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通用變頻�
閱讀�23339時間�2010-10-20 15:51:49

  �變頻�一般通過制動電阻RB來消耗這些能量,即將一個大功率開關(guān)器件TB和一�制動電阻RB相串�(lián),跨接在中間直流�(huán)節(jié)正、負(fù)母線兩端。大功率開關(guān)器件TB一般裝在變頻器機箱�(nèi),而制動電阻Rb通常作為附件放在機箱�。當(dāng)直流電壓�(dá)到一定值時,該大功率開�(guān)器件被導(dǎo)�,制動電阻就接人電路,從而消耗掉電動機回饋的能量,以維持直流母線電壓基本不變�

基本�(jié)�(gòu)功能

  通用變頻器是�10年發(fā)展起來的交流電動機新型變頻調(diào)速裝置,它具有調(diào)速精度高、響�(yīng)快、保護功能完�、過載能力強、節(jié)能顯著、維護方�、智能化程度高、易于實�(xiàn)�(fù)雜控制等�(yōu)�,已在我國推廣普�。功率從幾百瓦到幾百千瓦,主要是進口變頻�,有安川、富�、三�、西門�、TC公司等產(chǎn)�。該�(chǎn)品更�?lián)Q代快,競爭激�,總的趨勢是向小型化、智能化、多功能、大容量、低價格方向�(fā)��

  �(xiàn)代通用變頻器大都采用高速全控開�(guān)器件GTR、IGBT等管,由這些功率開關(guān)器件組成PWM電壓型逆變�,智能功率模塊IPM也已在變頻器中廣泛采��

  �(xiàn)代通用變頻器的控制系統(tǒng)要比早先�(chǎn)品復(fù)雜得�,而且是數(shù)字化,采用微處理器控�,有的采�32位數(shù)字信號處理器DSP,為實現(xiàn)控制方式和復(fù)雜性能提供了保��

  通用變頻器現(xiàn)在作為交流電動機變頻�(diào)速用的高新技�(shù)�(chǎn)�,在國民�(jīng)濟的各部門得到了廣泛的�(yīng)�。通用變頻器的含義:一是這種變頻器可用以�(qū)動通用性交流電動機,而不一定使用專用變頻電�;二是這種變頻器具有各種可供選擇的功能,能適應(yīng)許多不同性質(zhì)的負(fù)載機��

  通用變頻器的基本�(jié)�(gòu)功能

  通用變頻器的基本�(jié)�(gòu)原理如圖所�,該系統(tǒng)主要由主電路(包括驅(qū)動電路)、控制電路、信號采樣電�、信號處理與故障保護電路、外部接口電路與電源電路等組��

通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)原理圖

  主電�

  主電路主要由整流電路、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成�

  整流電路一般采用整流二極管組成的三相或單相整流�。小功率通用變頻器整流橋輸入多為單相220V,較大功率的整流橋輸入一般均為三�380V�440V�

  整流電路輸出的脈動整流電�,必須加以濾�。由于其后續(xù)的逆變器是PWM電壓型逆變�,故需采用大電容Cd與小電感Ld相互配合進行濾波。大濾波電容Cd還兼有補償無功功率的作用;而電感厶則有限制電流i和限制出di/dt的作用?另外電感Ld還能改善變頻器的功率因數(shù)。為避免大電容Cd在通電瞬間�(chǎn)生過大的充電電流,一般還要在直流回路串入一個限流電阻Ro,剛通電�,它限制瞬間充電電流,待幾十毫秒后,充電電流減小再由開關(guān)K加以短接,以免影響電路正常工作。開�(guān)K可以是接觸器觸頭,也可以是功率開�(guān)器件,如晶閘管等�

  根據(jù)輸出的需要,逆變器可以是三相或單相。常見的通用變頻器一般都是三相逆變�。逆變器的開關(guān)元件目前大都采用高速全控型器件IGBT。這些功率開關(guān)器件受來自控制電路的PWM信號的控制而通斷,將直流母線電壓變成按一定規(guī)律變化的PWM電壓�(qū)動電動機�

  通用變頻器在直流�(huán)節(jié)處專門�(shè)置了泵升電壓吸收電路TB,以消除電動機再生制動工況下向電源一�(cè)回饋能量引起的直流母線電壓異常升高現(xiàn)��

