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摘要：变频器是随着现代微电子技术和变频技术发展而逐渐被推广应用起来的，变频器的大量推广使用，在节能、自动化及提高生产率和质量等方面都取得了非常显著的应用效果。本文简要分析和介绍了变频器在工业自动化控制系统应用中应该注意的一些事项和它的基本选型原则。
关键词：变频器；应用；注意事项；基本选型
1变频器在工业自动化控制系统应用中的注意事项
1.1变频器的谐波干扰
变频器采用PWM（脉宽调制）控制方式，使得变频器运行时在电源侧产生谐波电流，使电压和电流波形畸变，引发电能质量问题，干扰其它电子设备的正常工作。通常在变频器输入侧加装滤波电抗器，以降低谐波分量，另外采取将变频器在专用接地点正确接地的方法，以提高控制系统灵敏度、抑制噪声。接地端子E（G）接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。
1.2变频器至电机超长距离的补偿措施
由于变频器输出电压是矩形脉冲，du／dt非常大，电缆存在电抗值Z和对地电容C，所以变频器的输出会产生过电压。变频器输出过电压计算公式为：U＝ZCdu／dt，可见电机电缆越长，电缆电抗值Z和分布电容C越大，过电压也就越大。电机电缆如果采用屏蔽电缆或铠装电缆，因此类电缆分布电容比普通电缆要大，所以过电压会更大。一般变频器输出电缆超过50m就应采取补偿措施，在变频器输入侧加装电抗器可抑制输出过电压，加装电抗器后可将输出距离延长到300m。具体设计时需参考所选用的变频器技术资料。
1.3变频器的散热
变频器对散热有较高的要求，其故障率随着温度的升高而上升，使用寿命随温度升高而下降。变频器内部装有冷却风扇，为了使冷却循环效果良好，必须将变频器垂直安装，空气从下向上流通。如将多台变频器安装在同一控制箱内，为了减少相互热影响，建议横向并列安装。在实际使用中，应定期检查变频器的冷却风扇，冷却风扇运行最好有温度控制，或与变频器工作联动。
1.4变频器和接触器配合控制
一般来说，变频器的接线形式主要区别在接触器的连接上，分接在进线侧或接在出线侧两种形式如图1所示，接触器受变频器故障触点控制，当发生故障时，变频器故障触点控制接触器断开，从而保护变频器。接线形式（a），适用于恒转矩类负载，如起重类设备、传送带、多轴传动等，电机长期运行在电磁制动状态或使电机在发电状态。在这两种情况下，会有大量的能量反馈到变频器的直流母线上，使得直流母线电压升高。变频器通过制动电阻将这些多余的能量以热能的形式消耗掉，或通过能量反馈装置将这些能量转换成交流电，反馈回电网。如果变频器母线上的电压在很短时间内急剧升高而来不及将这部分能量消耗或转化，就可能击穿变频器内部的稳压储能电容，造成严重事故。所以如果电机运行在电磁制动状态或发电状态，应采用进线接触器方式，以便在变频器母线电压升高到一定值时，故障触点控制进线接触器断开，使得变频器主回路失电，从而保护变频器和主电路。采用进线接触器，相应的控制线路比较复杂。接线形式（b），适用于变转矩类负载，如风机、水泵等，负载不会运行在发电状态及电磁制动状态，从实际应用的角度分析，接触器建议安装在出线侧，或者可以不用。采用出线接触器，相应的控制线路比较简单。
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变频器接线中如果采用了接触器，无论接在出线侧还是进线侧，接触器控制回路的启／停操作必须独立。严禁用进线接触器的辅助触点控制变频器的启动，如果变频器每次启停都要通断接触器，会使变频器内部储能电容频繁充放电，从而严重影响变频器的使用寿命。正确的控制是：先使主回路得电，变频器处于待机状态，然后通过中间继电器的长开触点控制变频器控制电源的通断。
2变频器在工业自动化控制系统应用中的选型
变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的，选择变频器时必须按照所驱动负载设备的类型、转矩特性、调速范围、静态速度精度和使用环境的要求，决定选用何种控制方式与防护结构的变频器最合适。
2.1变频器防护等级
在具体的工业控制过程中应该根据具体的使用环境选择变频器的防护等级，其中所对应的环境指标包括环境温度、湿度、粉尘、酸碱度以及腐蚀性气体浓度等，这些环境指标直接影响变频器能否安全、可靠运行。目前，常用的变频器防护等级有敞开型、封闭型和密闭型三种，其中敞开型变频器由于无机身保护通常对环境要求比较高，可加装在环境较为稳定的电气控制室内。封闭型变频器的应用环境相对广泛，适应性比较高，能够适应一些粉尘量小、湿度低和无腐蚀性气体的空间环境中。密闭型变频器由于采用全密闭装置，可以适应一些比较特殊的场地，例如腐蚀性气体浓度较大的场所。但是要求具有较好的散热功能，保证变频器的安全运行。
2.2变频器功率
从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点：①变频器功率与电动机功率相当时为最合适，以利于变频器在高频状态下运转；②在变频器的功率分级与电动机的功率分级不相同时，变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，并且应略大于电动机的功率；③当电动机频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁时，可选取大一级的变频器，以利于变频器长期、安全地运行；④经测试，电动机的实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作；⑤对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高海拔高度等情况下，在选用变频器时应放大一级使用。
2.3变频器容量的确定
大容量的变频器往往增加电能损耗，运行效率低，无法达到节能的目的，而小容量的变频器无法满足控制要求，所以应该根据驱动负载的实际情况选择合适的容量。实际选择过程中，应该根据具体的设计规程将变频器容量控制在合理的范围内，按照驱动电机的实际功率和额定功率值进行选择。
3结束语
目前，随着变频器在工业自动化控制过程中应用越来越广泛，为了提高变频器运行效率和保障变频器安全、稳定运行，应该结合变频器的基本结构特点和参数特征，按照实际的工业控制需求选择合适的变频器。并且在具体的使用过程中，需要对变频器的工作环境进行有效控制，提高变频器工作的稳定性。
参考文献：
[1]计算机发展与工业自动化控制[J].付荣耀.湖北农机化.2020(11).
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