指定电压的电压；串联电抗器能够有效的减少电容器组的浪涌电流，减少短路阻抗和短路容量，保护供电系统。

（2）调整变频器的保护定值。根据负载特性可以分两种，一种是对于不需要减速时间的负载，减速参数应根据设备的惯性适当增加。第二种是对于减速时间要求较高的负载，在设置减速参数时，应该考虑变频器的失速自校正函数和设置减低变频器的速度来降低负载设备速度的模式。

（3）直流母线单独供电，变频器自带一个外部直流母线输出端子，可根据实际需要设计并联多个变换器的直流母线电路任何来自DC总线的转换器获得的电流通常大于从外部输入的剩余电流，这样就可以维持公共直流电。

3.4 欠电压故障解决措施

欠电压易引起变频器欠停车，解决问题的主要思路主要是多台变频器共用直流母线（同上，不赘述）、采用UPS（不间断电源）供电、合理调整变频器的保护配置、加强电力运行管理。具体介绍如下：

（1）主回路电源采用电压保护跳闸。变频器电源采用UPS后，可充分利用UPS的不间断供电特性，它可以防止变频器因欠压而跳闸和停止。

(2) 降低变频器低电压保护的跳闸值且延长跳闸时间。为了提高逆变器的耐压性，根据逆变器的性能指标调整逆变器的低压保护值。由于采用变频控制的电气设备均为加速时间短、加速度大，在实际应用过程中，我们可以适当的延长负载设备的加速时间，这样可以减少瞬时压降对变频器的影响。

（3）加强电力运行管理。以松原工区油区供电电网为例，一是做好变电站进出口的电压监测和设备巡检，及时与国网公司电力调度汇报，调整变电站的低压侧电压，预防电网的过压和欠压；二是已停运的支路的的拆除或硬隔离；三是供电干线划分若段SF6真空开关，支路全部安装SF6真空开关，SF6真空开关按照实际负荷核算并配置电流保护定值，解决越级跳闸问题。

5 结束语

变频器的应用在东北油气分公司逐渐广泛，从最初应用到低功率电机自动启停、大功率电机降压启动领域，转变为异步调动电机的调速方面，本文从以上几个方面列举了变频器常见的几个故障和危害。在故障实际发生的频次看，电网欠电压对变频器的危害占主要系统非计划停车方面，变频器的参数应与控制系统本身相结合，并采取相应措施防止欠压引起的保护动作。

6 参考文献

[1] 邓海波，高志勇编著．矿物加工过程检测与控制技术：冶金工业出版社，2017.01：第167页

[2]杨欣鸿；申延合；唐琳著．中文版Auto CAD 2017电气设计从入门到精通：中国铁道出版社，2017.08：第283页

[3]DL／T55153-2002，火力发电厂厂用电设计技术规定[s]．DL／T 5153-2002， Technical Rule for Designing Auxiliary Power System of Fossil Fuel Power Plants [s]

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