  �(dāng)有快速減速要求時,將定子頻率f1迅速減�,而感�(yīng)電動機及其負(fù)載由于慣性很容易使轉(zhuǎn)差頻率s<0,電動機進入再生制動,電流經(jīng)逆變器的�(xù)流二極管整流成直流對濾波電容充電。因通用變頻器的整流橋是由單�?qū)щ姷亩O管組�,不能吸收電動機回饋的電流,因此,若電動機原來的�(zhuǎn)速較�,再生制動時間較�,直流母線電壓會一直上升到對主電路開關(guān)元件和濾波電容形成威脅的過高電壓,即所謂的泵生電壓�

  通用變頻器一般通過制動電阻RB來消耗這些能量,即將一個大功率開關(guān)器件TB和一個制動電阻RB相串�(lián),跨接在中間直流�(huán)節(jié)�、負(fù)母線兩端。大功率開關(guān)器件TB一般裝在變頻器機箱�(nèi),而制動電阻Rb通常作為附件放在機箱�。當(dāng)直流電壓�(dá)到一定值時,該大功率開�(guān)器件被導(dǎo)�,制動電阻就接人電路,從而消耗掉電動機回饋的能量,以維持直流母線電壓基本不變�

  控制電路

  這是通用變頻器中最�(fù)�、最�(guān)鍵的部分?,F(xiàn)代通用變頻器的控制電路大都是以高性能微處理器和專用大�(guī)模集成電�(ASIC)為核心的�(shù)字電�。ASIC專用集成電路,把控制軟件和系�(tǒng)�(jiān)控軟件以及部分邏輯電路全部集成在一片芯片中,它使控制電路板更簡潔,具有良好的保密�。頻率設(shè)定信號和系統(tǒng)的檢測信號電壓、電流等�(jīng)A/D變換送入控制電路。系�(tǒng)的計算由�(shù)字信號處理器(DSP)完成,它的計算結(jié)果和計算所需的原始數(shù)�(jù)�(jīng)過數(shù)�(jù)總線和ASIC中的CPU進行變換,ROM、RAM存放程序或中間數(shù)�(jù)。系�(tǒng)的設(shè)定功能亦可以由遠(yuǎn)程操作器完成�

  控制系統(tǒng)大致分為如下兩個部分:

  (1)微處理器�(jiān)控部�。這部分主要是�(shè)�、實�(xiàn)與控制規(guī)律運算部�。所謂“設(shè)定”主要是�(shè)定U/f曲線,選定控制規(guī)�,設(shè)定運�(zhuǎn)頻率、輸出頻率、轉(zhuǎn)速上升時間以及轉(zhuǎn)速下降時間等?,F(xiàn)代通用變頻器一般都是用輕觸式數(shù)字面板來�(shè)定各種功能與參數(shù)的。各種通用變頻器的顯示部分,有的由LED組成,有的則用液晶顯�。主要顯示各種功能代�、設(shè)定參�(shù)值、運行中的頻�、電�、電�、功率值以及各種故障代碼等。有些通用變頻器已實現(xiàn)顯示漢字信息�

  (2) PWM信號生成部分。這部分主要由專用大規(guī)模集成電路ASIC完成。即ASIC根據(jù)微處理器的指令值和一些必要的信號,實時輸出按一定規(guī)律變化的PWM信號�

  大多�(shù)通用變頻器的基本運行方式是頻率開�(huán)控制,必要時可以引入若干信號的反�,實�(xiàn)�(zhuǎn)差閉�(huán)控制,或矢量變換控制,以適應(yīng)高精度調(diào)速的需��

  信號采樣電路

  采樣電路主要是對整個變頻器系統(tǒng)的輸入電壓、輸入電�,中間直流電�、直流電流,逆變器輸出電�、輸出電流,溫升以及電動機轉(zhuǎn)速等進行信號采集�

  信號處理和故障保�

  �(jīng)采樣電路取得的電�、電流、溫�、轉(zhuǎn)速等信號�(jīng)信號處理電路進行分壓、光電隔�、濾�、放大等適當(dāng)處理進入A/D�(zhuǎn)換器,然后作為反饋信號輸入CPU作為控制算法的依�(jù)和供顯示�,或者作為一個開�(guān)量或電平信號輸入至故障保護電�。故障保護有欠壓、缺�、過�、過流、過�、短路以及溫度過高等保護�

