變頻器的過(guò)流故障及排除[共10頁(yè)]

1、 變頻器的過(guò)流故障及排除變頻器中過(guò)流 保護(hù)的對(duì)象 主要指帶有 突變性質(zhì)的、電流的峰值超過(guò)了過(guò)流檢測(cè)值 ( 約額定電流的 180%200,不同變頻器的保護(hù)值不一樣 ) ,變頻器顯示過(guò)流,由于 逆變器件的過(guò)載能力較差 ,所以變頻器的過(guò)流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán)。過(guò)流故障可分為 加速、減速、恒速 過(guò)流等,其可能是由于變頻器的加 減速時(shí)間太短 、負(fù)載發(fā)生突變 、負(fù)荷分配不均 、輸出短路 等原因引起的。 一是電動(dòng)機(jī)遇到 沖擊負(fù)載 或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn) “卡住”現(xiàn)象 ,引起電動(dòng)機(jī) 電流的突然增加 ； 二是變頻器 輸出側(cè)發(fā)生短路 ( 如圖 1 所示) ,如輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的連接線發(fā)生相互短路,或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等

2、、接地 ( 電機(jī)燒毀、 絕緣 劣化、 電纜破損 而引起的接觸、接地 等) ； 三是 變頻器自身工作不正常 ,如逆變橋中同一橋臂的兩個(gè)逆變器件在不斷交替的工作過(guò)程中出現(xiàn)異常。如環(huán)境溫度過(guò)高,或 逆變器元器件本身老化 等原因,使逆變器的參數(shù)發(fā)生變化, 導(dǎo)致在交替導(dǎo)通過(guò)程中,一個(gè)器件已經(jīng)導(dǎo)通、而另一個(gè)器件卻還未來(lái)得及關(guān)斷,引起 同一個(gè) 橋臂的上、下兩個(gè)器件的“直通 ”（如圖 2 所示）,使直流電壓的 正、負(fù) 當(dāng)負(fù)載的慣性較大,而升速時(shí)間或降速時(shí)間又設(shè)定得太短時(shí),也會(huì)引起過(guò)流。 在升速過(guò)程中 ,變頻器工作頻率上升太快,電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速上升,而 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去,結(jié)果是升速電

3、流太大 ； 在降速過(guò)程 中,降速時(shí)間太短,同步轉(zhuǎn)速迅速下降,而電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大,仍維持較高的轉(zhuǎn)速,這時(shí)同樣可以使轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過(guò)流 。這種保護(hù)大部分是因 變頻器內(nèi)部故障引起的 ,若負(fù)載正常,變頻器仍出現(xiàn)過(guò)流保護(hù),一般是檢測(cè)電路所引起,類似于短路故障的排除,如電流傳感器、取樣電阻或檢測(cè)電路等。該處傳感器波形如圖 3 所示,其包絡(luò)類似于正弦波,若波形不對(duì)或無(wú)波形,即為傳感器損壞,應(yīng)更換之。過(guò)流保護(hù)用的檢測(cè)電路是模擬運(yùn)放電路,如圖 4 所示。在靜態(tài)下,測(cè) a 點(diǎn)的工作電壓應(yīng)為 2.4v ,若電壓不對(duì)即為該電路有問(wèn)題,應(yīng)查找原因予以排除。 r4 為取樣電阻,若有問(wèn)題也應(yīng)更

4、換之。負(fù)載側(cè)的原因是引起變頻器過(guò)流的最主要因素,因此一旦發(fā)生過(guò)流故障,首先要檢查： 負(fù)載側(cè)有沒(méi)有短路,以避免電機(jī)和電機(jī)電纜相間或每相對(duì)地的絕緣毀壞、造成匝間或 過(guò)流故障還與 電機(jī)的漏抗、電機(jī)電纜的耦合電抗有關(guān) ,所以選擇電機(jī)電纜一定按照要求去選； 在變頻器輸出側(cè) 有無(wú)功率因數(shù)矯正電容或浪涌吸收裝置,如果有,就必須撤除 ； 當(dāng)負(fù)載電機(jī)裝有測(cè)速編碼器時(shí), 速度反饋信號(hào)丟失或非正常時(shí),也會(huì)引起過(guò)流 ,因此也必須正確檢查編碼器和其電纜。變頻器硬件問(wèn)題主要包括模塊損壞、驅(qū)動(dòng)電路損壞、電流檢測(cè)電路損壞等。具體檢查內(nèi)容如下： 電流互感器損壞 ,其現(xiàn)象表現(xiàn)為,變頻器主回路送電, 當(dāng)變頻器未起動(dòng)時(shí),有電流顯示且

