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1 引言
在现代工业控制系统中,采用变频器控制的电动机系统,有着节能效果显著、调节控制方便、维护简单、可网络化集中、远程控制、可与PLC组成自动控制系统等优点。变频器的这些特点使其在电气传动、工业自动控制等领域的应用日益广泛。市场上不同型号规格变频器的安装、接线、调试各有特点,但主要方法及基本结构特性基本一致。本文以西门子MMV变频器为例来阐明变频器的外围配置要点。
2 西门子MMV变频器的基本结构
变频器的主电路形式一般由整流、逆变和滤波三部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,中间滤波部分用大电容作为滤波器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,通过控制各开关管的驱动信号来控制变频器的输出性能。
MMV变频器是一种无速度传感器矢量控制的通用型变频器，可以广泛地用于各种三相交流电机的转速控制。MMV变频器启动转矩大，控制精度高，过载能力强，保护措施安全可靠。安装、设定、调试都比较方便。通过计算所需的输出电流和频率的变化量以维持所期望的电机转速、转矩等，使其不受负载条件变化的影响。可以通过串口（RS-485和RS-232）实现远程控制，使用USS通讯方式可控制多达31台变频器。MMV变频器可以方便地通过MPI和S7-200/300PLC相连接，其内部结构框图如图1所示。
图1 MMV变频器内部原理框图
3 变频器的外围配置要点
3.1 变频器主电路的布线及接地
变频器的输出端不要接电力电容器或大容量浪涌吸收器，以免被峰值很高的浪涌电压破坏变频器或导致其误动作。
变频器的R、S、T端是变频器的输入端,接电源进线,可不分相序。U、V、W端是变频器的输出端。接线情况如图2所示。
图2 变频器主电路的接线
一般来说,电源与变频器之间导线的选择和同容量普通电动机电线的选择方法基本相同。但考虑到其输入侧的功率因数往往较低,再加上电流中的谐波分量有较强的集肤效应,所以选择时应本着宜大不宜小的原则来决定线径。通常按电动机正常接线的截面积大一级来选择。
因变频器与电动机之间的导线铺设长度往往较长,特别是变频器频率下降时,电压也要下降,在电流相等的条件下,线路电压降ΔU在输出电压中的比例将上升。相应地，电动机得到电压的比例下降, 则有可能导致电动机发热。所以在决定变频器与电动机之间导线的线径时,需要考虑线路电压降ΔU的影响[1]。一般要求:
ΔU≤(2～3)%Un （1）
Un为变频运行时电动机所加的电压。
此外，变频器的与PLC控制回路应单独接地,在不能够保证单独接地的情况下,为了减少变频器对控制回路的干扰,控制回路接地可以浮空,但变频器一定要保证可靠接地。接地线按其安装规范所规定的导线线径规格。接地线还应在可能范围内尽量短。在有多台变频器时，设置接地线时要注意将每台变频器接地端子单独与大地相接，不要将接地端和另一台设备的接地线相接后再接地。接地线的线径不应小于2.5mm2。
3.2 保护电路
变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的低压断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大。电控系统的急停控制应使变频器电源侧的交流接触器开断，以便彻底切断变频器的电源供给，保证设备及人身安全。
3.3 启动制动频繁时的注意事项
在启动或制动频繁的场合，不要用主电路电源的通断来控制变频器的启动或停止，应使用变频器控制面板上的RUN/STOP键或外围面板的通断控制端子。这是因为当变频器主电路启动时，首先要给直流回路的大容量电解电容充电，如果频繁启动主电路必然造成供电容充电的限流电阻发热严重，同时也缩短了电解电容的使用寿命[2]。
3.4 固定频率的设置
在用外部开关实现电动机固定频率运转时，通常需要依据实际情况对P006,P051-055,P041-044等参数进行设置。在设置中比较易犯的一个错误是:只设置对应某个固定频率的端子。在这种设置下，即使其他设置完全正确，电动机也不会运转。这是因为在MMV变频器的设计中，当P006和P007设置成外部开关量控制时，固定频率和运行两个功能是分离的。也就是说：需要设定两个端子（一个把某一固定频率赋值给电动机；另一个则负责运行），电动机方可按照设定的固定频率运转。
4 结束语
本文以MMV变频器为例阐述了变频器内部结构，外围配置要点。若能对变频器多加了解和分析，必将有助于延长变频器的使用寿命，有助于维持生产的正常进行和保证产品质量。