變頻器出現(xiàn)超調(diào)問(wèn)題案例分析及維修

  變頻器作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中的關(guān)鍵設(shè)備，其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性對(duì)于生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行效率至關(guān)重要。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器有時(shí)會(huì)出現(xiàn)超調(diào)問(wèn)題，這不僅影響生產(chǎn)線(xiàn)的正常運(yùn)行，還可能對(duì)設(shè)備造成損害。本文將從變頻器超調(diào)問(wèn)題的原因、維修方法及案例分析三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)探討，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供實(shí)用的解決方案。

     一、變頻器超調(diào)問(wèn)題的原因

      變頻器出現(xiàn)超調(diào)問(wèn)題，通常是由于多種因素共同作用的結(jié)果。以下是一些常見(jiàn)的原因：

      1. PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)：

      變頻器內(nèi)部的PID控制器負(fù)責(zé)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。PID參數(shù)包括比例、積分和微分三個(gè)部分，這些參數(shù)的設(shè)置直接影響到變頻器的控制效果。如果PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，如比例增益過(guò)大或微分增益過(guò)小，就可能導(dǎo)致變頻器在調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)調(diào)或欠調(diào)的現(xiàn)象。

      2. 控制信號(hào)輸入異常：

      控制信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性對(duì)變頻器的運(yùn)行至關(guān)重要。如果控制信號(hào)存在波動(dòng)或異常，如信號(hào)干擾、信號(hào)丟失等，就可能導(dǎo)致變頻器無(wú)法準(zhǔn)確接收和執(zhí)行控制指令，從而產(chǎn)生超調(diào)問(wèn)題。

      3. 電機(jī)慣性較大：

      對(duì)于一些大型或重載的電機(jī)，由于其慣性較大，在啟動(dòng)或停止過(guò)程中需要較長(zhǎng)的加速或減速時(shí)間。如果變頻器的加速度和減速度曲線(xiàn)設(shè)置不合理，就可能導(dǎo)致電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。

      4. 位置反饋精度不足：

      在一些需要精確位置控制的場(chǎng)合，如數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)等，如果位置反饋傳感器的精度不足，就可能導(dǎo)致變頻器無(wú)法準(zhǔn)確獲取電機(jī)的實(shí)際位置信息，從而產(chǎn)生超調(diào)問(wèn)題。

      5. 電磁環(huán)境干擾：

變頻器在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波，這些電磁波可能對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。同時(shí)，變頻器也可能受到來(lái)自其他設(shè)備的電磁干擾，如電網(wǎng)波動(dòng)、雷擊等。這些干擾可能導(dǎo)致變頻器的控制信號(hào)失真或丟失，從而產(chǎn)生超調(diào)問(wèn)題。

      二、變頻器超調(diào)問(wèn)題的維修方法

      針對(duì)變頻器超調(diào)問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行維修和調(diào)整：

      1. 調(diào)整PID參數(shù)：

      根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況和控制要求，對(duì)變頻器的PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。可以嘗試減小比例增益，增加微分增益，以減小超調(diào)量并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，也可以對(duì)積分時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以改善系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)誤差。

      2. 檢查控制信號(hào)：

      使用示波器等工具對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。確保控制信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，排除信號(hào)干擾和丟失的問(wèn)題。如果控制信號(hào)存在異常，可以檢查信號(hào)傳輸線(xiàn)路、信號(hào)放大器等部件是否正常工作。

      3. 調(diào)節(jié)加速度和減速度曲線(xiàn)：

      根據(jù)電機(jī)的負(fù)載情況和慣性大小，對(duì)變頻器的加速度和減速度曲線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。確保電機(jī)在啟動(dòng)和停止過(guò)程中能夠平穩(wěn)過(guò)渡，避免出現(xiàn)過(guò)調(diào)或欠調(diào)的現(xiàn)象。同時(shí)，也可以對(duì)變頻器的加減速時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)或縮短，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

      4. 更換位置反饋傳感器：

      如果位置反饋傳感器的精度不足，可以考慮更換更精確的位置反饋傳感器。提高位置反饋的精度和穩(wěn)定性，有助于變頻器更準(zhǔn)確地控制電機(jī)的位置信息，從而避免超調(diào)問(wèn)題的發(fā)生。

      5. 優(yōu)化電磁環(huán)境：

      盡可能地減少干擾源，通過(guò)改變電磁環(huán)境來(lái)避免速度超調(diào)。例如，可以增加濾波電容、使用屏蔽電纜等措施來(lái)減少電磁干擾。同時(shí)，也可以對(duì)變頻器進(jìn)行接地處理，以提高其抗干擾能力。

