采煤机变频器的控制电路及集中常见故障分析

1、采煤机变频器的控制电路及集中常见故障分析 采煤机变频器的控制电路及集中常见故障分析 摘要：熟悉变频器构造，了解其主要器件的功能特点和常用参数的配置，并掌握一定的设备故障检修技能，是技术人员都应具备的专业素质。文章就变频器的电路构造及其常见故障检修作详细说明。 关键词：变频器 控制电路 干扰 0 引言 近几年来，变频器在煤炭开采行业中的应用开始受到业界的普遍关注。熟悉变频器构造，了解其主要器件的功能特点和常用参数的配置，并掌握一定的设备故障检修技能，是每一位技术人员应具备的根本从业素质。 1 变频器控制电路 依据行业惯例，我们把控制回路定义为一种网络。通过这个网络，可以为采煤机牵引电动机供电的主

2、电路提供控制信号。主电路的“电压、电流检测电路，频率、电压的“运算电路，电动机的“速度检测电路，将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器、电动机的保护电路，就是整个控制回路所涵盖的电路元件。开环控制回路不具有速度检测装置；已装设速度检测装置的回路就是闭环控制回路，它通过反应环节可以更为精确的掌握异步电动机的运转情况。 1.1 逆变器输出电压和频率主要通过运算电路得出的。具体来说，就是经过运算电路中外部的速度、转矩等指令在与检测电路中的电流、电压信号进行比拟运算后得出。 1.2 电压、电流检测电路为与主回路电位隔离检测电流、电压等。 1.3 隔离设置驱动电路和控制电路。关断或导通电路元

3、件的操作由驱动电路来完成。 1.4 变频器通过I/0输入输出电路可以进行高质量的人机交互。它能够接收运行、多段速度运行等多种输入信号的输入。另外，各类内部参数的输出也通过I/0输入输出电路来完成。 1.5 运算回路接收到装设在异步电动机轴上的速度检测器发出的速度信号，并将其转换为速度指令，指挥电动机正常运转。 1.6 主电路中的电流和电压等通过保护电路来检测。如主电路的电流电压情况发生异变，为防止损坏逆变器和异步电动机，要将逆变器的电压和电流调节到额定数值范围以内，或直接执行断电操作，中止设备运行。 逆变器控制电路中设置了异步电动机保护电路和逆变器保护电路： 1.6.1 逆变器保护。瞬时过电流

4、保护。因为逆变电流负载侧短路等原因，电流从逆变电路回件中流过时一旦超出限定值，逆变器就迅速断电，停止工作。变流器的输出电流超出额定范围，逆变器也要执行同样的操作。过载保护。假设逆变器输出电流和电流持续流通的时长大于限定值，将不可防止的对电线、逆变器器件造成破坏。为防止这种问题的发生，应该立即停止设备运转，适时保护需要反时限特性，可实施热继电器或电子热保护。当电动机因超过限定值的负载而发生堵转，或负载的GD2超过限定范围，一般会都出现过载问题。再生过电压保护。电动机在逆变器的作用下运转速度急速下降，在降速过程中，直流电路电压基于再生功能而增大，甚至使其超出限定范围，为防止电压过高而引发设备故障，

5、可采取措施延缓电动机减速，或使逆变器应立即停止工作。瞬时停电保护。瞬时停电可以在控制电路正常运作的前提下精确至毫秒的范围。假设停电的时间已大于数十毫秒，我们除采取措施防止电路误动作以外，还要果断切断主电路的工作电流。所以发现故障后必须对逆变器进行断电。接地过电流保护。对于逆变器负载接地，可以将漏电保护断路装置和接地过电流保护功能加设在逆变器上，一是为了防止逆变器遭到破坏，二是对操作人员的生命平安负责。冷却风机异常。有冷却风机的装置，如果风机运转发生故障，装置内会快速升温，所以采用风机热继电器或器件散热片温度传感器，一旦查出故障，就可以及时切断逆变器工作电流，使其停止运行。 1.6.2 异步电动

