变频器及在冷藏集装箱的应用分析

一、变频器的工作原理

变频器的结构设计精妙，它分为整流、滤波、逆变、调制等各个部分，每个部分都各司其职，相互协作，共同完成了对所驱动电动机的高效控制。变频器的整流部分像液体管道中的止回阀，确保电流的单向流动。输入的交流电经过变频器的整流桥后，就转变成了脉动的直流电。整流后的直流电含有大量脉动成分，不能直接用于逆变，需要经过电容滤波。滤波部分则像蓄水池，它能够使原本波动起伏的电流变得平滑稳定，形成一条直线，提滤波高了直流电源的质量。

绝缘栅双极型晶体管（IGBT)是构成变频器逆变器的核心部件。在控制器的控制下，精确的开通各个相位对应的IGBT,输入的直流电就会在变频器的输出端（通常为U、V、W)产生一系列宽度可变的电压脉冲，这些脉冲的组合在宏观上等效于正弦交流电。

     变频器应工作于适宜的温度、湿度、防粉尘、防腐蚀性气体的环境中。一般来说，为了确保变频器正常工作，要求环境达到ISO IP54/66等级或以上。

二、变频器的作用

变频器的四个主要作用包括调速控制、节能降耗、工艺优化和电机保护。变频器通过改变电动机的电源频率和电压来实现无级调速，降低了设备能耗，延长了设备使用寿命，提升了生产质量与自动化控制水平。

1、调速功能

调速是变频器最基本的功能。电动机的转速能通过改变电动机的供电频率来调节。变频器通过改变交流电的频率，从而实现电动机的无级调速。

2、节能作用

实践应用中，人们常常通过使用变频器来控制电动机的运行速度，在满足生产要求的前提下尽可能降低电能消耗，达到节能环保的目的。

3、实现自动化控制

控制器根据反馈信号和设置的控制程序自动调节变频器的运行状态，来实现自动控制的功能。变频器的应用可以实现高效节能与精准控制的双重目标。

4、保护电动机作用

变频器具有完整的过流、过载、过压、欠压等保护功能，可实现电动机的全面保护。当电动机过载、过流、过压、欠压时，变频器会自动切断电源，发送报警信息，避免电动机损坏。

三、变频器在冷藏集装箱实际应用

近年来，随着全球贸易的快速发展，冷藏集装箱因其标准化程度高、整体结构强度强、运输装卸高效、交接转运便捷而成了冷链物流贸易最重要的运载工具。由于变频器在制冷效率和自动控制上的比较优势明显，各主流的冷藏集装箱的机组制造商纷纷采用了变频制冷技术。其中，尤以丹麦的Starcool机组应用最为广泛。

在控制回路上，Starcool机组的控制器（Main Controller)将控制信号通过连接模块X8的1和2端口由“FC-com”连线传输给变频器上的连接模块X100。这样，变频器通过连接模块X100上面的1和2端口接受来自控制器的信息。

同时，变频器将反馈的信息也通过上面同样的通道反向反馈给控制器。

在主回路上，控制器通过控制交流接触器K1来控制变频器的380V供电。“FC-PWR”连线连接到变频器上的L1，L2，L3为变频器的电源输入端口。当K1接触器吸合，380V外部供电输送给了变频器。根据机组控制器的要求，变频器输出目标电压和频率给输出端口1,2,3，再输送给压缩机供电。

一般的，Starcool机组变频器输出的频率调节范围为15-110赫兹。输送给压缩机后，给压缩机带来的转速调节范围为每分钟450-3300转。

变频器是大功率电器运行集成件，运行时发热量很大，持续运行需要冷却才能避免温度过高导致烧毁。Starcool机组变频器的冷却设计是依靠压缩机吸气的低温制冷剂来冷却。因此，变频器安装时必须与压缩机吸气端紧密连接、充分接触才能得到有效冷却。

变频器的内部工作状态灯指示变频器的实时工作状态。工作灯如闪烁绿色，表示变频器正常，通讯状态灯闪烁绿色，表示变频器与控制器正常通讯中，红色工作灯闪烁表示变频器有内部故障，需要检修。

因变频器内部有储能部件，需待其自身放电后，才能安全拆卸、检修。一般需要在机组断电十五分钟后，待电容等充分放电，才能拆卸、检修变频器内部部件。

四、冷藏集装箱变频器报警及故障分析

下面以Starcool机组为例，分析变频器的典型性警报及排除方法。Starcool机组变频器警报除700#警报为变频器通讯警报外，其它警报统一归列为500系列，便于识别。常见警报分析及其消除方法如下：
（一）、508#警报。

1、警报内容：变频器输出端短路。

2、可能原因分析：1）变频器输出给压缩机的端口1、2、3有短路现象。2）变频器

压缩机之间电源的连线损坏。

3、检查方法：1）先将控制器的软件版本升级至最高版本，排除控制器自身的错误。2）用万用表检测压缩机的绕组线圈情况，绕组线圈的标准阻值为：V-Y阻值为：1.15 欧姆；U-X阻值为：1.15 欧姆；W-Z阻值为：1.15 欧姆。用绝缘检测表检查压缩机线圈的绝缘对地情况：压缩机的三相线圈对地绝缘均应大于2兆欧姆。3）检查确认变频器内部故障。

（二）、511#警报。

警报内容：压缩机运行电流超过正常值。压缩机运行电流超过了38 安培且时间超过了1   

秒钟，该警报将被触发。

2、可能原因分析：1）冷藏集装箱机组的外部供电电源不稳定。2）压缩机运行电流过大。

3）变频器与压缩机之间的连线损坏。4）冷凝器盘管被脏东西堵塞。

3、检查方法：1）先将控制器的软件版本升级至最高版本，排除控制器自身的错误。2）检查外部供电电源。3）清洗、清洁冷凝器盘管。检查冷凝器风扇电动机运行情况。4）机组关机，等10分钟后重新开机检查，如果警报继续存在，可能为变频器内部故障，需要更换变频器。

（三）、700#警报。

1、警报内容：无变频器通讯信号。2、可能原因分析：1）变频器通讯口X8的1或2连线故障。2）变频器通讯线“FC-com”异常。3）变频器接触器K1故障。4）变频器内部故障。5）控制器故障。3、检查方法：1）先将控制器的软件版本升级至最高版本，排除控制器自身的错误。2）检查通讯线“FC-com”连接正确并且无损伤。3）用万用表检测控制器输出到X8的1和2端对地电压是否为+/- 2.2 伏以上。如无，为控制器故障。如有，为变频器故障。4）检查变频器的供电电源,如果正常可能为变频器内部故障。

五、结语

变频器的应用促进了冷藏集装箱机组制冷效率的提升，也为冷藏集装箱装载、运输水果、蔬菜等高热量货物带来福音。精准识别、排除变频器故障，维护、保养好变频冷藏集装箱，共同促进冷链物流的健康发展，意义重大。

文章来源：《产品可靠性报告》https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html