  特別值得一提的是,對于自通風(fēng)的普通異步電動機,如果長時間工作在低�、低速狀�(tài),會因通風(fēng)量不足而嚴(yán)重發(fā)�,甚至燒壞繞�,而這時通用變頻器的相應(yīng)保護電路并不一定會起作�,因此,在這種情況下應(yīng)在電動機的適�(dāng)部位加裝過熱保護繼電�,一旦電動機過熱,過熱保護繼電器動作,立刻封鎖逆變器PWM信號并斷開電動機電路�

  外部接口電路

  這部分電路主要是指從外部電路輸入控制信號,或?qū)⒆冾l器的正常運轉(zhuǎn)信號(如頻率、電�、電流等)或故障信號輸出供外部電路使�,或?qū)⑥D(zhuǎn)速等信號反饋至變頻器以構(gòu)成閉�(huán)系統(tǒng)的輸入和輸出接線端子�

  控制電源與驅(qū)動電�

  �(xiàn)代通用變頻器已大多采用開關(guān)�(wěn)壓電源作控制及驅(qū)動電源。使用開�(guān)�(wěn)壓電源有許多好處,它不但體積小,而且可在輸入電源、電壓大幅度變化情況下使輸出電壓仍然�(wěn)�,變頻器運行可靠�

  另外,變頻器中間直流�(huán)節(jié)的直流電壓也可為開關(guān)電源供電,這就避免了因交流電源瞬時斷電而引起控制系�(tǒng)功能紊亂的現(xiàn)��

基本原理

  本資料所述通用變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和一般變頻電�、并由一般電�(wǎng)供電(單相220v、三�380v 50hz)、作�(diào)速控制的變頻器。此類變頻器由于工業(yè)�(lǐng)域的廣泛使用已成為變頻器的主�。調(diào)速的基本原理基于以下公式:

  �(1)�: n1—同步轉(zhuǎn)�(r/min);

  f1—定子供電電源頻�(hz);

  p—磁極對�(shù)�

  一般異步電機轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n1存在一個滑差關(guān)�

  �(2)�: n—異步電機轉(zhuǎn)�(r/min);

  s—異步電機轉(zhuǎn)差率�

  �(2)式可�,調(diào)速的方法可改變f1、p、s其中任意一種達(dá)�,對異步電機的方法是改變頻率f1,實�(xiàn)�(diào)速控制�

  由電機理�,三相異步電機每相電勢的有效值與下式有關(guān)�

  �(3)�: e1—定子每相電勢有效�(v);

  f1—定子供電電源頻�(hz);

  n1—定子繞組有效匝�(shù);

  фm—定子磁�(wb)�

  �(3)式可分成兩種情況分析:

  (1) 在頻率低于供電的額定電源頻率時屬于恒�(zhuǎn)矩調(diào)��

  變頻器設(shè)計時為維持電機輸出轉(zhuǎn)矩不�,必須維持每極氣隙磁通фm不變,從(3)式可知,也就是要使e1/f1=常數(shù)。如忽略定子漏阻抗壓�,可以認(rèn)為供給電機的電壓u1與頻率f1按相同比例變�,即u1/f1=常數(shù)�

  但是在頻率較低時,定子漏阻抗壓降已不能忽略,因此要人為地提高定子電壓,以作漏抗壓降的補償,維持e1/f1≈常�(shù),此時變頻器輸出u1/f1�(guān)系如�1中的曲線2,而不再是曲線1�

u/f關(guān)系

  �1 u/f�(guān)�

  多數(shù)變頻器在頻率低于電機額定頻率�, 輸出的電壓u1和頻率f1類似�1中曲�2, 并且隨著�(shè)置不�, 可改變補償曲線的形狀,使用者要根據(jù)實際電機運行情況�(diào)��

  (2) 在頻率高于定子供電的額定電源頻率時屬于恒功率�(diào)��

  此時變頻器的輸出頻率f1提高,但變頻器的電源電壓由電�(wǎng)電壓決定,不能繼�(xù)提高。根�(jù)公式(3),e1不能變,f1提高必然使фm下降,由于фm與電流或�(zhuǎn)矩成正比,因此也就使�(zhuǎn)矩下�,轉(zhuǎn)矩雖然下降了,但因轉(zhuǎn)速升高了,所以它們兩的乘積并未變,轉(zhuǎn)矩與�(zhuǎn)速的乘積表征著功�。因此這時候電機處在恒功率輸出的狀�(tài)下運行�

