1、引言

隨著科技不斷進(jìn)步，變頻器不斷更新、換代、升級(jí)、演變，并且其應(yīng)用亦日益廣泛。尤其是變頻器的優(yōu)良調(diào)速、節(jié)能、軟啟動(dòng)等性能，倍受廣大用戶青睞。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)試方法與技術(shù)要領(lǐng)，這對(duì)變頻器正常運(yùn)作，減少故障，延長(zhǎng)使用壽命，至關(guān)重要。筆者根據(jù)多年從事變頻器理論研究和實(shí)際應(yīng)用的實(shí)踐工作體會(huì)，提供了下列一些點(diǎn)滴調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，與同仁們進(jìn)行交流，以期拋磚引玉。

2 調(diào)試主要步序

調(diào)試變頻器，主要有下列五大步驟。

2.1變頻器系統(tǒng)功用考察

在調(diào)試變頻之前，必須認(rèn)真仔細(xì)閱讀所要調(diào)試變頻器的使用說(shuō)明書和相關(guān)資料信息，熟悉其使用環(huán)境和注意事項(xiàng)。尤其在變頻器通電前，要仔細(xì)觀察和檢查變頻器是否有明顯故障跡象，如它的輸入、輸出端是否符合說(shuō)明書要求。特別要注意是否有新的內(nèi)容增加。

2.2變頻器無(wú)機(jī)空載運(yùn)行調(diào)試

變頻器無(wú)機(jī)(即不連接電動(dòng)機(jī))空載(即電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載)運(yùn)行調(diào)試，下列三步是最基本的、亦是最重要的調(diào)試操作內(nèi)容：

(1) 把變頻器的接地端子接地以及將其電源輸入端子經(jīng)過(guò)漏電保護(hù)開關(guān)接到電源上;

(2) 察看變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常，若不正確，應(yīng)復(fù)位，否則要求供應(yīng)商退換;

(3) 熟悉變頻器的操作鍵。

一般的變頻器均有run(運(yùn)行)、 stop(停止)、 prog(編程)、 data/enter(數(shù)據(jù)/確認(rèn))、up▲(增加)、down▼(減少)等6個(gè)鍵，不同變頻器操作鍵的定義基本相同。此外有的變頻器還有monitor/display(監(jiān)視)、reset(復(fù)位)、jog(寸動(dòng))、shift(移位)等功能鍵，對(duì)這些鍵要進(jìn)行調(diào)試操作。

2.3變頻器帶機(jī)空載運(yùn)行調(diào)試

變頻器帶機(jī)(即接上電動(dòng)機(jī))空載(即電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載)調(diào)試，下列四步至關(guān)重要。

(1) 設(shè)置電動(dòng)機(jī)的功率、極對(duì)數(shù)，以及確定變頻器的工作電流。

(2)設(shè)定變頻器的最大輸出頻率與基底頻率以及設(shè)置電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性。壓/頻(v/f)工作方式的選擇包括最高工作頻率、基本工作頻率(即基底頻率)和轉(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。

最高頻率是指變頻器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器自身的最高工作頻率可能比較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高工作頻率低于變頻器的最高工作頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定工作的頻率。

基本工作頻率是變頻器對(duì)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)按電動(dòng)機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。

轉(zhuǎn)矩類型指負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說(shuō)明書中的v/f工作方式圖和負(fù)載特點(diǎn)，選擇其中的一種工作方式。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。為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟動(dòng)要求，要調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)距的控制比較復(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。因此在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。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。因此，變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超過(guò)變頻器的最大容許輸出電流。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) 手動(dòng)操作變頻器面板上的運(yùn)行停止鍵，觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行停止過(guò)程及變頻器的顯示窗，看是否有異?，F(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。若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定頻率變化率升速或減速時(shí)，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)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(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) 如果變頻器帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可能有兩種原因：

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。采用設(shè)定頻率跳躍值(一般變頻器能設(shè)定三級(jí)跳躍點(diǎn))的方法，可以避開共振點(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，甚至在加速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)，使得電動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在v/f曲線上設(shè)定跨跳點(diǎn)及跨跳寬度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過(guò)這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

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試用

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。矢量控制方式就是將定子電流分解成磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進(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。常用頻率設(shè)定信號(hào)的上升、下降來(lái)確定加減速時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)限制頻率給定的上升率以防止過(guò)電流，減速時(shí)設(shè)定下降率防止過(guò)電壓。加速時(shí)間設(shè)定時(shí)還應(yīng)注意將加速電流限制在變頻器過(guò)電流容量以下，防止變頻器過(guò)電流跳閘;減速時(shí)間設(shè)定時(shí)還應(yīng)注意防止平滑電路的電壓過(guò)大，不使變頻器因再生過(guò)電壓失速而跳閘。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)束語(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。