變頻器及在冷藏集裝箱的應(yīng)用分析

一、變頻器的工作原理

變頻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計精妙，它分為整流、濾波、逆變、調(diào)制等各個部分，每個部分都各司其職，相互協(xié)作，共同完成了對所驅(qū)動電動機(jī)的高效控制。變頻器的整流部分像液體管道中的止回閥，確保電流的單向流動。輸入的交流電經(jīng)過變頻器的整流橋后，就轉(zhuǎn)變成了脈動的直流電。整流后的直流電含有大量脈動成分，不能直接用于逆變，需要經(jīng)過電容濾波。濾波部分則像蓄水池，它能夠使原本波動起伏的電流變得平滑穩(wěn)定，形成一條直線，提濾波高了直流電源的質(zhì)量。

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)是構(gòu)成變頻器逆變器的核心部件。在控制器的控制下，精確的開通各個相位對應(yīng)的IGBT,輸入的直流電就會在變頻器的輸出端（通常為U、V、W)產(chǎn)生一系列寬度可變的電壓脈沖，這些脈沖的組合在宏觀上等效于正弦交流電。

     變頻器應(yīng)工作于適宜的溫度、濕度、防粉塵、防腐蝕性氣體的環(huán)境中。一般來說，為了確保變頻器正常工作，要求環(huán)境達(dá)到ISO IP54/66等級或以上。

二、變頻器的作用

變頻器的四個主要作用包括調(diào)速控制、節(jié)能降耗、工藝優(yōu)化和電機(jī)保護(hù)。變頻器通過改變電動機(jī)的電源頻率和電壓來實現(xiàn)無級調(diào)速，降低了設(shè)備能耗，延長了設(shè)備使用壽命，提升了生產(chǎn)質(zhì)量與自動化控制水平。

1、調(diào)速功能

調(diào)速是變頻器最基本的功能。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能通過改變電動機(jī)的供電頻率來調(diào)節(jié)。變頻器通過改變交流電的頻率，從而實現(xiàn)電動機(jī)的無級調(diào)速。

2、節(jié)能作用

實踐應(yīng)用中，人們常常通過使用變頻器來控制電動機(jī)的運(yùn)行速度，在滿足生產(chǎn)要求的前提下盡可能降低電能消耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

3、實現(xiàn)自動化控制

控制器根據(jù)反饋信號和設(shè)置的控制程序自動調(diào)節(jié)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，來實現(xiàn)自動控制的功能。變頻器的應(yīng)用可以實現(xiàn)高效節(jié)能與精準(zhǔn)控制的雙重目標(biāo)。

4、保護(hù)電動機(jī)作用

變頻器具有完整的過流、過載、過壓、欠壓等保護(hù)功能，可實現(xiàn)電動機(jī)的全面保護(hù)。當(dāng)電動機(jī)過載、過流、過壓、欠壓時，變頻器會自動切斷電源，發(fā)送報警信息，避免電動機(jī)損壞。

三、變頻器在冷藏集裝箱實際應(yīng)用

近年來，隨著全球貿(mào)易的快速發(fā)展，冷藏集裝箱因其標(biāo)準(zhǔn)化程度高、整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度強(qiáng)、運(yùn)輸裝卸高效、交接轉(zhuǎn)運(yùn)便捷而成了冷鏈物流貿(mào)易最重要的運(yùn)載工具。由于變頻器在制冷效率和自動控制上的比較優(yōu)勢明顯，各主流的冷藏集裝箱的機(jī)組制造商紛紛采用了變頻制冷技術(shù)。其中，尤以丹麥的Starcool機(jī)組應(yīng)用最為廣泛。

在控制回路上，Starcool機(jī)組的控制器（Main Controller)將控制信號通過連接模塊X8的1和2端口由“FC-com”連線傳輸給變頻器上的連接模塊X100。這樣，變頻器通過連接模塊X100上面的1和2端口接受來自控制器的信息。

同時，變頻器將反饋的信息也通過上面同樣的通道反向反饋給控制器。

在主回路上，控制器通過控制交流接觸器K1來控制變頻器的380V供電?！癋C-PWR”連線連接到變頻器上的L1，L2，L3為變頻器的電源輸入端口。當(dāng)K1接觸器吸合，380V外部供電輸送給了變頻器。根據(jù)機(jī)組控制器的要求，變頻器輸出目標(biāo)電壓和頻率給輸出端口1,2,3，再輸送給壓縮機(jī)供電。

一般的，Starcool機(jī)組變頻器輸出的頻率調(diào)節(jié)范圍為15-110赫茲。輸送給壓縮機(jī)后，給壓縮機(jī)帶來的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為每分鐘450-3300轉(zhuǎn)。

