变频器电流波动

变频器接电机电流波动大~

理论上讲，变频器是控制电机的电压与频率的，电压、频率的大小不一样，负载的电流也不一样，根据负载的类别，有些负载是低频是电流较大，负载完全启动后电流会下降；而有些负载是电流随着频率的升高而增加的

　　如果是模拟量的，可能是干扰所致，而且模拟量给定肯定也是在变化的，最好选用电流方式给定，并对模拟量做滤波处理。
　　变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

1 引言

在我厂拟薄水铝石工程试车过程中，有5台5.5kW的洗液泵采用了富士7.5kW变频器变频调速，试车过程比较顺利，只是变频器的输出电流在控制柜、现场控制箱、威盛FB2000 DCS集散控制系统的显示器上误差比较大。在接近额定负载时，现场控制箱和DCS集散控制系统的显示器上有很小的电流在3A以下，控制柜在5A以下;在空载或负载较小时现场控制箱和DCS集散控制系统的显示器上没有电流显示，控制柜上的电流很小。我们对变频器电流回路进行了检查和分析:控制柜、现场控制箱上安装的是42L6型整流系电流表，电流互感器为单匝LMZJ1-0.5 20/5，电流信号取自变频器的电源侧，现场控制箱和主控室距离变频柜并不远，在30m左右，电流回路接线正常，电流互感器也没有超载，原因何在？根据分析，电流显示误差的原因有以下几点。

2 电流显示误差的原因

2.1 变频器电源侧电流波形畸变且含有较大的高次谐波
由于变频器在电源侧采用不可控整流桥，中间直流回路安装有较大的滤波电容，导致变频器电源输入侧电流波形是输入电压波形峰值处带双尖峰的间断脉冲，电流脉冲宽度在负载较大时稍宽，负载小时很窄，这种畸变的电流波形含有大量的谐波，电流脉冲峰值比平均值大得多，这种畸变的电流的波形系数为电流脉冲宽度百分比的开方，由于小型变频器在中间直流回路一般没有加装功率因数校正直流电抗器，有效值达到了平均值的2～3倍，而且呈非线性，负载较小时，有效值相对较平均值更大一些。

2.2 电流表选型不正确
42L6型整流系电流表是按电流平均值原理来测量电流的，它是在测量50Hz完全正弦波时，按1.11倍的波形系数进行校正的，在50Hz完全正弦波或波形误差不是太大的情况下，能正确或基本上反映电流有效值的大小，对于变频器输入侧这种波形畸变的脉冲电流，将出现较大的误差，并且由于这种波形畸变的电流的有效值与平均值呈非线性，不同的电流段有不同的误差，在电路上采取相应的补偿校正措施比较困难。

2.3 电流互感器本身存在固有的误差
我们都知道，电流互感器本身的磁化力等于原边磁化力和副边磁化力的矢量和即:I0W0＝I1W1＋I2W2主要与铁芯的导磁率有关。电流互感器电流误差△I的大小与其本身所需的磁化力、一次电流的大小及高频下相对较大的漏磁通、磁滞损耗有关。电流互感器本身所需的磁化力越大，电流误差△I也越大;电流互感器一次电流小得多时，电流误差△I会很大;电流互感器尺寸较大时，高频下的漏磁通、磁滞损耗会较大，电流误差△I也会变大。由于目前常用的如LMZ、LMZJ等型号的小变比单匝电流互感器外形尺寸大小、导磁用材料基本相同，一次额定电流均在200A以上，当一次电流增大到额定电流附近时电流互感器本身的磁化力和高频下的漏磁通、磁滞损耗是可以相对减小到一定程度，可使电流误差△I最小。但是洗液泵一次电流太小，正常运行时为10A左右，一次电流在铁芯中产生的磁化力不足以维持电流互感器本身的磁化力，另外，变频器电源侧含有的高次谐波使电流互感器的漏磁通、磁滞损耗也相对较大，反映到二次侧的电流就很小，这样在电流互感器二次负载并不大的情况下电流互感器的变比误差会很大。

2.4 控制电缆的容抗使电流表数值降低
为了缩短变频器与电机之间的动力电缆长度，变频器一般设置在距离电机不远的地方，相对来说控制电缆也不是太长，但是变频器电源输入侧的电流中含有大量高次谐波，控制电缆本身有一定的电容量，对于高次谐波来说，控制电缆的容抗相对比较小，反映到电流互感器二次回路中的部分高效次谐波没有通过电流表，而直接通过了控制电缆电容返回了电源侧，实际通过电流表的电流减小了，这一点从变频器柜上电流表和现场控制箱上电流表指示值相差较大的实际情况可以得到证实。