  異步電機變頻�(diào)速恒�(zhuǎn)矩和恒功率區(qū)域狀�(tài)的特性如�2所��

異步電機調(diào)速時的輸出特性

  �2 異步電機�(diào)速時的輸出特�

  由以上分析可知通用變頻器對異步電機�(diào)速時,輸出頻率和電壓是按一定規(guī)律改變的,在額定頻率以下,變頻器的輸出電壓隨輸出頻率升高而升�,即所謂變壓變頻調(diào)�(vvvf)�

  而在額定頻率以上,電壓并不變,只改變頻率�

  實際上多�(shù)變頻�(diào)速場合是用于額定頻率以下,低頻時采用的補償都是為了解決低頻轉(zhuǎn)矩的下降,其采用的方式多種多�。有矢量控制技�(shù),直接轉(zhuǎn)矩控制技�(shù)以及擬超�(dǎo)技�(shù)(森蘭變頻特有專利技�(shù))等等。其作用不外乎動�(tài)地改變低頻時的變頻器輸出電壓、輸出相位或輸出頻率,也就是利用電路和電腦技�(shù),實時地而不是固定地改變�2中曲�1的形狀�(dá)到低速時力矩提升,并且穩(wěn)定運行,又不至于電流太大而造成故障�

通用變頻器基本電路

  �3 通用變頻器基本電�

  通用變頻器的基本電路如圖3所示,它由4個主要部分組�,分別是:

  1—整流部分,把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?

  2—濾波部�,把脈動較大的交流電進行濾波變成比較平滑的直流電;

  3—逆變部分,把直流電又�(zhuǎn)換成三相交流�,這種逆變電路一般是利用功率開關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動、輸出脈沖寬度被�(diào)制的pwm�,或者正弦脈寬調(diào)制spwm波,�(dāng)這種波形的電壓加到負(fù)載上�,由于負(fù)載電感作用,使電流連續(xù)�,變成接近正弦形波的電流波形;

  4—控制電路是用來�(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動信�,這些信號是受外部指令決定�,有頻率、頻率上升下降速率、外部通斷控制以及變頻器內(nèi)部各種各樣的保護和反饋信號的綜合控制��

  特別要指出的,通用變頻器對�(fù)載的輸出波形都是雙極性spwm�,這種波形可以大幅度提高變頻器的效率,但同時這種波形使變頻器的輸出區(qū)別于正常正弦�, �(chǎn)生了變頻器很多特殊之�,需要使用者予以重�。雙極性spwm波如�4所�, 其中�4(a)是三角形的載波與正弦形信號進行比較的情�,圖4(b)是比較后獲的spwm波形�

雙極性spwm調(diào)制器

  �4 雙極性spwm�(diào)制器

�(yīng)用中的問題及對策

  隨著計算機技�(shù)和電力電子技�(shù)的發(fā)�,通用變頻器的�(yīng)用也得到了迅猛發(fā)�。由于交流電動機�(jié)�(gòu)簡單,堅固耐用、無需換向裝置,可適用于各種工作環(huán)�,所以以通用變頻器為核心的交流調(diào)速系�(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。采用變頻器�(diào)速可以提高機械的控制精度、生�(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)�,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化,使交流拖動系統(tǒng)具有�(yōu)良的控制性能,而且在許多生�(chǎn)場合具有顯著的節(jié)能效果�

  1 變頻器的節(jié)能原�

  �(dāng)今電動機消耗的電能約占工業(yè)電耗的65[%],風(fēng)�、泵類設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的30[%]。造成這種狀況的主要原因�:�(fēng)�、泵類等�(shè)備傳�(tǒng)的調(diào)速方法是通過�(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水�,其輸入功率�,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)�(fēng)機轉(zhuǎn)速從n變到n�,風(fēng)量Q、風(fēng)壓H及軸功率P的變化關(guān)系:Q�=Q(n�/n�;H�=H(n�/n�2;P�=P(n�/n�3。風(fēng)量與�(zhuǎn)速成正比,風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速的二次方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正�。所以,�(dāng)所要求的風(fēng)量Q減少�,可�(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動機轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時,電動機的功率P將按三次方關(guān)系大幅度地降�,比�(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)�40[%]~50[%],從而達(dá)到節(jié)電的目的�

  2 運行中的問題及對�

  目前,通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)�(luò)化等�(yōu)點越來越受到用戶的青�。隨著通用變頻器應(yīng)用范圍的擴大,運行中出現(xiàn)的問題越來越�,主要有以下幾方面:諧波、振動與噪聲、負(fù)載匹�、發(fā)熱等問題�

