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摘 要：随着经济的不断加快，变频器也日益广泛的应用了起来，本文就主要介绍了变频器控制电路结构及其抗干扰，同时分析了变频器几种常见故障。
关键词：变频器；控制电路；干扰；故障
一、概述
近年来，变频器的使用越来越多。同样，熟悉变频器的内部结构变得非常重要，特别是对其电气特性与经常使用的参数进行理解，还包括一些常见的故障。
二、变频器的构成
通常变频器的主回路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动和回馈环节等构成。整流部分：通常又被称为电网测交流部分，把三相或单相交流电整流成直流电。直流环节：由于逆变器的负载是异步电动机，属于感性负载，因此在中间直流环节部分与电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量的交换一般都需要中间直流环节的储能元件来缓冲。逆变本部分：通常又被称为负载侧交流部分，它通过不通的拓扑结构实现逆变元件的规律性关断和导通，从而得到任意频率的三相交流电输出。制作和回馈环节：由于制作形成的再生能量在电动机侧聚集到变频器的直流环节形成直流母线电压的升高，需要及时通过制动将能量以热能形式释放或者通过回馈环节转换到交流电网中去。
三、变频器控制电路
1.运算电路
我们把检测电路中的电信号（I、V）和扭矩、速度等进行比较运算，最终逆变器能够确定其频率与电压。
2.检测电路
主要检测与主回路隔离的V、I等信号。
3.驱动电路
将控制电路与主电路隔离开来，从而实现断开、接通等功能，它是一种驱动主电路。
4.I/0输入输出电路
如果使变频器的人机交互功能更好，那么需要具有类似于运行与多速度运行等输入信息，还将I、f及驱动等信号参数进行输出。
5.保护电路
（1）逆变器保护。过流保护：有时因逆变电流负载侧发生短路会产生瞬时过流，这时就需要一种保护电路来防止电流比其额定值还大，如果出现则需要断开电流或使逆变器不工作。过载保护：一般来说，在逆变器中有比其额定电流值还高的电流出现时，并有一段时间的通电，那么其电线与器件等将会有一定程度的破坏。因而就需要相应的保护措施来实施，其设备可以采用电子热，也可以采用继电器。过压保护：若需减小电动机的速度，逆变器是较好的选择，因直流电路中其输出的电压会越来越大，甚至比其额定值还要大，则需要采用措施使逆变器停止运行，避免过压现象出现。瞬时停电保护：如果只在几毫秒内突然断电，需要让控制电路能够正常工作。然而当出现十毫秒以上的断电时间，那么会使控制电路产生误操作，主电路也会断电。接地过流保护：将逆变器的负载做接地处理，其目的是为了保护逆变器的过流。然而为保护人员安全也需要加装一个漏电断路器装置。
（2）保护异步电机装置。过载方面的保护：就工业生产的现状来看，逆变器使用的保护装置与过载检测是同一套装置，都会在速度较低的情况下现过热的现象，若将湿度检测器装入异步电动机中或在逆变器内装载一个电子热保护装置防止其过热。超额方面的保护：如果异步电动机的速度比额定值大或逆变器的输出频率超过额定值，则需使逆变器停运。
四、对控制回路采取抗干扰措施
1.变频器的基本控制回路
（1）回路中的数字量有：开关信号、启停及正转、反转指令。
（2）等回路中的模拟量有：4～20mA的电流与1～5V/0～5V的电压。利用上面所说的基本回路将外部控制指令导入变频器，但是干扰信号也会在上述回路中产生干扰电压，通常电缆来输入变频器中。根据上面说的在电路中设置变频器，再加入一些控制指令，并且干扰信号会在电路中形成电压，借助电缆线送至变频器装置中。
2.基本干扰类型与采取的抗干扰方法
（1）所谓的静电耦合主要指的是电路与控制电缆线之间隔得很近而形成耦合，所以在电缆线中就存在电压。抗干扰措施有：使干扰源与电路之间距离加大，至少要有电缆直径的40倍，使干扰现象不明显。
（2）所谓的静电感应干扰是指周边的电气回路因磁通量改变而产生感应电动势。抗干扰措施有：将主回路电缆或动力电缆和控制电缆分开铺设，其间隔距离一般大于30厘米，如果分开铺设有困难，则需要用控制电缆穿过铁管。使控制导体绞合在一起，并且距离越小，其线路越短，其抗干扰性将获得越佳的效果。
（3）所谓的电波干扰是指那些天线都是由一些电缆构成的，而周围的一些输入电波便在电缆线中形成电压。抗干扰措施有：与前两点采取的措施相同，需要屏蔽干扰。指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器。
（4）所谓有电源线传导干扰是指对于各电气装置的电源进行统一，均由同一装置来形成电压。抗干扰措施有：就变频器而言，它是其他装置对其控制电源来进行供电的，并在其输入侧加装滤波器与绝缘变压器，同时屏蔽接地。
五、分析变频器一些常见故障