3 解决的对策

根据以上的分析，结合现场的实际情况，我们提出了相应的对策:
3.1 改变电流互感器安装的位置
将对变频器电流的采样从变频器输入侧移至输出侧，主要原因有:
（1） 变频器输出侧电流中虽然也含有大量的高次谐波，但由于变频器采用正弦波SPWM调制，输出电流波形接近正弦波，有效值是平均值的1.2～1.5倍，采用整流系仪表显示时，可以通过适当的方式对其误差进行补偿。
（2） 由于变频器电源输入侧电流波形是输入电压波形峰值处带双尖峰的间断脉冲，输出侧电压波形是等高而宽度按正弦波形变化的矩形脉冲，输入和输出侧的电流波形是在相同的电压（最大值）下形成的，在输入侧和输出侧的电流应基本相同，在输出侧对变频器电流进行测量不会引起大的误差，而且在输出侧对电流进行测量，从电机角度来说更符合实际。

3.2 对电流表选型
随着技术的发展，能够反映电流有效值测量工具越来越多，但是都比较昂贵。变频器说明书上推荐使用电磁式电流表，它是利用电流信号产生的磁场使固定铁片和可动铁片相互吸引或排斥，带动测量机构偏转而指示电流值的，测量机构的偏转角近似与所测电流的平方成正比，基本上能反映含高次谐波电流的有效值。但这种型号的电流表准确度相对较低，在电流较小时，误差较大;由于它利用磁场转动且本身磁场较弱，易受外磁场的影响，有时误差会大一些。在将电流互感器的位置移至输出侧后，由于电流波形趋于正弦波，有效值和平均值差值不是太大，在现场对电流显示要求不是太高的情况下可采用1T1动铁式电流表或整流系仪表（但需进行补偿）均可，我们仍然采用了原有42L6-A 20/5整流系电流表对变频电流进行显示。

3.3 解决电流互感器本身固有误差的办法
采用增大一次电流的方法，在电流互感器的一次侧增加一定的匝数，将电流互感器一次侧电流调整到100A左右，使电流互感器本身的磁化力和漏磁通达到比较小的程度。
为此，我们作了如下的改动，在变频器输出侧增加200/5的电流互感器，在200/5的电流互感器一次侧缠绕13匝，实际变比为15.385/5，在二次侧比20/5电流互感器多计量电流30%，可用于补偿有效值和平均值之间的误差和二次回路中的各种损耗。实际电流互感器按20/5计算。这样做的目的是在电流互感器一次侧增加电流值时，实际的电流互感器变比并不变，与原有设计相符（只需在更换后的电流互感器上挂牌标明原变比和实际变比，以备日后核查）。这样按正常时洗液泵电机回路电流10A计算，电流互感器一次侧在缠绕13匝后电流可以达到130A左右，从而使电流互感器本身的磁化力和高次谐波引起的漏磁通达到相对比较小的程度，而高次谐波引起的磁滞、涡流等各种损耗也由于二次回路的去磁作用不会明显增大，相对保持在一个较小的范围内。我们首先对变频器柜上电流显示回路进行了改造，电流对比如附表所示，附表中用42L6-A显示的电流仍存在一些误差，但在对电流显示要求不是太高的情况下，采用这一方法是可行的。

3.4 解决现场控制箱上电流误差的办法
从变频器柜到现场控制箱的点电缆有30m左右，为减小电缆带来的传输误差，我们利用了现场控制箱相对比较大和洗液泵主回路电缆截面比较小的有利条件，在现场控制箱内加装了一个电流互感器，把主回路电缆穿入了控制箱，从主回路的一相上取得了电流信号。直接在控制箱上采用42L6型电流表进行显示。

3.5 解决主控室变频调速电机电流误差的方法
由于变频器室接近电机负载，相对增加了变频器柜与主控室的距离，同样为了减小电缆带来的传输误差，在变频器输出侧增加200/5的电流互感器，一次侧缠绕13匝的基础上，又在变频器柜内增加了BS4I型电流变送器，将电流互感器回路的0～5A含有大量高次谐波的电流信号转变为4～20mA直流信号，通过原电缆传输至主控室计算机柜，在计算机柜上采用RZG－2100 4～20mA/4～20mA信号隔离器进行现场与主控室信号的隔离，保障计算机系统的安全。

4 结束语

通过以上改动后，变频器柜、主控室、现场控制箱上电流显示虽然仍存在一些误差，但在现场对电流显示要求不是太高的情况下，基本上能满足对电流显示的要求，是一种比较实用的解决变频电流显示的方法。