6、机的保护。过载保护。逆变器保护装置和过载检测装置共同使用。基于其低速运转过热的情况，通过安装在逆变器内的电子热保护装置对过热的问题进行检测，或将温度检测器埋设在异步电动机内进行实测。假设动作过于频繁，可适当减小电动机负荷，扩大逆变器和电动机的容量。超速保护。如果异步电动机和逆变器的运转情况异常，也就是说一旦电动机的运转速度或逆变器的工作频率超越了既定的范围，逆变器就要执行断电操作。 1.6.3 其它保护。防止失速过电流。异步电动机的跟踪速度在加速过程中如果达不到预期效果，就会使过电流保护电路动作，设备将无法正常工作。鉴于此，必须在负载电流还未减小时提前采取措施控制频率变化，防止频率过高损坏电路

7、。在某些情况下，也能采用这种方法来控制恒速运转中的过电流。防止失速再生过电压。在减速过程中，再生能量的产生会造成主电路中的直流电压升高，促使再生过电压电路保护动作。为防止这种问题的出现，应提前采取措施对频率的降幅进行控制。 2 变频器控制回路的抗干扰措施 由于主回路的非线性，变频器的作用就好似一个谐波干扰源。而变频器周围一般是能量小且信号较弱控制回路，任何装置的干扰都会导致这局部控制回路出现状况而无法正常工作，进而影响变频器及其周围装置的正常运转。鉴于此，在装设或使用变频器的过程中，有必要将抗干扰装置装设在控制回路上，提高设备的抗干扰能力。 2.1 变频器的根本控制回路。一般模拟回路和数字回路

8、是与外部进行信号交流的根本回路。 4-20MA电流信号回路；1-5v/0-5v电压信号回路。开关信号回路，变频器的开停指令，正反转指令。 模拟回路和数字回路将外部控制指令信号导入变频器，干扰源产生的干扰电势也通过控制电缆来干扰变频器正常运转。 2.2 干扰的根本类型及抗干扰措施。静电耦合干扰。在电缆中，控制电缆与其周边的电气回路所携带的静电耦合产生的电势，就是静电耦合干扰。当其与干扰源电缆的间距至少为导体直径的40倍，就能有效防止干扰。将接地屏蔽导体加设在电缆与电缆之间，也是抗干扰的方法之一。静电感应干扰。静电感应干扰是周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰源电缆的磁通大小、控制

9、电缆形成的闭环面积、或其他动力电缆的别离铺设，往往决定其干扰能力。一般别离距离为10cm30cm，或超过30cm。如果不易于别离，可穿过铁管铺设控制电缆，或采取控制导体绞合的方法，来有效预防干扰。电波干扰。控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生的电势，我们称其为电波干扰。可采取上文提到的控制措施来防止干扰，或将变频器放入接地铁箱进行电波屏蔽。接触不良干扰。变频器控制电缆的电接点及继电器触点接触不良，电阻发生变化在电缆中产生的干扰叫做接触不良干扰。提高电器件等级，或并联触点可有效防止此类干扰的发生。除此以外，还要定期检查并紧固电缆连接点。接地干扰。机体接地或信号接地，由弱电压电流回路以及不合理

10、的接地诱发的各类干扰，都属于接地干扰。因篇幅有限，其范围较广，在此不再具体说明。 3 变频器的常见故障分析 采煤作业常用的变频器一般为交流电源输入的电压型变频器。其交流电压三相整流桥整流成直流电压，由三相桥式逆变电路将其转为可以频率、电压具有可调性的三相交流电输送至负载。一般情况下，刚刚接通变频器后，直流侧的平波电容的容量和电流数值较大，因此，大多数情况下都由一个起动电阻来控制充电电流。控制电路在结束充电后，通过晶闸管和继电器的触点使起动电阻发生短路，电阻因短路被烧坏，引发直流母线电压故障。根据设计经验，设计者在对变频器的起动电路进行设置的过程中，为缩小变频器体积，多采用电阻值为1050、功率在1050W之间的小型起动电阻。 如果变频器旁路接触器触点出现接触不良、旁路晶闸管导通阻值增大的情况，或交流输入电源频繁接通，电阻一般会发生短路而被烧毁。一旦出现此类故障，工作人员应该及时置换规格型号与原电阻相同的电阻进行替换，并且查明问题根源。假设是由输入侧电源频率开合引发的电路故障，首先要彻底解决这个问题才可以正常起动变频器；假设故障根源在于旁路晶闸管和旁路继电器触点，就应该及时更换损坏的器件再开始其他工序的操作。 4 结束语 采用变频器作为异步电动机驱动器，设备确实可以稳定运行，但是一旦发生误操作，或某些偶然因素也难以防止变频器遭到