1  引言
    在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中,采用變頻器控制的電動機(jī)系統(tǒng),有著節(jié)能效果顯著、調(diào)節(jié)控制方便、維護(hù)簡單、可網(wǎng)絡(luò)化集中、遠(yuǎn)程控制、可與PLC組成自動控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。變頻器的這些特點(diǎn)使其在電氣傳動、工業(yè)自動控制等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。市場上不同型號規(guī)格變頻器的安裝、接線、調(diào)試各有特點(diǎn),但主要方法及基本結(jié)構(gòu)特性基本一致。本文以西門子MMV變頻器為例來闡明變頻器的外圍配置要點(diǎn)。
2  西門子MMV變頻器的基本結(jié)構(gòu)
    變頻器的主電路形式一般由整流、逆變和濾波三部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,中間濾波部分用大電容作為濾波器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,通過控制各開關(guān)管的驅(qū)動信號來控制變頻器的輸出性能。
    MMV變頻器是一種無速度傳感器矢量控制的通用型變頻器，可以廣泛地用于各種三相交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。MMV變頻器啟動轉(zhuǎn)矩大，控制精度高，過載能力強(qiáng)，保護(hù)措施安全可靠。安裝、設(shè)定、調(diào)試都比較方便。通過計(jì)算所需的輸出電流和頻率的變化量以維持所期望的電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等，使其不受負(fù)載條件變化的影響。可以通過串口（RS-485和RS-232）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，使用USS通訊方式可控制多達(dá)31臺變頻器。MMV變頻器可以方便地通過MPI和S7-200/300PLC相連接，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1  MMV變頻器內(nèi)部原理框圖

3  變頻器的外圍配置要點(diǎn)
3.1 變頻器主電路的布線及接地
    變頻器的輸出端不要接電力電容器或大容量浪涌吸收器，以免被峰值很高的浪涌電壓破壞變頻器或?qū)е缕湔`動作。
變頻器的R、S、T端是變頻器的輸入端,接電源進(jìn)線,可不分相序。U、V、W端是變頻器的輸出端。接線情況如圖2所示。

圖2  變頻器主電路的接線

    一般來說,電源與變頻器之間導(dǎo)線的選擇和同容量普通電動機(jī)電線的選擇方法基本相同。但考慮到其輸入側(cè)的功率因數(shù)往往較低,再加上電流中的諧波分量有較強(qiáng)的集膚效應(yīng),所以選擇時(shí)應(yīng)本著宜大不宜小的原則來決定線徑。通常按電動機(jī)正常接線的截面積大一級來選擇。
    因變頻器與電動機(jī)之間的導(dǎo)線鋪設(shè)長度往往較長,特別是變頻器頻率下降時(shí),電壓也要下降,在電流相等的條件下,線路電壓降ΔU在輸出電壓中的比例將上升。相應(yīng)地，電動機(jī)得到電壓的比例下降, 則有可能導(dǎo)致電動機(jī)發(fā)熱。所以在決定變頻器與電動機(jī)之間導(dǎo)線的線徑時(shí),需要考慮線路電壓降ΔU的影響[1]。一般要求:
    ΔU≤(2～3)%Un （1）
    Un為變頻運(yùn)行時(shí)電動機(jī)所加的電壓。
    此外，變頻器的與PLC控制回路應(yīng)單獨(dú)接地,在不能夠保證單獨(dú)接地的情況下,為了減少變頻器對控制回路的干擾,控制回路接地可以浮空,但變頻器一定要保證可靠接地。接地線按其安裝規(guī)范所規(guī)定的導(dǎo)線線徑規(guī)格。接地線還應(yīng)在可能范圍內(nèi)盡量短。在有多臺變頻器時(shí)，設(shè)置接地線時(shí)要注意將每臺變頻器接地端子單獨(dú)與大地相接，不要將接地端和另一臺設(shè)備的接地線相接后再接地。接地線的線徑不應(yīng)小于2.5mm2。
3.2 保護(hù)電路
    變頻器與供電電源之間應(yīng)裝設(shè)帶有短路及過載保護(hù)的低壓斷路器、交流接觸器，以免變頻器發(fā)生故障時(shí)事故擴(kuò)大。電控系統(tǒng)的急停控制應(yīng)使變頻器電源側(cè)的交流接觸器開斷，以便徹底切斷變頻器的電源供給，保證設(shè)備及人身安全。
3.3 啟動制動頻繁時(shí)的注意事項(xiàng)
    在啟動或制動頻繁的場合，不要用主電路電源的通斷來控制變頻器的啟動或停止，應(yīng)使用變頻器控制面板上的RUN/STOP鍵或外圍面板的通斷控制端子。這是因?yàn)楫?dāng)變頻器主電路啟動時(shí)，首先要給直流回路的大容量電解電容充電，如果頻繁啟動主電路必然造成供電容充電的限流電阻發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)也縮短了電解電容的使用壽命[2]。
3.4 固定頻率的設(shè)置
    在用外部開關(guān)實(shí)現(xiàn)電動機(jī)固定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常需要依據(jù)實(shí)際情況對P006,P051-055,P041-044等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在設(shè)置中比較易犯的一個(gè)錯(cuò)誤是:只設(shè)置對應(yīng)某個(gè)固定頻率的端子。在這種設(shè)置下，即使其他設(shè)置完全正確，電動機(jī)也不會運(yùn)轉(zhuǎn)。這是因?yàn)樵贛MV變頻器的設(shè)計(jì)中，當(dāng)P006和P007設(shè)置成外部開關(guān)量控制時(shí)，固定頻率和運(yùn)行兩個(gè)功能是分離的。也就是說：需要設(shè)定兩個(gè)端子（一個(gè)把某一固定頻率賦值給電動機(jī)；另一個(gè)則負(fù)責(zé)運(yùn)行），電動機(jī)方可按照設(shè)定的固定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。
4  結(jié)束語
    本文以MMV變頻器為例闡述了變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外圍配置要點(diǎn)。若能對變頻器多加了解和分析，必將有助于延長變頻器的使用壽命，有助于維持生產(chǎn)的正常進(jìn)行和保證產(chǎn)品質(zhì)量。