變頻器是大功率電器運(yùn)行集成件，運(yùn)行時發(fā)熱量很大，持續(xù)運(yùn)行需要冷卻才能避免溫度過高導(dǎo)致燒毀。Starcool機(jī)組變頻器的冷卻設(shè)計是依靠壓縮機(jī)吸氣的低溫制冷劑來冷卻。因此，變頻器安裝時必須與壓縮機(jī)吸氣端緊密連接、充分接觸才能得到有效冷卻。

變頻器的內(nèi)部工作狀態(tài)燈指示變頻器的實時工作狀態(tài)。工作燈如閃爍綠色，表示變頻器正常，通訊狀態(tài)燈閃爍綠色，表示變頻器與控制器正常通訊中，紅色工作燈閃爍表示變頻器有內(nèi)部故障，需要檢修。

因變頻器內(nèi)部有儲能部件，需待其自身放電后，才能安全拆卸、檢修。一般需要在機(jī)組斷電十五分鐘后，待電容等充分放電，才能拆卸、檢修變頻器內(nèi)部部件。

四、冷藏集裝箱變頻器報警及故障分析

下面以Starcool機(jī)組為例，分析變頻器的典型性警報及排除方法。Starcool機(jī)組變頻器警報除700#警報為變頻器通訊警報外，其它警報統(tǒng)一歸列為500系列，便于識別。常見警報分析及其消除方法如下：
（一）、508#警報。

1、警報內(nèi)容：變頻器輸出端短路。

2、可能原因分析：1）變頻器輸出給壓縮機(jī)的端口1、2、3有短路現(xiàn)象。2）變頻器

壓縮機(jī)之間電源的連線損壞。

3、檢查方法：1）先將控制器的軟件版本升級至最高版本，排除控制器自身的錯誤。2）用萬用表檢測壓縮機(jī)的繞組線圈情況，繞組線圈的標(biāo)準(zhǔn)阻值為：V-Y阻值為：1.15 歐姆；U-X阻值為：1.15 歐姆；W-Z阻值為：1.15 歐姆。用絕緣檢測表檢查壓縮機(jī)線圈的絕緣對地情況：壓縮機(jī)的三相線圈對地絕緣均應(yīng)大于2兆歐姆。3）檢查確認(rèn)變頻器內(nèi)部故障。

（二）、511#警報。

警報內(nèi)容：壓縮機(jī)運(yùn)行電流超過正常值。壓縮機(jī)運(yùn)行電流超過了38 安培且時間超過了1   

秒鐘，該警報將被觸發(fā)。

2、可能原因分析：1）冷藏集裝箱機(jī)組的外部供電電源不穩(wěn)定。2）壓縮機(jī)運(yùn)行電流過大。

3）變頻器與壓縮機(jī)之間的連線損壞。4）冷凝器盤管被臟東西堵塞。

3、檢查方法：1）先將控制器的軟件版本升級至最高版本，排除控制器自身的錯誤。2）檢查外部供電電源。3）清洗、清潔冷凝器盤管。檢查冷凝器風(fēng)扇電動機(jī)運(yùn)行情況。4）機(jī)組關(guān)機(jī)，等10分鐘后重新開機(jī)檢查，如果警報繼續(xù)存在，可能為變頻器內(nèi)部故障，需要更換變頻器。

（三）、700#警報。

1、警報內(nèi)容：無變頻器通訊信號。2、可能原因分析：1）變頻器通訊口X8的1或2連線故障。2）變頻器通訊線“FC-com”異常。3）變頻器接觸器K1故障。4）變頻器內(nèi)部故障。5）控制器故障。3、檢查方法：1）先將控制器的軟件版本升級至最高版本，排除控制器自身的錯誤。2）檢查通訊線“FC-com”連接正確并且無損傷。3）用萬用表檢測控制器輸出到X8的1和2端對地電壓是否為+/- 2.2 伏以上。如無，為控制器故障。如有，為變頻器故障。4）檢查變頻器的供電電源,如果正?？赡転樽冾l器內(nèi)部故障。

五、結(jié)語

變頻器的應(yīng)用促進(jìn)了冷藏集裝箱機(jī)組制冷效率的提升，也為冷藏集裝箱裝載、運(yùn)輸水果、蔬菜等高熱量貨物帶來福音。精準(zhǔn)識別、排除變頻器故障，維護(hù)、保養(yǎng)好變頻冷藏集裝箱，共同促進(jìn)冷鏈物流的健康發(fā)展，意義重大。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》http://www.00559.cn/w/kj/32519.html