 ?�?)諧波及其抑制對�

  通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分、濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變器部分為IGBT三相橋式逆變�,且輸出為PWM波形。輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機負(fù)載影響較�,引起轉(zhuǎn)矩脈�,而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增�,使電動機出力不�,故變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制,可以采用以下方法抑制諧��

  1)增加變頻器供電電源�(nèi)阻抗

  通常電源�(shè)備的�(nèi)阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作�,內(nèi)阻抗越大,諧波含量越�,這種�(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。因此選擇變頻器供電電源�,選擇短路阻抗大的變壓器�

  2)安裝電抗器

  在變頻器的輸入端和輸出端串接合適的電抗器(A?鄄CL�,使整流阻抗增大,可以抑制高次諧波電��

  3)采用變壓器多相運行

  通用變頻器為六脈沖波整流�,因此產(chǎn)生的諧波較大。如果利用變壓器二次繞組接法的不�,使兩組三相交流電源間相位錯�30°。整流變壓器二次繞組分別采用星形和三角形接法,整流電路的脈波�(shù)�6脈波提高�12脈波,可減小低次諧波電流,更好地抑制低次諧波�

 ?�?)噪聲與振動及其對策

  用變頻器進行電動機調(diào)速運�(zhuǎn)時,將產(chǎn)生噪聲和振動,這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所�(chǎn)生的影響。隨著運�(zhuǎn)頻率的變�,基波分量、諧波分量也在很大范圍內(nèi)變化,因此電動機各部分的諧波增加�

  1) 噪聲問題及對�

  電動機的噪聲大體有通風(fēng)噪聲、電磁噪聲和機械噪聲三種�

  變頻器傳動時,由于輸出電壓、電流中含有諧波分量,氣隙的諧波磁通增�,所以噪聲變�。其特征如下:由于變頻器輸出較低的諧波頻率與�(zhuǎn)子固有頻率的共振,導(dǎo)致在�(zhuǎn)子固有頻率附近的噪聲增大;由于變頻器輸出的諧波分量使鐵心、機�、軸架等諧波,導(dǎo)致在其固有頻率附近的噪聲增大�

  為了抑制變頻器傳動引起的噪聲,特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開�(guān)頻率有關(guān),尤其在低頻區(qū)更為顯著。一般采用以下措施平抑和減少噪聲:在變頻器輸出側(cè)連接交流電抗�。如果轉(zhuǎn)矩有余量,將U/f值定小些,并可采用特殊電動機(對噪聲采取了措施)等�

  2)振動問題及對策

  電動機振動的原因可分為電磁與機械兩種�

  電磁原因引起的振動表�(xiàn)為:由于較低次的諧波分量與轉(zhuǎn)子的諧振,其固有頻率附近的振動分量增�;由于諧波�(chǎn)生的脈動�(zhuǎn)矩的影響�(fā)生振動。特別是�(dāng)脈動�(zhuǎn)矩的頻率同電動機�(zhuǎn)子與�(fù)載構(gòu)成的軸系扭轉(zhuǎn)固有頻率一致時將發(fā)生諧��

  機械原因引起的振動表�(xiàn)為:電動機軸上有外伸重量等,軸系�(tǒng)的固有頻率降低時,如果電動機高速運�(zhuǎn),全旋轉(zhuǎn)頻率與軸系統(tǒng)固有頻率接近,則振動加劇。轉(zhuǎn)子殘余不平衡引起離心力與�(zhuǎn)速的二次方成比例增加,所以用變頻器進行高速運�(zhuǎn)時,振動加大�

  為減少諧波產(chǎn)生的電磁�,可以在變頻器的輸出�(cè)連接交流電抗�,以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成�。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時,可改用正弦波PWM或矢量控制方式變頻器,以減小脈動�(zhuǎn)��

維護及故障診斷方�

  隨著自動化領(lǐng)域的不斷�(fā)�,變頻器的應(yīng)用也深入到各行各�(yè),變頻器的發(fā)展也在不斷地推陳出新,功能越來越大,可靠性也相應(yīng)地提�。但是如果使用不�(dāng),操作有誤,維護不及�,仍會發(fā)生故障或運行狀況改變縮短設(shè)備的使用壽命。因此,日常的維護與檢修工作顯得尤為重要�

