軋機變頻器過載的處理

1 前言

變頻器運行過程輸出電流大于等于變頻器額定電流，但達不到變頻器過流點，在運行一段時間后就會產生過載保護。變頻器過載保護按反限時曲線i2t即指動作限時與通入電流大小的平方成反比，通入電流越大，則動作時限越短，該曲線在出廠時由機型參數唯一確定，用戶不能改。本文通過軋機變頻器過載的分析來介紹過載發生的原因及處理方法。

2 軋機變頻器過載故障現象

某鋁板軋機采用75KW安川VS G7 變頻器（圖1中的VF2），并安裝了編碼器PG，調試正常，但是當鋁板卡死在軋機中啟動時，容易發生過載OL1。

圖1 鋁板軋機示意

3 變頻器過載的主要原因、解決對策與故障定位

（1）過載的主要原因

電動機能夠旋轉，但運行電流超過了額定值，稱為過載（圖2所示）。過載的基本特征是：電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流（否則就變成過流故障），而且過載是有一個時間的積累，當積累值達到時才報過載故障。

圖2 過載示意

過載發生的主要原因有以下幾點：

a) 機械負荷過重，其主要特征是電動機發熱，可從變頻器顯示屏上讀取運行電流來發現；

b) 三相電壓不平衡，引起某相的運行電流過大，導致過載跳閘，其特點是電動機發熱不均衡，從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發現(因很多變頻器顯示屏只顯示一相電流)；

c) 誤動作，變頻器內部的電流檢測部分發生故障，檢測出的電流信號偏大，導致過載跳閘。

（2）過載故障的解決對策

過載故障的檢查方法和解決對策包括：

a) 檢查電動機是否發熱，如果電動機的溫升不高，則首先應檢查變頻器的電子熱保護功能預置得是否合理，如變頻器尚有余量，則應放寬電子熱保護功能的預置值。

如果電動機的溫升過高，而所出現的過載又屬于正常過載，則說明是電動機的負荷過重。這時，應考慮能否適當加大傳動比，以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大，則加大傳動比。如果傳動比無法加大，則應加大電動機的容量。

b) 檢查電動機側三相電壓是否平衡，如果電動機側的三相電壓不平衡，則應再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡，如也不平衡，則問題在變頻器內部。如變頻器輸出端的電壓平衡，則問題在從變頻器到電動機之間的線路上，應檢查所有接線端的螺釘是否都已擰緊，如果在變頻器和電動機之間有接觸器或其它電器，則還應檢查有關電器的接線端是否都已擰緊，以及觸點的接觸狀況是否良好等。

如果電動機側三相電壓平衡，則應了解跳閘時的工作頻率:如工作頻率較低，又未用矢量控制(或無矢量控制) ，則首先降低U/ f 比，如果降低后仍能帶動負載，則說明原來預置的U/ f 比過高，勵磁電流的峰值偏大，可通過降低U/ f 比來減小電流;如果降低后帶不動負載了，則應考慮加大變頻器的容量;如果變頻器具有矢量控制功能，則應采用矢量控制方式。

（3）過載故障定位

對應過載的變頻器主要故障代碼變頻器過載和電動機過載，其故障定位如圖3所示。

圖3 過載故障定位

4 軋機變頻器過載分析處理

觀察軋機變頻器參數，發現變頻器工作模式為V/f閉環帶PG模式，改為矢量帶PG模式，即重新設置A1-02參數：將“1”改為“3 ”。表1所示為安川變頻器的不同工作模式。

表1 模式選擇

參數修改后，軋機工作正常，即使卡死也能正常啟動。

5 總結歸納

帶速度傳感器矢量控制與閉環V/f控制是有嚴格區別的。帶速度傳感器矢量控制與閉環V/f控制在安裝編碼器PG上有共同點，而且都有類似的PID環以及相應的參數設置，好像給人一種雷同的感覺。但兩者存在著很大的區別，主要一點在于前者是矢量控制，而后者屬于傳統的V/f控制。
我們對比一下帶速度傳感器矢量控制與閉環V/f控制的原理框圖，如圖4、圖5中所示。矢量控制時的速度控制ASR是把速度指令和速度反饋信號進行差值比較，然后進行PI控制后，經過一定的濾波時間，再經過轉矩限定，輸出轉矩電流，進入轉矩環控制；而閉環V/f控制是將速度指令和速度反饋信號的偏差調為零，PID的結果只是去直接控制變頻器的頻率輸出。

圖4 帶速度傳感器矢量控制原理框圖

圖5 閉環V/f控制原理框圖

在本案例中，由于錯誤地選擇了不同的控制方式，導致帶速度傳感器矢量控制與閉環V/f控制有兩點明顯的不同：（1）控制精度不同。帶速度傳感器矢量控制的速度控制精度能達到0.05％，而閉環V/f控制則只有0.5％（相當于無傳感器矢量控制的水平）。（2）啟動轉矩不同。帶速度傳感器矢量控制的啟動轉矩可達到200％/0Hz，而閉環V/f控制則只有180％/0.5Hz。正是基于以上兩點，對于軋機這種過載能力要求非常高的負載，必須選擇合適的控制方式。