一、变频器基础认知

       变频器是一种强电与弱电相结合的设备，科技含量较高，故障多种多样，需从实践与理论结合中总结经验。

       变频器（Variable-frequency Drive 简称：VDF）是将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可调的交流电，供给电动机运转的电源装置。它靠内部 IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。具有调速性能好、调速范围宽、静态稳定性好、能实现电机软启动、冲击小、运行效率高等特点。

       芬兰瓦萨控制系统有限公司于 1967年开发出世界上第一台变频器，开创了世界商用变频器市场先河。现代变频器的研究重点主要是针对交流调速系统，主要由主电路、整流器、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

       随着电力电子器件制造技术、微电子技术和变频控制技术高速发展，变频器性能快速提高，已被广泛应用在机械、化工、冶金、轻工等领域。例如在风机、泵和压缩机的控制中，变频器可实现节能、调速等功能，在全球的变频器应用中占到
 75%。

       变频器在当今的工业应用中起着不可或缺的重要作用，它可以加强过程控制、减少能耗、提高能效、减小电机控制设备的机械应力、优化各种依靠电机的设备的性能。还可以将太阳能、风能或潮汐能等自然可再生能源转换为电力，传输至电网或供当地使用。在混合动力技术中，变频器可将传统能源和储能技术相结合，创建综合能量管理解决方案。

二、15 个常见问题详解

       （一）变频分辨率

       变频分辨率是数字控制的变频器中，频率指令为模拟信号时输出频率的最小变化单位。通常取值为0.015 - 0.5Hz。例如，当分辨率为 0.5Hz 时，23Hz 的频率可变为23.5Hz、24.0Hz，电机的动作也会相应地有级跟随。在连续卷取控制等应用场景中，这样的有级变化可能会造成问题。如果分辨率为 0.015Hz 左右，对于4 级电机，1 个级差可以控制在 1r/min 以下，能充分适应一些对精度要求较高的场合。此外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。

       （二）加减速时间设定

       加减速可以分别给定的机种，适合短时间加速、缓慢减速的场合，比如小型机床需要严格给定生产节拍时间的情况。而对于风机传动等加减速时间都较长的场合，加速时间和减速时间可以共同给定。这样的设定意义在于能够满足不同应用场景的需求，提高生产效率和设备运行的稳定性。例如在小型机床加工中，精确的加减速时间控制可以确保每个加工步骤的准确性和高效性；在风机传动中，较长的加减速时间可以避免电机和风机因快速变化的转速而受到过大的冲击。

       （三）再生制动

       电动机在运转中如果降低指令频率，会变为异步发电机状态运行，作为制动器工作，这就是再生制动。在这个过程中，电机产生的能量贮积在变频器的滤波电容器中。由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的
 10% - 20%。如果采用选用件制动单元，可以达到 50% -100%。再生制动常见于电动车辆等领域，能够将车辆的动能转化为电能并储存起来，提高能源的利用效率。

       （四）制动力提升

       要得到更大的制动力，需要考虑多个因素。一方面，变频器的滤波电容容量和耐压决定了再生制动力的大小。一般情况下，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10% - 20%。另一方面，如果采用制动单元，可以显著提高制动力，达到 50% -100%。例如在一些需要快速制动的场合，如起重机、电梯等，采用制动单元可以确保设备的安全运行。

       （五）保护功能

       变频器的保护功能分为两类。一类是检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止、再生过电压失速防止等。另一类是检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车，包括过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。这些保护功能可以有效地防止变频器和电机因各种异常情况而损坏，提高设备的可靠性和安全性。例如，当出现过电流情况时，变频器会自动切断电流，保护电机和变频器不受损坏；当冷却风扇过热时，变频器会自动停止运行，防止因过热而引发故障。

       （六）离合器连接问题

       用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，会流过很大的电流，导致变频器过电流跳闸，不能运转。这是因为在连接瞬间，电机的负载突然增加，转速下降，转差率增大，从而引起电流急剧上升。为了解决这个问题，可以采取一些措施，如缓慢连接离合器、增加变频器的容量等。

       （七）同一工厂内电机启动影响

       在同一工厂内，大型电机一起动，运转中的变频器就可能停止。这是因为电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降。当电机容量大时，此压降影响也大。连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能（IPE）动作，造成停止运转。为了避免这种情况，可以采取一些措施，如增加变压器的容量、采用软启动装置等。

       （八）失速防止功能

       如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率，减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。例如，在一些需要快速加速的场合，如自动化生产线，如果加速时间设置不当，就容易出现失速现象。通过合理设置失速防止功能，可以确保设备的稳定运行。

       （九）安装方向限制

       变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果，上下的关系对通风也是重要的。因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。这样可以保证变频器的良好散热，提高设备的可靠性和使用寿命。如果安装方向不正确，可能会影响变频器的散热效果，导致设备过热而损坏。

       （十）过压问题

       过电压报警一般出现在停机的时候，主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题。当减速时间太短时，电机的再生能量不能及时释放，会导致直流母线电压升高，从而触发过电压报警。如果制动电阻或制动单元有问题，也会影响再生能量的释放，导致过电压。为了解决过压问题，可以采取延长减速时间、检查制动电阻和制动单元等措施。

       （十一）温度过高问题

       变频器还有温度过高故障。如果发生温度过高报警，经检查温度传感器正常，则可能是干扰引起的，可以把故障屏蔽。另外还应检查变频器的风扇及通风情况。对于其它类型的故障，最好与厂家联系，获得快速可行的解决方法。温度过高可能是由于环境温度过高、散热不良、负载过大等原因引起的。为了避免温度过高故障，应保持变频器周围环境通风良好，定期检查风扇和散热片的工作情况。

       （十二）过流现象

       变频器过流是报警最为频繁的现象。过流现象包括重新启动时一升速就跳闸、上电就跳、加速时跳闸等情况。主要原因有负载短路、机械部位有卡住、逆变模块损坏、电动机的转矩过小等。当出现过流现象时，应首先检查负载和电机是否正常，然后检查变频器的参数设置是否正确。如果问题仍然存在，可能需要更换损坏的部件或联系厂家进行维修。

       （十三）不采用软起动问题

       在很低的频率下，可以直接将电机投入到某固定频率的变频器中。但如果给定频率高，则同工频电源直接起动的条件相近，将流过大的起动电流（6- 7倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。软启动可以有效地降低电机的起动电流，减少对电网和设备的冲击。如果不采用软启动，在高频率下直接起动电机，可能会导致变频器过流跳闸，损坏设备。

       （十四）电机超过 60Hz 运转注意事项

       电机超过 60Hz 运转时应注意以下事项：

       机械和装置在该速下运转要充分考虑机械强度、噪声、振动等因素。如果机械强度不足，可能会导致设备损坏；噪声和振动过大，可能会影响设备的正常运行和使用寿命。

       电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作。风机、泵等轴输出功率与速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意。如果输出转矩不足，可能会导致设备无法正常工作。

       产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。高速运转会加速轴承的磨损，降低轴承的使用寿命。因此，应选择适合高速运转的轴承，并定期检查和维护轴承。

       （十五）长期不用的影响

       变频器长期不用会出现以下问题：

       变频器风机轴承润滑液干枯，影响使用。润滑液干枯会导致轴承磨损加剧，降低轴承的使用寿命，甚至可能导致风机故障。

       高压滤波电容长期不用容易鼓包，低压电解电容容易漏液。电容鼓包和漏液会影响变频器的性能和可靠性，甚至可能导致变频器故障。为了避免这些问题，长期不用的变频器应定期进行检查和维护，如给风机轴承加注润滑液、检查电容的状态等。