  1 注意事項

  操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點,具有電工操作基本知識。在對變頻器檢查及保�(yǎng)之前,必須在�(shè)備總電源全部切斷;并且等變頻器Chang燈完全熄滅的情況下進行�

  2 日常檢查事項

  變頻器上電之前應(yīng)先檢測周圍環(huán)境的溫度及濕�,溫度過高會�(dǎo)致變頻器過熱報警,嚴(yán)重時會直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路;空氣過于潮濕會導(dǎo)致變頻器�(nèi)部直接短�。在變頻器運行時要注意其冷卻系統(tǒng)是否正產(chǎn),如:風(fēng)道排�(fēng)是否流暢,風(fēng)機是否有異常聲音。一般防護等級比較高的變頻器如:IP20以上的變頻器可直接敞開安�,IP20以下的變頻器一般應(yīng)是柜式安�,所以變頻柜散熱效果如何將直接影響變頻器的正常運行,變頻器的排風(fēng)系統(tǒng)如風(fēng)扇旋�(zhuǎn)是否流暢,進風(fēng)口是否有灰塵及阻塞物都是我�?nèi)粘z查不可忽略的地方。電動機電抗�、變壓器等是否過�,有異味;變頻器及馬�(dá)是否有異常響�;變頻器面板電流顯示是否偏大或電流變化幅度太�,輸出UVW三相電壓與電流是否平衡等�

  3 定期保養(yǎng)

  清掃空氣過濾器冷卻風(fēng)道及�(nèi)部灰�。檢查螺絲釘、螺栓以及即插件等是否松�,輸入輸出電抗器的對地及相間電阻是否有短路現(xiàn)�,正常應(yīng)大于幾十兆歐。導(dǎo)體及絕緣體是否有腐蝕�(xiàn)�,如有要及時用酒精擦拭干�。在條件允許的情況下,要用示波器測量開關(guān)電源輸出各電路電壓的平穩(wěn)�,如�5V�12V�15V�24V等電�。測量驅(qū)動器電路各路波形的方法是否有畸變。UVW相間波形是否為正弦波。接觸器的觸點是否有打火痕跡,嚴(yán)重的要更換同型號或大于原容量的新�;確�(rèn)控制電壓的正確�,進行順序保護動作試驗;確�(rèn)保護顯示回路無異�;確�(rèn)變頻器在單獨運行時輸出電壓的平衡度�

  建議定期檢查,應(yīng)一年進行一��

  4 備件的更�

  變頻器由多種部件組成,其中一些部件經(jīng)長期工作后其性能會逐漸降低、老化,這也是變頻器�(fā)生故障的主要原因,為了保證設(shè)備長期的正常運轉(zhuǎn),下列器件應(yīng)定期更換�

 ?�?)冷卻風(fēng)�

  變頻器的功率模塊是是�(fā)熱最�(yán)重的器件,其連續(xù)工作所�(chǎn)生的熱量必須要及時排�,一般風(fēng)扇的壽命大約�10kh~40kh。按變頻器連續(xù)運行折算�2~3年就要更換一次風(fēng)�,直接冷卻風(fēng)扇有二線和三線之�,二線風(fēng)扇其中一線為正極,另一線為�(fù)�,更換時不要接錯;三線風(fēng)扇除了正、負(fù)極外還有一根檢測線,更換時千萬注意,否則會引起變頻器過熱報警。交流風(fēng)扇一般為220V�380V之分,更換時電壓等級不要搞錯�

 ?�?)濾波電�

  中間直流回路濾波電容:又稱電解電容,其主要作用就是平滑直流電�,吸收直流中的低頻諧波,它的連續(xù)工作�(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加快其電解液的干�,直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5�。建議每年定期檢查電容容量一次,一般其容量減少20[%]以上�(yīng)更換�

  5 測試

  5.1 靜態(tài)測試

 ?�?)測試整流電�

  找到變頻器內(nèi)部直流電源的P端和N�,將萬用表調(diào)到電阻X10�,紅表棒接到P,黑    表棒分別依到R、S、T,應(yīng)該有大約幾十歐的阻�,且基本平衡。相反將黑表棒接到P�,紅表棒依次接到R、S、T,有一個接近于無窮大的阻�。將紅表棒接到N端,重復(fù)以上步驟,都�(yīng)得到相同�(jié)果。如果有以下�(jié)�,可以判定電路已出現(xiàn)異常,A.阻值三相不平衡,可以說明整流橋故障。B.紅表棒接P端時,電阻無窮大,可以斷定整流橋故障或起動電阻出�(xiàn)故障�

