变频器功能解析－－变频器的保护和显示功

≥的情形。这里，称为转折频率。
转折频率的预置和电动机的类型(如是否采用变频调速专用电动机、电动机的外壳是开启式还是封闭式等)、运行条件(如是否有强迫通风等)以及周围环境(如环境温度的变化、通风状况)等因素有关。一般情况下，转折频率可按基本频率的70%来预置。当基本频率为50hz时，转折频率可预置为35hz。
此外，过载保护除了保护电动机的发热外，还应保护负载的不正常运行。例如，对于恒转矩负载，电动机允许长时间运行的电流不能减小，否则将带不动负载。故电动机运行电流的范围如图4(a)的曲线所示;而对于二次方律负载，低频时负载转矩很轻，即使负载运行已经不正常，电动机的运行电流也往往达不到额定电流值。为了及时捕捉低频时负载运行的不正常状况，应该适当减小其运行电流的允许值，如图4(b)所示。
l 零频率允许电流
电流保护曲线的起点即为零频率允许电流，如图4中iz％。
1.2.2 过载保护动作方式的选择功能
动作方式的选择包含的面颇广，主要的有:
(1) 有效选择
即选择变频器的热保护功能是否有效。选择的基本原则是:
l 如一台变频器只控制一台电动机, 应预置为“有效”;
l 如一台变频器控制多台电动机时，则由于变频器的容量比单台电动机的容量大得多，无法对每台电动机进行过载保护，故应预置为“无效”。
(2) 电动机工况的预置
主要有:
l 负载的性质:如恒转矩负载、二次方律负载等;
l 负载的工况:如连续恒定负载、连续变动负载、断续负载、短时负载等。
变频器将根据上述数据进行计算和判断。
(3) 保护方式的预置
主要有:
l 只报警，不动作;
l 过载后自动减小电流(频率有所下降);
l 过载后跳闸，电动机按预置的减速时间停机;
l 过载后跳闸，并立即封锁逆变管，使电动机处于自由制动状态。

2 变频器的电流保护
变频器的电流保护主要指过电流保护，某些变频器还有欠电流(欠载)保护。
2.1过电流保护功能
2.1.1过电流的原因
(1) 故障引起的过电流
l 外部故障
主要是输出侧短路，如图5(a)所示;

图5 故障过电流示例

l 内部故障
最严重的是逆变桥上下两个逆变管直通，如图5(b)所示。这种现象之所以发生，或因为环境温度过高，或因为逆变管老化，或因为操作不当引起控制电路的混乱，使上下两个逆变管在交替导通过程中的“死区”变窄而导致直通(即一个已经导通，另一个尚未完全截止)。
(2) 功能预置不当引起的过电流
l 负载较轻而u/f比预置的较大, 导致电动机磁路的饱和，励磁电路严重畸变, 产生冲击电流, 如图6(a)所示;

图6 预置不当引起的过电流

l 负载的惯性较大，而加速时间预置较短，引起在加速过程中产生过电流，如图6(b)所示。
(3) 变频器测量误差引起的误动作
例如，实际测量结果只有45a，而变频器的测量结果却是88.6a，如图7所示。显然，变频器内部的检测误差过大，而变频器又只能根据其内部的测量结果来进行保护，形成误动作。

图7 测量误差

2.1.2 变频器过电流的特点
因为电动机过载也一定过电流，但上述的变频器过电流的危害要大得多，所以，变频器必须能够根据其特点来进行判断。过电流的特点如下:
l 电流上升的幅度较大;
l 电流上升的变化率较大。
2.2 欠电流(欠载)保护功能
2.2.1 欠电流(欠载)保护的必要性
如果在运行过程中负载突然减轻为空载，则:
l 意味着机械部分发生故障, 如皮带断裂或水泵干涸等;
l 在矢量控制模式下，可能导致变频器的运算发生错误而误动作。
因此，有必要报警或跳闸。
2.2.2 欠载保护曲线
欠载保护曲线如图8所示，其基本特点如下:

图8 欠载保护曲线

(1) 额定频率以上
由于在额定转速以上运行时，发生上述现象时的危害性较大，故转矩的下限不变;
(2) 额定频率以下
转速越低，发生上述现象时的危害性越小，故转矩的下限随频率的下降而减小;
(3) 零频率负载
即频率为0hz时的转矩下限，用表示。

3 变频器的电压保护
3.1 过电压保护功能
变频器的过电压通常指直流回路的电压过高。当直流电压过高时，主电路内的逆变器件、整流器件以及滤波电容等都可能受到损害，故一般情况下，都应该进行跳闸保护。过电压的主要原因如下:
3.1.1 电源过电压及其危害
相对于元器件的耐压而言，电源过电压时，直流电压并不很高。我国的电源线电压为380v，允许误差为＋10％，则经三相全波整流后的峰值为591v。个别单位夜间的电源线电压可达450v，其峰值电压也只有636v，并不算很高，如图9(a)所示，故电源过电压一般不会使变频器内的元器件受到伤害。

图9 过电压原因示例

电源过电压主要危害在于:
(1) 电动机的磁路饱和
对电动机来说，电压过高必然使磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从而温升过高。
(2) 损害电动机的槽绝缘
直流电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度增大，使电动机槽绝缘的寿命受到影响。
所以，如果直流电压超过正常允许范围的时间较长时，变频器将进行保护。
3.1.2降速过电压
即降速过快引起的过电压，这种情况下过电压的电压变化率du/dt不大，但幅值往往较高，常超过700ｖ，应该进行保护，如图9(b)所示。
3.1.3 冲击过电压
指电压变化率du/dt和幅值都很大的冲击过电压，其原因主要有:
l 雷电引起的过电压;
l 变电所的补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，如图9(c)所示。
当发生冲击过电压时，变频器将进行保护。
3.2 欠电压保护功能
3.2.1 欠电压的原因
(1) 电源欠电压
如电源电压过低、电源缺相等。
(2) 变频器故障形成的欠电压
如变频器的整流桥损坏、变频器整流后的限流电阻损坏，滤波电容器不能充电、限流电阻因并联的晶闸管或继电器发生故障而未切除电路等。
3.2.2 欠电压保护功能
(1) 自动电压调整(avr)功能
当电源电压在允许范围内波动时，为了使电动机能够平稳地运行，变频器设置了自动电压调整(avr)功能，使变频器的输出电压稳定在所要求的范围内。
(2) 缺相保护功能
电源缺相后，变成了单相电源，经全波整流并滤波后的直流电压将只有三相全波整流时的66％，足以使欠压保护功能动作，故有的变频器并无缺相保护功能。
但为了便于用户了解跳闸原因，不少变频器设置了电源缺相保护功能。有的变频器还设置了变频器输出端的缺相保护功能。

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