基于SVF-EV变频器水泵控制系统的改造

陈红涛 程国防

摘要：本论文通过国防工程变频器设备检修引题，并进行简要说明;以变频器为对象说明其工作原理，并列出工程改造实施过程，实现了SVF-EV变频器在水泵控制系统的应用，取得了较好的效果。

关键词：SVF-EV;变频器;水泵控制

1实际案例

国防工程某工房有两套送水上山供水系统。采用变频器一拖一的简单水泵控制系统，两套系统一用一备。变频器参数为标准出厂设置，并采用与变频器功率相等的水泵电机，变频器外部接线仅为一个控制系统起停的旋转开关，频率参数由变频器操作面板上自带的键盘电位器给定。正常状态下，旋转开关到“开”位置，变频器按照设定参数启动，达到50Hz正常运行。但现在，启动变频器，变频器显示E012（即变频器过载），变频器立即停运。

故障排查：根据故障代号E012查找SVF-EV使用说明书的故障列表，得知故障类型为变频器过载，可能的故障原因有：

1.加速太快 2.对旋转中电机实施再启动 3.电网电压过低 4.负载过大

参照使用说明书逐个排查故障原因：检查电网电压，输入电压正常;对水泵电机进行绝缘测试，测试结果为对地短路;又进一步查看变频器功能参数，没有发现设置错误。到此确定故障原因——水泵电机定子绕组烧坏。水泵送往厂家维修，确实是电机定子绕组烧坏。

故障分析：理论上变频器控制系统具有完善的过流、过载、短路等保护措施，是安全稳定的控制系统。但现在出现电机绕组烧坏故障，不得不对其故障原因进行分析。通过上面控制系统电路图可知，当水泵处于额定运行状态下，正常工作，但随着水泵运行，水池的水位下降，当水位下降到水泵吸水水位以下时，水泵不停机持续运行，长时间空载运行将磨损水泵叶轮，这又变相的增加电机的负荷，电机长期轻过载运行，电流增大，加速线圈的老化、破坏电机绝缘，最终绝缘破坏形成短路。

为了能让电机能够更好的运行，延长水泵的使用寿命，对这两套变频控制供水系统进行改造。增加液位控制，改进起停控制方式，并增加运行状态指示。系统图如下图1所示。

点按按钮SB2启动变频器，变频器变频启动，运行指示灯亮;点按按钮SB1停止变频器，停止指示灯亮;假如水位过低，水位浮球动作，停止变频器。

2 变频器工作原理

变频调速技术的原理简单，实施却很困难，随着大功率电力电子器件的发展，人们先后研究整流技术、斩波技术、逆变技术等，并在此基础上实现了变压变频技术、矢量控制变频技术、直接转矩变频技术等，才使变频调速技术得以快速发展。

①变频器基本结构。变频器由主电路和控制电路等组成。根据变频过程中有无中间直流环节，变频器可分为交-交变频器和交-直-交变频器两类。交-交变频器将工频电流电源直接变换为另一频率或可控频率的交流电，在变频过程中没有中间直流环节;交-直-交变频器将工频电流电源先变为直流，然后经逆变器将直流变换为可控频率的交流电。目前应用最多的是交-直-交变频器。根据直流侧电源的性质，交-直-交变频器可分为电压型和电流型两类。交-直-交变频器中，电压型交-直-交变频器的应用最广泛。

②逆变器工作原理。交-直-交变频器将工频电源用整流电路先变为直流，并经中间直流环节后送逆变器。逆变器由电力电子器件控制其导通和关断，将直流电逆变为交流电。

③控制电路。变频器的控制电路包括开关器件的驱动电路、主控制电路、检测电路、保护电路、外部接口电路、数字显示和操作面板等。对驱动电路的要求是缩短开关时间，降低开关损耗，提高运行效率，提高可靠性和安全性。通常，对器件或整个变频器装置的一些保护电路也被设置在驱动电路中。

简单的说变频器能够实现的功能是：当给定一个输入信号，变频器根据内置的算法和用户设置的参数进行运算，最后输出一个与输入相应的频率和电压值，满足负载（电机）的需求，实现功能控制要求。

3 变频供水系统的工程设计

因为这是一次改造项目，所选的设备型号不能变，只能在原来基础上进行改造。而且这次论文的目的是学习与研究变频器，就把重点放在变频器的接线和参数设置上，最后实现控制功能。变频器型号为SVF-EV-G45/P55T4-X。

3.1 SVF-EV变频控制系统主电路与控制电路实际接线

参照图2 三相变频器接线示意图（改）所示进行线路连接，接线符合规范工艺，按图施工，为系统运行提供硬件保障。

3.2 SVF-EV变频控制系统参数设置

SVF-EV系列变频器的功能参数按功能分组，有F0～F9、FF、FH、FL、FP等14组，每个功能组能包含若干功能码。功能码采用（功能码组号+功能码号）的方式标识，手册中出现FX.FZ字样，含义是功能表中第“X”组中第“YZ”号功能码，如“F2.01”表示为第2组功能的第1号功能码。

本变频控制系统参数设置为先恢复变频器出厂设置，再结合实际系统相应的改变参数，获得良好的控制性能。SVF-EV变频控制系统主要参数设置如下表所示：

3.3 SVF-EV变频控制系统上电调试

上电前检查、确认电源电压等级是否和变频器额定电压一致，输入、输出接线是否正确，并检查外围电路中是否有短路现象以及所连线路是否紧固。并将电机连线从变频器分开，采用500V电压型兆欧表对电机做绝缘检查，测得绝缘电阻为5Ω，符合最低标准，可以运行。

合上主进断路器开关，调节变频器控制面板电位器设定给定频率为50Hz，点按起动按钮SB2启动变频器，变频器变频启动，运行指示灯亮，变频器逐步加速，最后达到给定频率50Hz运行。按键Shift键顺序切换显示选中的参数，查看运行频率，设定频率，母線电压，输出电压，输出电流、运行转速、输出功率等运行状态。点按停止按钮SB1停止变频器，停止指示灯亮。系统能够正常运行。

4 结束语

本论文通过变频控制供水系统的实践改造，说明了变频器的基本结构和工作原理，加深了广大官兵对变频器高集成度的高科技产品理论理解，促进了对其操作使用，增强设备保障能力，为实现军队现代化做好开端。

参考文献：

[1] 黎冰. 变频器实用手册

[2] SVF-EV系列高性能矢量通用变频器使用说明书

（（91515部队125分队） 572000）