（1）启动与充电故障。一般情况下，我们最常使用的变频器为电压型的，工作模式是先交流，接着直流再交流的转变方式，也就是说，输进去的是交流，然后经过整流桥处理后变成了直流，再经过三相桥式逆变电路处理将其调至成三相电。如果变频器中已通电，其具有很大的电容在其直流端，因而有非常大的电流产生，这时需要用一个电阻来减小这个电流。当充电结束时，采用一些器件（晶闸管等）来使刚才这个电路短路，这时的故障就显示为电阻损坏，在报警装置中就显现出来一些电压故障等告警。
（2）变频器没有出现故障告警，却无法高速运行本厂出现过变频器没有出现异常告警，运行速度较高时却不能工作，也检查不出有什么故障且配置的参数也没有错误，信号的输入也无异常，但通电后处于工作状态发现其母线上的直流电压仅为450V，但一般都应该介于580～600V之间，检查输入端时，有一相没有检测到，是什么原因造成变频器的输入少一相，但没有报警显示且在低频段能正常运行？在现实工作中，即使少一相，其依然能正常运行，但其母线上通常有大于400V的电压值，也就是说，只有电压小于这个电压阈值时，在变频器上才会出现电压过低的异常告警。
（3）显示出的电流过大的故障。此种故障显现需要检测其扭矩变量是不是过大，加速的时间是不是过于短暂，再对负载进行检查，若这些现象都正常，那么出现故障的模块可能是1PM模块了。
（4）显示出的电压过高的故障在一些天气异常的情况下，故障事件也较多，另外，由于负载也具有惯性，从而会产生电压过高的场景，这时变频器的速度减少，直到不工作，然后重新启动，在这期间，其输出的频率会渐渐变小，并且频率要比负载频率要低，其负载电机就开发电，将机械能转变为电能，然后由平波电容来吸收，若电流足够大，则会出现“泵升现象”，其电压会大于直流母线的额定电压而出现跳闸现象。
（5）电机发热，变频器显示过载。对于新安装的变频器如果出现这种故障，很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题，如一台新装变频器，其驱动的是一台变频电机，电机额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置为380V/50Hz，由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，发热而过载。
六、结语
采用变频器作为异步电动机驱动器，尽管采用先进工艺和器件制造出来的新的可靠性非常高，但是如果使用不当或偶然事件也会发生，造成变频器的损坏。要想使用好变频器，技术人员应该熟悉变频器的结构原理，并了解常见故障。
关键词：变频器；控制电路；干扰；故障
一、概述
近年来，变频器的使用越来越多。同样，熟悉变频器的内部结构变得非常重要，特别是对其电气特性与经常使用的参数进行理解，还包括一些常见的故障。
二、变频器的构成
通常变频器的主回路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动和回馈环节等构成。整流部分：通常又被称为电网测交流部分，把三相或单相交流电整流成直流电。直流环节：由于逆变器的负载是异步电动机，属于感性负载，因此在中间直流环节部分与电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量的交换一般都需要中间直流环节的储能元件来缓冲。逆变本部分：通常又被称为负载侧交流部分，它通过不通的拓扑结构实现逆变元件的规律性关断和导通，从而得到任意频率的三相交流电输出。制作和回馈环节：由于制作形成的再生能量在电动机侧聚集到变频器的直流环节形成直流母线电压的升高，需要及时通过制动将能量以热能形式释放或者通过回馈环节转换到交流电网中去。
三、变频器控制电路
1.运算电路
我们把检测电路中的电信号（I、V）和扭矩、速度等进行比较运算，最终逆变器能够确定其频率与电压。
2.检测电路
主要检测与主回路隔离的V、I等信号。
3.驱动电路
将控制电路与主电路隔离开来，从而实现断开、接通等功能，它是一种驱动主电路。
4.I/0输入输出电路
如果使变频器的人机交互功能更好，那么需要具有类似于运行与多速度运行等输入信息，还将I、f及驱动等信号参数进行输出。
5.保护电路
（1）逆变器保护。过流保护：有时因逆变电流负载侧发生短路会产生瞬时过流，这时就需要一种保护电路来防止电流比其额定值还大，如果出现则需要断开电流或使逆变器不工作。过载保护：一般来说，在逆变器中有比其额定电流值还高的电流出现时，并有一段时间的通电，那么其电线与器件等将会有一定程度的破坏。因而就需要相应的保护措施来实施，其设备可以采用电子热，也可以采用继电器。过压保护：若需减小电动机的速度，逆变器是较好的选择，因直流电路中其输出的电压会越来越大，甚至比其额定值还要大，则需要采用措施使逆变器停止运行，避免过压现象出现。瞬时停电保护：如果只在几毫秒内突然断电，需要让控制电路能够正常工作。然而当出现十毫秒以上的断电时间，那么会使控制电路产生误操作，主电路也会断电。接地过流保护：将逆变器的负载做接地处理，其目的是为了保护逆变器的过流。然而为保护人员安全也需要加装一个漏电断路器装置。