 ?�?)測試逆變電路

  將紅表棒接到P�,黑表棒分別接U、V、W�,應(yīng)該有幾十歐的阻值,且各相阻值基本相�,反相應(yīng)該為無窮大。將黑表棒接到N�,重�(fù)以上步驟�(yīng)得到相同�(jié)�,否則可確定逆變模塊故障�

  5.2 動態(tài)測試

  在靜�(tài)測試�(jié)果正常以后,才可進行動態(tài)測試,即上電試機。在上電前后必須注意以下幾點:

 ?�?)上電之�,須確認(rèn)輸入電壓是否有誤,將380V電源接入220V級變頻器之中會出�(xiàn)炸機(炸電容、壓敏電阻、模塊等��

  �2)檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松�,連接異常有時可能�(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,�(yán)重時會出�(xiàn)炸機等情��

  �3)上電后檢測故障顯示�(nèi)�,并初步斷定故障及原因�

  �4)如未顯示故�,首先檢查參數(shù)是否有異�,并將參數(shù)�(fù)歸后,進行空載(不接電機)情況下啟動變頻器,并測試U、V、W三相輸出電壓�。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情�,則模塊或驅(qū)動板等有故障�

 ?�?)在輸出電壓正常(無缺相、三相平衡)的情況下,帶載測�。測試時,是滿負(fù)載測��

  6 故障判斷

 ?�?)整流模塊損�

  一般是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除�(nèi)部短路情況下,更換整流橋。在�(xiàn)場處理故障時,應(yīng)重點檢查用戶電網(wǎng)情況,如電網(wǎng)電壓,有無電焊機等對電網(wǎng)有污染的�(shè)備等�

 ?�?)逆變模塊損壞

  一般是由于電機或電纜損壞及�(qū)動電路故障引�。在修復(fù)�(qū)動電路之�,測�(qū)動波形良好狀�(tài)�,更換模塊。在�(xiàn)場服�(wù)中更換驅(qū)動板之后,還必須注意檢查馬達(dá)及連接電纜。在確定無任何故障下,運行變頻器�

  �3)上電無顯示

  一般是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引�,如啟動電阻損壞,也有可能是面板損壞�

  �4)上電后顯示過電壓或欠電�

  一般由于輸入缺�,電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測電路及檢測點,更換損壞的器件�

  �5)上電后顯示過電流或接地短路

  一般是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運放等�

  �6)啟動顯示過電流

  一般是由于�(qū)動電路或逆變模塊損壞引起�

 ?�?)空載輸出電壓正�,帶載后顯示過載或過電�

  該種情況一般是由于參數(shù)�(shè)置不�(dāng)或驅(qū)動電路老化,模塊損傷引起�

進展及應(yīng)�

  1 � 言

  電力電子技�(shù)、微電子與集成電路及控制技�(shù)的發(fā)�,不斷推動通用變頻器技�(shù)向著多功�、智能化、性價比更�(yōu)的方向發(fā)�。近十年來,通過對不同應(yīng)用的�(xì)分和�(yōu)化設(shè)�,使通用變頻器完成相同的控制功能效率更高了。同�,通用變頻器的�(yīng)用范圍正在不斷拓寬,從適合用于風(fēng)�、水泵調(diào)速向紡織工業(yè)、包裝工�(yè)、起重系�(tǒng)等行�(yè)�(fā)�,替代原來由專用變頻器或工程型變頻器才能完成的某些功能,并保持通用變頻器的價格�(yōu)�。由于具有全面而完善的控制功能和完�、快速的故障診斷、保�、報警功能及通訊功能,通過相關(guān)參數(shù)�(shè)�,既可用于更的電機控制系�(tǒng)�

  2 通用變頻器的動向

  目前,通用變頻器的功率范圍已從0.55~1500KW,電壓等級從三�380V�690V;控制方法包括頻率控制V/f、開�(huán)無傳感器矢量控制及閉�(huán)矢量控制�,頻率分辨率�(dá)�0.01Hz�

  以西門子公司推出的MM440變頻器為�,其具有多種控制方式,即運行中電動機的速度與變頻器的輸出電壓可以有多種不同的控制關(guān)�,用戶可根據(jù)�(fù)載特性選擇合適的控制方式。這些�(shù)年前在工程型變頻器才具有的功能已出現(xiàn)在通用變頻器中,其大大拓寬了通用變頻器應(yīng)用范�,使其能適合起重系統(tǒng)、立體倉儲、包裝工�(yè)和紡織工�(yè)的定位應(yīng)�。也使用戶使用變頻器更加高效率�

