三菱變頻器工作原理與安裝環(huán)境分析

車瀅春

[摘 要]變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。文章介紹了三菱變頻器的工作原理及安裝要求，以期對(duì)相關(guān)工作者起到積極作用。

[關(guān)鍵詞]三菱變頻器；工作原理；安裝要求

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.202

1 三菱變頻器的工作原理

三菱變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。

2 三菱變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)

（1）采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。

（2）三菱變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。

（3）三菱變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題

①電壓匹配；三菱變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。

②電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力。

③轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。

（4）在使用三菱變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的三菱變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。

（5）三菱變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免三菱變頻器出力不足，所以在這種情況下，三菱變頻器容量要放大一檔或者在三菱變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

（6）對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起三菱變頻器的降容，三菱變頻器容量要放大一擋。

3 三菱變頻器E740的詳細(xì)描述

三菱變頻器FR-E740系列，小型、高性能（自帶控制面板）FR-E740完全代替FR-540系列變頻器。功率范圍：0.4～15kW（三相380V FR-E740系列），采用磁通矢量控制，實(shí)現(xiàn)1Hz運(yùn)行150%轉(zhuǎn)矩輸出，PID，15段速度等多功能選擇，內(nèi)置獨(dú)立RS485通信口，柔性PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪聲運(yùn)行。

功能范圍：允許短時(shí)超載（200%時(shí)持續(xù)3s）；機(jī)器本身自帶操作面板，無(wú)須另購(gòu)；提供USB接口與計(jì)算機(jī)連接，可以使用FR Configurator軟件對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定或監(jiān)視；變頻器表面帶PU接口，F(xiàn)R-E500操作面板可直接連接到E700系列上。安裝尺寸和FR-E500完全一致。允許并排安裝，節(jié)省安裝空間；維護(hù)簡(jiǎn)單：配有梳型配線蓋板，接線更方便，更換同系列變頻器時(shí)，不需要拆線，只要把原來(lái)變頻器的控制端子安裝到

4 三菱變頻器的安裝環(huán)境

4.1 三菱變頻器工作溫度

三菱變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，三菱變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書中的安裝要求，絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠三菱變頻器的底部安裝。

4.2 三菱變頻器環(huán)境溫度溫度太高且溫度變化較大時(shí)，三菱變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個(gè)問(wèn)題會(huì)比較突出。

4.3 腐蝕性氣體使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。

4.4 振動(dòng)和沖擊裝有三菱變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。淮安熱電就出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4.5 電磁波干擾三菱變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽三菱變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。

5 三菱變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法

（1）三菱變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源。

（2）控制電纜選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從三菱變頻器到電機(jī)全部用穿線管屏蔽。

（3）電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其他電纜走線，其最小距離為500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其他電纜長(zhǎng)距離平行走線，這樣才能減少三菱變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與三菱變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。

（4）與三菱變頻器有關(guān)的模擬信號(hào)線最好選用屏蔽雙絞線，動(dòng)力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔）或遵從三菱變頻器的用戶手冊(cè)。

①主回路：電抗器的作用是防止三菱變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)三菱變頻器的容量大小來(lái)決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在三菱變頻器的輸出端，減少三菱變頻器輸出的高次諧波，當(dāng)三菱變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝濾波器。雖然三菱變頻器本身有各種保護(hù)功能，但缺相保護(hù)卻并不完美，斷路器在主回路中起到過(guò)載，缺相等保護(hù)，選型時(shí)可按照三菱變頻器的容量進(jìn)行選擇?？梢杂萌庾冾l器本身的過(guò)載保護(hù)代替熱繼電器。

②控制回路：具有工頻變頻的手動(dòng)切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時(shí)可以手動(dòng)切工頻運(yùn)行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。

6 三菱變頻器常見故障分析

6.1 三菱變頻器過(guò)流故障過(guò)流故障可分為加速、減速、恒速過(guò)電流。其可能是由于三菱變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時(shí)一般可通過(guò)延長(zhǎng)加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載三菱變頻器還是過(guò)流故障，說(shuō)明三菱變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。

6.2 三菱變頻器過(guò)載故障過(guò)載故障包括變頻過(guò)載和電機(jī)過(guò)載。其可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過(guò)重等原因引起的。一般可通過(guò)延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過(guò)重，所選的電機(jī)和三菱變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和三菱變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。

6.3 欠壓說(shuō)明這款三菱變頻器電源輸入部分有問(wèn)題，需檢查后才可以運(yùn)行。

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