      三、案例分析

      以下是一些變頻器超調(diào)問(wèn)題的案例分析，旨在通過(guò)實(shí)際案例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明變頻器超調(diào)問(wèn)題的原因和解決方法。

      案例一：某紡織車(chē)間變頻器超調(diào)問(wèn)題、

      某紡織車(chē)間使用一臺(tái)西門(mén)子MM440系列變頻器來(lái)控制紡織機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在停機(jī)加泵時(shí)總是出現(xiàn)F001過(guò)流故障。技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查參數(shù)發(fā)現(xiàn)，變頻器的停車(chē)方式為OFF1（即變頻器按照選定的斜坡下降速率減速并停止）。這就意味著變頻器在從運(yùn)行頻率減速到0Hz過(guò)程中，始終是有電流輸出的，并因負(fù)載過(guò)重而過(guò)流跳閘。

      針對(duì)這一問(wèn)題，技術(shù)人員采取了以下解決方案：

      ● 將變頻器的停車(chē)方式修改為自由停車(chē)（即將命令數(shù)據(jù)組參數(shù)P0701=1修改為P0701=3）。當(dāng)停車(chē)命令到來(lái)時(shí)，變頻器輸出為零，電動(dòng)機(jī)自由停車(chē)。

      ● 對(duì)變頻器的加減速時(shí)間進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

      經(jīng)過(guò)調(diào)整后的變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)過(guò)流故障。

      案例二：某水務(wù)局變頻泵超調(diào)問(wèn)題

      某水務(wù)局一臺(tái)100KW工頻泵和一臺(tái)160KW變頻泵并聯(lián)為市區(qū)供水。當(dāng)100KW工頻泵拉閘停機(jī)時(shí)，變頻泵報(bào)過(guò)壓跳閘。技術(shù)人員分析發(fā)現(xiàn)，這是由于工頻泵突然停止時(shí)，管道中產(chǎn)生負(fù)壓，形成空化現(xiàn)象。負(fù)壓將水從變頻泵中吸入，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生發(fā)電效應(yīng)。

      針對(duì)這一問(wèn)題，技術(shù)人員采取了以下解決方案：

      ● 在變頻器上加裝制動(dòng)電阻，以消耗電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的回饋電能。

      ● 對(duì)變頻器的過(guò)壓保護(hù)參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以提高其抗干擾能力。

      經(jīng)過(guò)調(diào)整后的變頻泵運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)過(guò)壓跳閘問(wèn)題。

      案例三：某金屬加工企業(yè)變頻器超調(diào)問(wèn)題

      某金屬加工企業(yè)使用一臺(tái)75KW變頻器拖動(dòng)一臺(tái)75KW電動(dòng)機(jī)。變頻器一運(yùn)行就跳“OC"（過(guò)流）故障。技術(shù)人員分析發(fā)現(xiàn)，這是由于電動(dòng)機(jī)繞組存在短路現(xiàn)象。當(dāng)變頻器輸出頻率上升時(shí)，電壓也在上升。當(dāng)電壓上升到匝間擊穿電壓時(shí)，變頻器過(guò)流跳閘。

      針對(duì)這一問(wèn)題，技術(shù)人員采取了以下解決方案：

      ● 將電動(dòng)機(jī)分解并檢查繞組情況。發(fā)現(xiàn)繞組有短路燒痕后，更換了一臺(tái)新的電動(dòng)機(jī)。

      ● 對(duì)變頻器的過(guò)流保護(hù)參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以提高其抗干擾能力。

      經(jīng)過(guò)更換電動(dòng)機(jī)和調(diào)整參數(shù)后的變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)過(guò)流跳閘問(wèn)題。

      四、總結(jié)

      變頻器超調(diào)問(wèn)題是工業(yè)自動(dòng)化控制中常見(jiàn)的故障之一。針對(duì)這一問(wèn)題，可以從調(diào)整PID參數(shù)、檢查控制信號(hào)、調(diào)節(jié)加速度和減速度曲線(xiàn)、更換位置反饋傳感器以及優(yōu)化電磁環(huán)境等方面進(jìn)行維修和調(diào)整。同時(shí)，通過(guò)實(shí)際案例分析可以看出，對(duì)于不同類(lèi)型的變頻器超調(diào)問(wèn)題，需要采取不同的解決方案。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析和判斷，并采取相應(yīng)的措施來(lái)解決問(wèn)題。只有這樣，才能確保變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。