我想问一下你那个电流时变频器输入电流还是输出电流啊，我估计你那是输入电流，变频器会根据你的负载变化自动调节的，这种情况对变频器的伤害不大，因为它是经过复杂的计算确定输出的，只要在你的变频器额定范围之内，一般额定电流是50A左右，大了的话变频器也会自我保护的，不过对你的整流部分和电容还是会有影响的。进口的还好点，几乎没多大影响，国产的我不能肯定

电流发生波动是变频器驱动负荷常有的事情，主要要看波动的幅度有多大，如果有较大的电流波动超过了变频器额定电流，就会对变频器的寿命有一定的影响。但如果电流波动小于额定，则没有实质的影响。

电流波动，对变频器肯定有影响的！

当然会了。尤其是这种大功率的电机。在启动一瞬间。电流会是几倍的额定电流。

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磐石市17697118338： 变频器轻载空载时电流稳定加载后电流波动很大达十安培是怎么回事 - ？
柞庙长源： 重载电流波动与所带负载有一定关系,通常是启动电流比较大,然后匀速运动时电流比较平稳;如果是启动使电流较大应该问题不大(要看带什么样的负载).如果是匀速运动时电流还有这么大的波动很有可能是调试的不好,改一下滑差可能会有所改善,不过匀速运动时电流还有这么大的波动最好还是联系厂家吧

磐石市17697118338： 变频器面板上显示的电流波动很大,怎么回事?频率不波动 ？
柞庙长源： 是不是跟负载有关?一般负载不稳定会造成电流波动大,还有控制方式如果用的是矢量控制,在矢量控制模式下为了保证电机稳定输出电流波动也会比较大!一般变频器不会有什么问题的!就算有问题现场也不太好查,主要检查外部机械的问题!而且电机在正常运行,电流在额定合理范围内,那么变频器出现问题的概率就很小!

磐石市17697118338： 变频器在加速或减速时电流为什么会有波动? - ？
柞庙长源： 频率增加,电机转速和整个系统的动能也增加,电流需要做更多的功来增加电机动能,因此电流增大; 频率降低时,正好相反,电流需要做相反的功来减小电机系统的动能.

磐石市17697118338： 变频器输出电流不稳定 - ？
柞庙长源： 电机的输入电流与负载有关,负载大则电流大,负载变化则电流也变化,根据现象分析电机、变频器问题不大,出问题的应该是风机部分,应检查传动皮带松紧是否合适、轴承箱轴承质量及润滑情况,如果高速运转风机振动,可能叶轮动平衡不好,另外测量空开到变频器的电流,看是否平衡,如果不平衡,说明电源有问题.

磐石市17697118338： 变频器工作后电流波动大是什么原?变频器工作后电流波动大是什么原因 ？
柞庙长源： 转矩提升设置不合理 如果是数字表检测的,这个结果就算正常. 如果是电动系指针表检测,那说明你转矩提升设置不好,还有,就是你可以给定一个很低的频率(2HZ),试验一下,如果电机转动不平稳,那就是转矩提升这个参数设置不对.

磐石市17697118338： 变频器带的风机输出电流波动大的原因有哪些? - ？
柞庙长源： 一般而言,风机电压随着频率的增加线性增加,这是变频器的控制策略决定的. 而电流是风机负载和电机决定的,通常电流不会有太大的变化. 额定频率以上时,风机的功率基本维持不变,即所谓的恒功率控制.

磐石市17697118338： 变频器开度达到50%的时候电流波动大在35A - 80A之间波动(额? ？
柞庙长源： 电流波动说明负载转矩波动比较大,另外也要看一下速度给定有没有被干扰的迹象.负载在某个频率波动大有可能是共振频率正好是输出频率的整数倍,建议不要在这个频率停留.我们管这个频率叫危险频率.另外也要看一下电机的三相是否平衡.变频器内部的声音应该是电抗之类的原件在电流迅速变化时产生的噪音.

磐石市17697118338： 变频器运行中电流忽大忽小怎么回事 - ？
柞庙长源： 电流波动大是吧

磐石市17697118338： 变频器电流波动大,如何调整 - ？
柞庙长源： 我觉得不论哪种变频器,因为在控制上有相同或相似之处,在调试上应该也是相似的吧.对于不是负载方面的原因,如果可能出现转速稳定而电流波动比一般的时候明显大的情况,应该有一个通用的调整思路吧.

磐石市17697118338： 用西林变频器控制三相异步电动机,变频器显示电流不稳定,波动频繁是什么原因? - ？
柞庙长源： 在变频器跟电机都正常的情况下,那一定是电机负荷变化引起的.变频器控制三相异步电动机一般情况下是开环,根据设定的电机参数模拟闭环控制电机的转数.