电磁干扰下变频器调速装置智能维护系统设计

电磁干扰下变频器调速装置智能维护系统设计

孟令辉

淄博齐翔腾达化工股份有限公司 山东淄博 255400

摘要:现阶段，我国工业自动化发展迅速，变频器的应用范围逐渐广泛，同时，变频器引起的干扰问题也越来越严重，严重影响系统的稳定性。由于以往系统只能在无干扰的条件下对变频器调速装置进行维护，无法保障系统在有干扰下是否能够正常运行，避免以往系统出现的问题，进而提出了电磁干扰下智能维护系统设计。

关键词:电磁干扰;变频器调速装置;智能维护系统设计

当前我国科技水平不断提升，变频器的调速装置成为交流电动机调速的主要方式，由于变频器优良的调速性能与显著的节能效果，所以被许多领域应用。调速系统的可靠性与准确性十分重要，关乎企业的生产运行，因此，需要控制系统具备较强的抗干扰能力，通常变频器都集中在独立控制室中，也有分散在各负荷现场的情况，但都处在强电与弱电形成的复杂电磁环境中，还要受到外界通信设备所干扰。

1. 电磁干扰对变频器调速系统的影响

电磁干扰是以外部噪声与无用信号在接收中所产生的，其是通过电路传导的形式传播，辐射电磁场主要来自电力网络、电气设备的暂态过程以及变流设备产生的电磁场，分布极为复杂。如果在磁场环境中安装变频器，就会受到辐射干扰。变频器所工作的环境不仅有高电压、大电流的用电设备，还有220V等直流电源。各种动力电缆、交流直电源的电缆、变频器控制信号的电缆无法全部分隔开，导致高电压大电流设备在运行、接通、断开时，所产生的强电磁场干扰已在变频器输入线上产生较强的感应，都给变频器产生各种不同的干扰^[1]。

2. 智能维护系统的组成

变频器调速装置智能维护系统是由中心站、网络平台、监控主站、控制装置所组成，中心站主要负责显示后台设备的运行信息，可对远程控制下达指令；网络平台负责传输系统智能维护指令以及相关运行数据，监控主站主要负责传达中心站的指令，将其指令传达给维护中心，再将异常数据传输到中心站；控制装置主要负责接收中心站所下达的控制指令，可对运行数据进行处理，从而供系统维护方案的实施，保证系统能够在电磁干扰下维持高维护效率。

1. 硬件结构设计

系统硬件结构主要由于电源箱控制电路、单片机控制电路、转换电路、开关控制电路等组成。维护系统中需要采用高性能、低功耗的单片机，以此能够控制系统的硬件结构，内部具64KB的存储其与2KB存储空间，保留8051核心结构，为连接外部设备提供了便利。在实际设计过程中，通过LCD显示装备运行状态信息，采用多路USB放电维护，再将主机连接到蓄电池上，通过主机逆变器的电路将直流电转换成交流电，保证系统在电磁干扰下具备合理的变频调速功能。

2. 系统软件设计

变频器在管理一体化的背景下，其调速装置维护软件设计时，应具备参数浏览功能与监控功能，除此之外还有智能维护功能。模拟维护装置人机面板功能，在维护时使用PC主机，软件可对定值进行离线处理，能够提高工作人员的工作效率，为电力自动化设备的研发工作开辟一条新道路。按照分层原则，将单片机应用程度输入、处理、输出分开，采用面向对象的设计方法，应用模块块思想来设计软件，使各个功能模块都设计的既独立又具备良好的性能。

单片机程序主要由各功能器件驱动程序组成，将采集到的数据通过接口电路传递给单片机，供单片机计算处理与控制开关状态信息处理；系统维护功能设计非常有必要，能够对电磁干扰下变频器调速装置进行智能维护，需要对系统的维护功能进行设计，使用图形化语言编程的开发软件，根据UPS放电维护原理，选择电池容量、放电速度、维护系统安全参数来维护功能设计。首先分析参数输入情况，查看系统是否是智能维护，如果是，则需切换到维护电路；如果不是，则查看是否切换手动维护^[2]。在智能维护的状态下，测量放电电流与电压，并计算出剩余容量，其结果显示在LCD显示屏幕上，并验证电量是否达到下限，如果没有达到，则需要返回，到测量阶段后，再进行重新计算；但如果是，需要切回到主电路。在手动维护状态下，需切换到维护电路，测量电流与电压，以此计算出时间，通过显示屏显示结果，验证其是否达到预设事件，如果没有，将返回测量结算，重新计算时间，如果有，需要切回主电路。

在定期维护的状态下，计算时间到维护电路的切换，进而测量电流与电压，从而得出剩余容量，根据LED显示屏的显示结果，验证电量是否达到下限，如果没有，需要返回测量阶段，进重新进行计算；如果有，则切回到主电路，由此完成维护功能设计。

2. 实验

在电磁干扰下，变频器调速装置智能维护系统实现了对装置长期维护的功能，实时显示装置工作状态，避免企业盲目切换电路。变频器支持通信控制，因此，通信协议有串行总线协议，采用串行总协议的通信参数设置为如下图1所示：

根据上图表1所设定的参数，对实验结果进行对比分析，两种系统对五种不同位置进行维护，验收时间在6：00时，无验收位置，当验收时间为9：0时，验收位置为1；验收时间达到12：00时，验收位置为2；验收时间为15：00时，验收位置为3；验收时间为18：00时，验收位置为4；验收时间为21：00时，验收位置为4；验收时间为24：00时，验收位置为1、3、5，在此条件下验证两种系统维护位置与时间是否与实际位置保持一致。由此可看出：采用传统系统与实际验收位置在时间为6:00和9：00一致，剩下的时间与实际位置相差较大，而采用电磁干扰下的维护系统，与实际位置全都一致。正因为传系统在电磁干扰下，无法保证其有良好的维护效果，不同位置的维护率较低。相反的，设计的电磁干扰下维护系统具有多路UPS放电维护装置，能够抵抗外界电磁干扰，其维护效率较高^[3]。

结束语：

综上，在硬件设计中对电源箱控制电路、智能采集模块、开关控制模块、维护电路设计，来保证系统在正常情况下与外界干扰条件下实现对变频调速模式的智能切换。在硬件设计的基础上，设计系统的软件系统，尤其是通过单片机城西与智能维护功能的设计，从而实现对电磁干扰下变频器调速装置智能维护系统的整体设计。

参考文献：

1. 甘义权, 付宏才, 李若贤. 电磁干扰下变频器调速装置智能维护系统设计[J]. 自动化与仪器仪表, 2020, (02):83-86+90.

2. 石玉萍. 变频调速液压系统电功率图形化在线监测方法研究[J]. 长安大学, 2019.

3. 陆海东, 王雪晶. 三相异步电动机变频调速控制系统设计[J]. 信息技术与信息化, 2019(12).