变频器在风机系统或泵控系统的应用

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变频器指的是交流 电动机的驱动装置，是运动控制系统中的功率变换器，提供可控的高性能变压变频交流电源，在自动控制系统中应用越来越广泛。常用有变频器与PLC联动调速传动系统、变频恒压泵控系统和风机类控制系统等。本文主要讲述变频器在使用时有关的问题及解决方法。

2.变频器变频切换过程的问题变频器在拖带风机系统或泵控系统(简称惯性负载系统”，下同)过程中，变频器要在工频和变频之间进行频繁的切换、以保证惯性负载系统的正常运行；其切换的电路如 图1所示，当变频器从变频 电源输出切换到工频电源 时，断开KM3、然后 KM2接通。在变频器切换时，负载-侧要断离变频器，因为惯性负载通常是感性负载。感性负载在变频器拖带运行时，存储有大小为 WLi：的磁场能量，变频器切换瞬间，该磁场能量会对变频器形成的大电流冲击而损坏变频器，电路中的KM3的作用就是当变频器切换前停止了变频电源的输出。惯性负载系统随着切换时间的变化，原运行惯性随之下降，但风机系统或泵控系统的电动机此时将切换到工频电源运行过程，势必增加工频时的起动 电流，会引致风机系统或泵控系统的电动机温度急升发生过热现象 。

图 1 切换电路器在切换时变频输出电源的切出与 KM3同时动作；(2)对风机系统或泵控系统类型的惯性负载，变频器切换频率的参数预置在 49.5～50Hz之间，惯性负载系统其惯性功率不低于 80%的时候切换到工频电源，并保证 KM3断开后 l 2闭合的时间预置到 O.2～0.3秒；(3)变频器变频输出电源和工频输出电源的相序必需与风机系统或泵控系统类型的惯性负载的相序相同，也要考虑泵控或风机系统惯性负载的响应过程。

3.变频器由变频到工频的切换在变频器拖带泵控或风机系统运行过程中，变频器都具有变频-工频切换功能，可根据系统控制与运行的方式等要求，通过功能预置和选择变频器设备相应的控制端子，完成切换工作。至于-般的惯性负载系统，采用通用变频器拖带时，可设计-个 电路进行切换控制，具体电路如图 2所示：运行互锁 r/ 外部熟继电器了复位频率设定信号KⅢlOH 0LRESSDl0 FU23 SE信号依照Prl9OPr195的设定Dc 24gKMKⅡ2KM3图 2 变频 -工频切换控制电路基于以上的分析，变频器在变频电源输出切换到工频电源供电时，要完善以下三点： (1)变频器端子设置说明(1)变频器所拖带的风机系统或泵控系统，变频器从变 图2中变频器的IPF、OL和 FU为3个多功能输出端频输出电源切出后延时O.1秒，KM3才能断开，不允许变频 子，分别接于接触器 KM1、KM2和KM3用作变频器从变频作者简介：彭宏，女，广东兴宁人，本科，讲师。

- - - - 54 ---器-u v w 硎 耻 ；3l耋到工频的切换。其中接触器 KM1、KM2和 KM3的运行必需按上述分析说明的时间通过功能预置进行设置。端子 R1、S1为变频器用电接入端 口，当KM1断开时也要保证变频器控制 电路的正常用电。另外，MRS控制端子接通时，允许切换；如 MRS端子断开时，不允许切换。STF为运行控制端子，控制变频器的运行与停止。OH为泵控系统或风机系统运行时的过载保护输入端口，RES为复位端子。

f2)变频器的参数预设置从图 2电路可见 ，SU为变频器内电路程序运行功能的预置端接 口，通过电路的功能运行与仿真，对其中某些参数的设置如表 1所述：表 1功能预置部分参数表(-菱FR系列变频器)参 数 说 明 各 注Pr570.5s 变频器重新起动 自由运行时间Pr58O.5s 变频器重新起动频率上升时间Pr732 目标量给定电压为 10V 2时、切换功能为外部手动操作模式：3Pr792、(3)时、切换功能为组合运行操作模式。

Prl35l 变频-工频切换功能有效Prl362 使切换 KM2、KM3互锁时间为 2sPrl37l 使起动等待时间为 lsPrl381 使报警时切换功能有效Prl399999 使到达某-频率的自动切换功能无效Prl 857OH 端口接收外部热继电器的控制信号端口为瞬时掉电再起动控制、用于变频 -Prl866CS工频切换控制Prl92171PF 端 口工频切换控制接触器 KM1线圈通 电Pr193l 80L 端口工频切换控制接触器 KM2线圈通电Prl9419FU 端 口工频切换控制接触器 KM3线圈通电将变频器拖带-台轴流风机，按上述的电路连接并按参数预置设定后，起动系统运行正常。但系统从工频供电切换到变频输出供 电过程，轴流风机出现不稳定、电流稍微偏大、风机发热的情况，这应该是变频器从工频切入变频运行的问题。

4.变频器由工频到变频的切换采用变频器拖带泵控系统或风机系统，变频器从变频切换到工频或者从工频切换到变频，都会造成惯性负载或变频器受到过大的冲击电流，特别是 电动机在变频器切换时，电源 电压与电动机定子绕组的电动势叠加产生较大的冲击电流。变频器切换过程的波形如图 3所示。

从图3可见，变频器由变频输电切换到工频供电的瞬间，电源电压敲与定子绕组的电动势同相，此时切换没有附加的冲击 电流；但变频器 由工频供 电切换到变频输电瞬间，电源 电压敲与定子绕组的电动势反相，此时切换必将产生很大的冲击 电流，严重时其冲击电流接近于系统直接起动 电流的 2倍 。如果在变频器 由工频供电切换到变频输应 用电的时候，在频率不相等的情况下捕捉”同相点，则不会 出现过大冲击电流。其原理如图4所示。

- - TF---， 、变频切换到工频时 工频切换到变频时 电压与电动势同相 电压与电动势反相图3 变频器切换瞬间的电压波形UDUF/嗍 /。

V t/ 揪形/. / t-------- 22ms--------图4 同相点的相对移动从图4的波形图知道，只要合理预置变频器的上限频率，就十分有利于捕捉 ”到同相点。经过多次的预置仿真实验，变频器从工频切换变频时，断开图 2电路的 KM2，并延时 lOOms后接通 KM3，切换过程即告完成。若变频器拖带较大的惯性负载、并采用外置的切换电路进行切换时，将无法起动变频器 内置的频率搜索 ”功能，此时，应在图 1切换电路的KM3与负载之 间接入电抗器进行可靠的限流措施，变频切换完成后，电抗器即停止运行。

5.结束语经过多次的仿真实验，将变频器分别拖带轴流风机系统和消防泵机系统，通 电运行调试，并考虑变频恒压泵控系统和风机类控制系统在切换运行过程中，响应时间没有太高的要求 ，切换时间的预置都较慢些，系统运行相 当平稳 ，没有出现太大的冲击 电流 。在-些 自动控制系统拖带有大小变动的惯性负载、而且要求变频器切换快速的生产线等设备，采用上述的方法进行反复预置调试，系统运行时不会出现过大的冲击电流，变频器切换过程平稳，系统设备能正常运行。