电机变频调速系统的调试与故障分析

随着变频器的应用范围越来越广泛，变频器运行中出现的问题也越来越多。主要表现为:过电压、过电流、高次谐波、振动与噪声、发热等。本文针对上述常见问题的产生进行原因分析并提出相应的处理方法。

一、过电压产生的原因及处理方法

1.1 过电压产生的原因

(1)分断变压器出现的过电压

按照截流过电压形成的理论，当断开变压器时，变压器电感中的电流不能突变、其中存储的磁场能量，在变压器励磁电感和对地电容间形成振荡，从而出现过电压。

(2)变压器带负载合闸产生的过电压

在实际试验中，合空载变压器曾检测到数倍于电源电压的过电压，其物理原理为:空载变压器仍可等值于一个励磁电感与变压器本身的等效电容的并联，如果变压器的中性点不接地，开关又是非周期合闸(一相或两相先合)，由于馈线电容、变压器对地电容、纵向电容与变压器电感产生振荡，结果产生较高的过电压，特别是变压器中性点过电压较高。

虽然变压器基本上都是带负载合闸，但是变压器带上负载后合闸也会产生过电压，只是相对空载时要小些。在真实负载中有比较大的电容，由于电容的储能不会突然增加，再加上输送电缆在传输高频率的振荡电压时有分布对地电容，这些电容对过电压有吸收作用。这两者的共同作用使变压器在合闸过程中的过电压受到抑制，但是有时候其数值仍然很高，甚至有可能高出元件的耐压值，这是很危险的。

(3)整流元件的换向过电压

整流元件在换向时，由于很高，所以转向过电压也很高。这不仅会损坏元件，而且还会产生电磁干扰。

1.2 过电压的处理方法

(1)对于变频器移相变压器的分断过电压，采用阻容吸收网络和氧化锌避雷器组成过电压吸收回路，取得较好效果。

(2)对于变压器带负载合闸产生的过电压，可以选用周期性能好的开关(开关长期操作后会出现不同期);采用良好的阻容吸收回路或者有源抑制器技术方案;采用带静电屏蔽措施的变压器，也可以有效地抑制合闸过电压。但是大功率变压器在制作静电屏蔽层的难度将是相当大的。

(3)对整流元件换向产生的过电压，注意点是:整流元件的反向耐压值要足够，其次就是吸收回路和续流回路必须措施得当。否则整流器件就有可能被过电压击穿。

(4)由于变频器工作时的过电压基本上是变压器分闸合闸时产生，因此应该从变压器开始想办法抑制变频器的过电压。可以采用:

①加大变压器励磁电感和对地电容，加大励磁电感即减小空载电流，这都会引起变压器成本的增加。②加大变压器对地电容：原理上容易分析，但是实际上由于变压器本身的结构和材料限制，要想做出任意绝缘方式或绝缘等级高的变压器是不太可能的，因此要想较大地增加变压器的对地电容C也是相当困难的。

二、过电流产生的原因及处理方法

2.1 过电流产生的原因

(1)工作中过电流

即拖动系统在工作过程中出现过电流。其原因大致来自以下几方面:

①电动机遇到冲击负载，或传动机构出现卡住现象，引起电动机电流的突然增加。

②变频器的输出侧短路，如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路，或电动机内部发生短路等。

③变频器自身工作的不正常，如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在不断交替的工作过程中出现异常。例如由于环境温度过高，或逆变器件本身老化等原因，使逆变器件的参数发生变化，导致在交替过程中，一个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断，引起同一个桥臂的上、下两个器件的直通、使直流电压的正、负极间处于短路状态。

(2) 升速时过电流

当负载的惯性较大，而升速时间又设定得太短时，意味着在升速过程中，变频器的工作效率上升太快，电动机的同步转速迅速上升，而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去，结果是升速电流太大。

(3) 降速中的过电流

当负载的惯性较大，而降速时间设定得太短时，也会引起过电流。因为，降速时间太短，同步转速迅速下降，而电动机转子因负载的惯性大，仍维持较高的转速，这时同样可以是转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。

2.2 过电流处理方法

(1)起动时一升速就跳闸，这是过电流十分严重的现象，主要检查:工作机械有没有卡住;负载侧有没有短路，用兆欧表检查对地有没有短路;变频器功率模块有没有损坏; 电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来。

(2)起动时不马上跳闸，而在运行过程中跳闸，主要检查:升速时间设定太短，加长加速时间;减速时间设定太短，加长减速时间;转矩补偿(U/f比)设定太大，引起低频时空载电流过大:电子热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作。

三、谐波产生的原因及处理方法

3.1 谐波产生的原因

从结构上看、变频器可分