（2）保护异步电机装置。过载方面的保护：就工业生产的现状来看，逆变器使用的保护装置与过载检测是同一套装置，都会在速度较低的情况下现过热的现象，若将湿度检测器装入异步电动机中或在逆变器内装载一个电子热保护装置防止其过热。超额方面的保护：如果异步电动机的速度比额定值大或逆变器的输出频率超过额定值，则需使逆变器停运。
四、对控制回路采取抗干扰措施
1.变频器的基本控制回路
（1）回路中的数字量有：开关信号、启停及正转、反转指令。
（2）等回路中的模拟量有：4～20mA的电流与1～5V/0～5V的电压。利用上面所说的基本回路将外部控制指令导入变频器，但是干扰信号也会在上述回路中产生干扰电压，通常电缆来输入变频器中。根据上面说的在电路中设置变频器，再加入一些控制指令，并且干扰信号会在电路中形成电压，借助电缆线送至变频器装置中。
2.基本干扰类型与采取的抗干扰方法
（1）所谓的静电耦合主要指的是电路与控制电缆线之间隔得很近而形成耦合，所以在电缆线中就存在电压。抗干扰措施有：使干扰源与电路之间距离加大，至少要有电缆直径的40倍，使干扰现象不明显。
（2）所谓的静电感应干扰是指周边的电气回路因磁通量改变而产生感应电动势。抗干扰措施有：将主回路电缆或动力电缆和控制电缆分开铺设，其间隔距离一般大于30厘米，如果分开铺设有困难，则需要用控制电缆穿过铁管。使控制导体绞合在一起，并且距离越小，其线路越短，其抗干扰性将获得越佳的效果。
（3）所谓的电波干扰是指那些天线都是由一些电缆构成的，而周围的一些输入电波便在电缆线中形成电压。抗干扰措施有：与前两点采取的措施相同，需要屏蔽干扰。指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器。
（4）所谓有电源线传导干扰是指对于各电气装置的电源进行统一，均由同一装置来形成电压。抗干扰措施有：就变频器而言，它是其他装置对其控制电源来进行供电的，并在其输入侧加装滤波器与绝缘变压器，同时屏蔽接地。
五、分析变频器一些常见故障
（1）启动与充电故障。一般情况下，我们最常使用的变频器为电压型的，工作模式是先交流，接着直流再交流的转变方式，也就是说，输进去的是交流，然后经过整流桥处理后变成了直流，再经过三相桥式逆变电路处理将其调至成三相电。如果变频器中已通电，其具有很大的电容在其直流端，因而有非常大的电流产生，这时需要用一个电阻来减小这个电流。当充电结束时，采用一些器件（晶闸管等）来使刚才这个电路短路，这时的故障就显示为电阻损坏，在报警装置中就显现出来一些电压故障等告警。
（2）变频器没有出现故障告警，却无法高速运行本厂出现过变频器没有出现异常告警，运行速度较高时却不能工作，也检查不出有什么故障且配置的参数也没有错误，信号的输入也无异常，但通电后处于工作状态发现其母线上的直流电压仅为450V，但一般都应该介于580～600V之间，检查输入端时，有一相没有检测到，是什么原因造成变频器的输入少一相，但没有报警显示且在低频段能正常运行？在现实工作中，即使少一相，其依然能正常运行，但其母线上通常有大于400V的电压值，也就是说，只有电压小于这个电压阈值时，在变频器上才会出现电压过低的异常告警。
（3）显示出的电流过大的故障。此种故障显现需要检测其扭矩变量是不是过大，加速的时间是不是过于短暂，再对负载进行检查，若这些现象都正常，那么出现故障的模块可能是1PM模块了。
（4）显示出的电压过高的故障在一些天气异常的情况下，故障事件也较多，另外，由于负载也具有惯性，从而会产生电压过高的场景，这时变频器的速度减少，直到不工作，然后重新启动，在这期间，其输出的频率会渐渐变小，并且频率要比负载频率要低，其负载电机就开发电，将机械能转变为电能，然后由平波电容来吸收，若电流足够大，则会出现“泵升现象”，其电压会大于直流母线的额定电压而出现跳闸现象。
（5）电机发热，变频器显示过载。对于新安装的变频器如果出现这种故障，很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题，如一台新装变频器，其驱动的是一台变频电机，电机额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置为380V/50Hz，由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，发热而过载。
六、结语
采用变频器作为异步电动机驱动器，尽管采用先进工艺和器件制造出来的新的可靠性非常高，但是如果使用不当或偶然事件也会发生，造成变频器的损坏。要想使用好变频器，技术人员应该熟悉变频器的结构原理，并了解常见故障。