  MM440控制功能�

  無傳感器矢量控制� 用固有的滑差補償對電動機的速度進行控制,以便獲得大的轉(zhuǎn)矩、改善瞬�(tài)響應(yīng)特性和具有�(yōu)良的速度溫定��

  無傳感器的矢量轉(zhuǎn)矩控制: 變頻器可以控制電動機的轉(zhuǎn)��

  線性V/f控制� 用于可變�(zhuǎn)矩和恒定�(zhuǎn)矩的�(fù)��

  帶磁通電流控制(FCC)的線性V/f控制:用于提高電動機的效率和改善其動�(tài)響應(yīng)特��

  拋物線V/f控制� 用于可變�(zhuǎn)矩負(fù)載,如風(fēng)機和水泵�

  紡織機械的V/f控制� 沒有滑差補償或諧振阻�,電流值控制器從屬于電壓而不是頻�。還有用于紡織機械的帶FCC功能的V/f控制、多點V/f控制、帶ECO(節(jié)能)運行方式的線性V/f控制��

  為滿足市場和用戶的需�,通用變頻器的軟硬件特性都在不斷更新和�(fā)展。在MM440變頻器中,其采用模塊化設(shè)�,配置靈活。具有多個繼電器輸出和多個模擬量輸出;先進的BiCo(二進制互聯(lián)連接)技�(shù),實�(xiàn)靈活的端子功能自定義,滿足用戶特殊需要�3組參�(shù)存儲,方便完成設(shè)定值互相切�,匹配不同負(fù)�,滿足生�(chǎn)要求。內(nèi)置PID控制�,可�(gòu)成壓�,流量溫度等閉環(huán)控制,可節(jié)約投資成�。此�,為使通用變頻器能集成到自動化系統(tǒng)中去,要求其具有較強的通訊組網(wǎng)能力,如RS485接口可在上位機器(主機)與變頻器之間進行�(shù)�(jù)通信,實�(xiàn)對變頻器的狀�(tài)�(jiān)視(運轉(zhuǎn)頻率、電流、電壓等�、給變頻器指令(運轉(zhuǎn)、停止等)和完成變頻器設(shè)定參�(shù)的讀�、更�、寫入等;而在變頻器之間可形成進行速度比例運轉(zhuǎn)的網(wǎng)�(luò)。同時配備適于聯(lián)接PROFIBUS、DEVICENET通訊選件,可使布線簡�,運行可靠,便于集中控制�

  芬蘭Vacon變頻器每一臺變頻器中都有“五合一精確控制宏�,使變頻器在不同�(yīng)用場合中的操作更容易;而其利用IGBT的并�(lián)特�,實�(xiàn)了功率大�110KW的變頻器采用相同的零配件,在降低生產(chǎn)成本的同�,也方便了維護�

  3 通用變頻器應(yīng)�

  3.1 西門子MM420變頻器在紡織�(xì)紗機上的運用�

  �(xì)紗機對傳動裝置要求高效率、軟起動和良好的速度控制特�。MM420的FCC控制功能可提供非常平�(wěn)的運行速度和高的輸出轉(zhuǎn)�;快速的捕捉再起動功�,當(dāng)電網(wǎng)故障時再同步紗錠速度以避免斷紗發(fā)生。通過RS485串行通訊口使用USS�(xié)�,增強了系統(tǒng)的控制性能,減少了系統(tǒng)布線和調(diào)試時�。MM440變頻器還可用于電梯控��

  3.2 Vacon CX變頻器在起重機負(fù)載晃動控�

  起重機用來提升和運送重�,由于起重機的每一次加速都會引起貨物的晃動,使用變頻器可避免并�(yōu)化電機轉(zhuǎn)�,ICRAS VC 是Vacon專門為起重機的運行負(fù)載的晃動情況進行控制的應(yīng)用程��

  4 �(jié)束語

  通用變頻器在軟硬件特性和控制功能方面都有顯著的提�,具有替代專用變頻器或工程型變頻器某些功能的特點,這對于變頻器系統(tǒng)的選�、降低設(shè)備成本和提高系統(tǒng)運行效率十分有益�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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