1 前言

變頻器運(yùn)行過(guò)程輸出電流大于等于變頻器額定電流，但達(dá)不到變頻器過(guò)流點(diǎn)，在運(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)產(chǎn)生過(guò)載保護(hù)。變頻器過(guò)載保護(hù)按反限時(shí)曲線(xiàn)i2t即指動(dòng)作限時(shí)與通入電流大小的平方成反比，通入電流越大，則動(dòng)作時(shí)限越短，該曲線(xiàn)在出廠(chǎng)時(shí)由機(jī)型參數(shù)唯一確定，用戶(hù)不能改。本文通過(guò)軋機(jī)變頻器過(guò)載的分析來(lái)介紹過(guò)載發(fā)生的原因及處理方法。

2 軋機(jī)變頻器過(guò)載故障現(xiàn)象

某鋁板軋機(jī)采用75KW安川VS G7 變頻器（圖1中的VF2），并安裝了編碼器PG，調(diào)試正常，但是當(dāng)鋁板卡死在軋機(jī)中啟動(dòng)時(shí)，容易發(fā)生過(guò)載OL1。

圖1 鋁板軋機(jī)示意

3 變頻器過(guò)載的主要原因、解決對(duì)策與故障定位

（1）過(guò)載的主要原因

電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流超過(guò)了額定值，稱(chēng)為過(guò)載（圖2所示）。過(guò)載的基本特征是：電流雖然超過(guò)了額定值，但超過(guò)的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流（否則就變成過(guò)流故障），而且過(guò)載是有一個(gè)時(shí)間的積累，當(dāng)積累值達(dá)到時(shí)才報(bào)過(guò)載故障。

圖2 過(guò)載示意

過(guò)載發(fā)生的主要原因有以下幾點(diǎn)：

a) 機(jī)械負(fù)荷過(guò)重，其主要特征是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，可從變頻器顯示屏上讀取運(yùn)行電流來(lái)發(fā)現(xiàn)；

b) 三相電壓不平衡，引起某相的運(yùn)行電流過(guò)大，導(dǎo)致過(guò)載跳閘，其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不均衡，從顯示屏上讀取運(yùn)行電流時(shí)不一定能發(fā)現(xiàn)(因很多變頻器顯示屏只顯示一相電流)；

c) 誤動(dòng)作，變頻器內(nèi)部的電流檢測(cè)部分發(fā)生故障，檢測(cè)出的電流信號(hào)偏大，導(dǎo)致過(guò)載跳閘。

（2）過(guò)載故障的解決對(duì)策

過(guò)載故障的檢查方法和解決對(duì)策包括：

a) 檢查電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱，如果電動(dòng)機(jī)的溫升不高，則首先應(yīng)檢查變頻器的電子熱保護(hù)功能預(yù)置得是否合理，如變頻器尚有余量，則應(yīng)放寬電子熱保護(hù)功能的預(yù)置值。

如果電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高，而所出現(xiàn)的過(guò)載又屬于正常過(guò)載，則說(shuō)明是電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷過(guò)重。這時(shí)，應(yīng)考慮能否適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷。如能夠加大，則加大傳動(dòng)比。如果傳動(dòng)比無(wú)法加大，則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量。

b) 檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡，如果電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓不平衡，則應(yīng)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(wèn)題在變頻器內(nèi)部。如變頻器輸出端的電壓平衡，則問(wèn)題在從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線(xiàn)路上，應(yīng)檢查所有接線(xiàn)端的螺釘是否都已擰緊，如果在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間有接觸器或其它電器，則還應(yīng)檢查有關(guān)電器的接線(xiàn)端是否都已擰緊，以及觸點(diǎn)的接觸狀況是否良好等。

如果電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓平衡，則應(yīng)了解跳閘時(shí)的工作頻率:如工作頻率較低，又未用矢量控制(或無(wú)矢量控制) ，則首先降低U/ f 比，如果降低后仍能帶動(dòng)負(fù)載，則說(shuō)明原來(lái)預(yù)置的U/ f 比過(guò)高，勵(lì)磁電流的峰值偏大，可通過(guò)降低U/ f 比來(lái)減小電流;如果降低后帶不動(dòng)負(fù)載了，則應(yīng)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(yīng)采用矢量控制方式。

（3）過(guò)載故障定位

對(duì)應(yīng)過(guò)載的變頻器主要故障代碼變頻器過(guò)載和電動(dòng)機(jī)過(guò)載，其故障定位如圖3所示。

圖3 過(guò)載故障定位

4 軋機(jī)變頻器過(guò)載分析處理

觀察軋機(jī)變頻器參數(shù)，發(fā)現(xiàn)變頻器工作模式為V/f閉環(huán)帶PG模式，改為矢量帶PG模式，即重新設(shè)置A1-02參數(shù)：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(shù)修改后，軋機(jī)工作正常，即使卡死也能正常啟動(dòng)。

5 總結(jié)歸納

帶速度傳感器矢量控制與閉環(huán)V/f控制是有嚴(yán)格區(qū)別的。帶速度傳感器矢量控制與閉環(huán)V/f控制在安裝編碼器PG上有共同點(diǎn)，而且都有類(lèi)似的PID環(huán)以及相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，好像給人一種雷同的感覺(jué)。但兩者存在著很大的區(qū)別，主要一點(diǎn)在于前者是矢量控制，而后者屬于傳統(tǒng)的V/f控制。
我們對(duì)比一下帶速度傳感器矢量控制與閉環(huán)V/f控制的原理框圖，如圖4、圖5中所示。矢量控制時(shí)的速度控制ASR是把速度指令和速度反饋信號(hào)進(jìn)行差值比較，然后進(jìn)行PI控制后，經(jīng)過(guò)一定的濾波時(shí)間，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩限定，輸出轉(zhuǎn)矩電流，進(jìn)入轉(zhuǎn)矩環(huán)控制；而閉環(huán)V/f控制是將速度指令和速度反饋信號(hào)的偏差調(diào)為零，PID的結(jié)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(huán)V/f控制原理框圖

在本案例中，由于錯(cuò)誤地選擇了不同的控制方式，導(dǎo)致帶速度傳感器矢量控制與閉環(huán)V/f控制有兩點(diǎn)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(dá)到0.05％，而閉環(huán)V/f控制則只有0.5％（相當(dāng)于無(wú)傳感器矢量控制的水平）。（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不同。帶速度傳感器矢量控制的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)到200％/0Hz，而閉環(huán)V/f控制則只有180％/0.5Hz。正是基于以上兩點(diǎn)，對(duì)于軋機(jī)這種過(guò)載能力要求非常高的負(fù)載，必須選擇合適的控制方式。