分析风机变频器为何会自动降频

发布时间：2021-12-27

某公司的窑炉高温风机高压变频设备于2007年3月投入使用，已连续运行12年多。由于设备功率单元器件和电路板老化严重，故障率上升，严重影响生产。同时，旧版的电源单元和板卡已经停产，一旦出现故障极难修复。2020年底，公司对高温风机变频器(以下简称-VFD)进行了升级改造，保留了原有的变频干式变压器，对所有动力单元和控制系统进行了升级改造。改造后效果良好。主要问题是变频调速超过850r/min过程中出现自动降频，电机电流132A和欠额定值(144A)不能满足工况要求。

1.过程分析

高温窑风机变频调速和电机的基本参数见表1和表2。

表2#3窑尾高温风机电机铭牌参数

启动后，当高温风机转速超过850转/分钟时，变频调速振荡并限制电流，不能满足现场生产的需要。监控变频模式下变频的运行情况，在850转/分以下正常运行。在给定的880转/分钟后，变频驱动器开始自动降低频率。

根据以上分析:现场窑炉额定出力2000t/d，实际运行2600W，电机过载。异步机通用模式的控制方式为V/F曲线恒转矩控制，转矩无法自动调节，输出电流因负载过大、负压波动而振荡，转矩达到保护值后VFD自动降频(变频设定的保护值为6000n·m)。

2.解决方法

对于常规的VF控制，电机的电压随着电机转速的降低而相对增加，导致励磁不足，电机无法获得足够的转动力。为了弥补这一不足，变频需要增加电压来补偿电机转速下降引起的压降，这就是所谓的转矩提升。扭矩提升是为了增加VFD的输出电压。但是，即使输出电压增加很多，电机转矩也不能对应其电流增加，因为电机电流和电机产生转矩分量和励磁分量。因此，必须引入矢量控制来分配电机的电流值，从而确定产生转矩的电机的电流分量和励磁分量的值。矢量控制可以通过电机端的降压响应优化补偿，让电机在不增加电流的情况下产生大转矩，解决变频保护的降频问题，改善电机低速时的温升。

转矩增加增加了VFD的输出电压，从而增加了电机输出转矩与电压平方的关系，从而提高了电机的输出转矩。为改善电机低速输出转矩不足的问题，采用“矢量控制”，电机低速输出转矩可达到电机50Hz输出转矩。

根据上述分析，采取了以下措施:

(1)停机后，变频控制方式变为开环矢量控制。异步电机的开环矢量控制方式将电机定子电流分解为励磁电流和转矩电流进行独立控制。当扭矩不够时，可以独立调节扭矩电流，提高VFD的承载能力。

(2)转速提高时，变频调速的转矩较大。为了防止变频保护因瞬时转矩过大而降低频率，将变频的限流系数从110%调整到120%。

3.效果

根据再次启动的监测数据，当VFD运行到842r/min时，扭矩显示7170n·m，加速时扭矩显示9000n·m。给定890转/分，变频运行稳定，扭矩显示8600牛·米，电机电流达到额定值。高温风机变频器自3月15日启动至6月1日运行稳定，无降频问题。

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