5、電流在變化 ,這樣可判斷互感器已損壞。 主電路 接口板電流、電壓檢測(cè)通道被損壞 ,也會(huì)出現(xiàn)過(guò)流。 由于 連接插件不緊、不牢 。例如電流或電壓反饋信號(hào)線接觸不良,會(huì)出現(xiàn)過(guò)流故障時(shí)有時(shí)無(wú)的現(xiàn)象。一是由于 環(huán)境太差 ,導(dǎo)電性固體顆粒附著在電路板上,造成靜電損壞 ?；蛘?有腐蝕性氣體,使電路被腐蝕。二是電路板的 零電位與機(jī)殼連在一起 ,由于 柜體與地角焊接時(shí),強(qiáng)大的電弧,會(huì)影響電路板的性能。 變頻器參數(shù)設(shè)定問(wèn)題是在負(fù)載、變頻器確認(rèn)都正常的情況下必須懷疑的因素,這里面包括加速時(shí)間太短、 pid 調(diào)節(jié)器的比例 p 和積分時(shí)間 i 參數(shù)不合理、超調(diào)過(guò)大等等,所有這些參數(shù)的不合理設(shè)置都將造成變頻器輸出電流振蕩

6、或直接過(guò)流。針對(duì)變頻器問(wèn)題,主要檢查： 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（ u/f 比） 設(shè)定太大, 引起低頻時(shí)空載電流過(guò)大 ； 電子熱繼電器 整定不當(dāng) ,動(dòng)作電流設(shè)定得太小 ,引起變頻器誤動(dòng)作。另外, 當(dāng)負(fù)載不穩(wěn)定 時(shí),建議使用 矢量控制模式 或 dtc 模式 ,因?yàn)榇藘煞N模式 控制速度非?？?每隔 25s 產(chǎn)生一組 精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值 ,再經(jīng)過(guò) 電機(jī)轉(zhuǎn)矩比較器 和磁通比較器 的輸出, 優(yōu)化脈沖選擇器決定逆變器的最佳開關(guān)位置,這樣有利于抑制過(guò)流 。同時(shí)使用速度環(huán)的自適應(yīng)效用來(lái)自動(dòng)調(diào)整 pid 參數(shù),從而使變頻器輸出電機(jī)電流平穩(wěn)。（4）輸入輸出線路 檢查根據(jù)很多現(xiàn)象表明, 過(guò)流保護(hù)的其中一個(gè)原因就是缺相 。當(dāng)變

7、頻器 輸入缺相時(shí),勢(shì)必引起母線電壓降低,負(fù)載電流加大,引起保護(hù) 。而當(dāng)變頻器輸出端缺相時(shí),勢(shì)必使電動(dòng)機(jī)的另外兩相電流加大而引起過(guò)流保護(hù)。所以對(duì)輸入及輸出都應(yīng)進(jìn)行檢查,排除故障。某煉鋼廠現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣,在煉鋼廠平車（鋼包車、渣罐車、鐵水車）系統(tǒng)一直采用傳統(tǒng)的接觸器控制方案,故障率高,維護(hù)量大。隨著交流調(diào)速控制技術(shù)的迅速發(fā)展,變 kr 罐車系統(tǒng)由 1 臺(tái) 45kw的變頻專用電機(jī)驅(qū)動(dòng),采用 6se7031-2ef60 （55kw）全數(shù)字矢量控制變頻器控制,變頻器帶輸入、輸出電抗器以消除諧波、抑制尖峰電壓,變頻器采用v/f 速度開環(huán)控制模式,調(diào)速范圍為 125。系統(tǒng)采用速度擋位開關(guān)量輸入 plc ,經(jīng)軟

8、件處理后,再由 plc 輸出模塊輸出開關(guān)量信號(hào)給變頻裝置,通過(guò)變頻裝置內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定,輸出相應(yīng)的速度信號(hào)。速度分為兩檔 40%和 80%額定速度；起動(dòng)、停止和各檔速度過(guò)渡平穩(wěn)無(wú)沖擊,屬于 檔位無(wú)級(jí)調(diào)速方式 。2 臺(tái) kr 罐車（1#、2#kr ）調(diào)試情況良好, 空車使用一切正常 ,但 自投入使用后, 2臺(tái)罐車不間斷報(bào)“ f011 ”過(guò)流故障 。經(jīng)過(guò)對(duì)故障時(shí)罐車的 工作狀況的監(jiān)測(cè) ,變頻器報(bào)故障主要集中在罐車 滿載啟動(dòng) 和道軌上有積渣阻力較大 的這兩種情況。查變頻器手冊(cè)對(duì)造成過(guò)流故障原因的解釋：(1) 變頻器 輸出短路或有接地故障 ；(2) 電機(jī)與變頻器 是否匹配 ；對(duì)于上述四種原因,一一進(jìn)行排

9、查：(1) 經(jīng)過(guò)對(duì)變頻器輸出電纜以及電機(jī) 搖測(cè)絕緣 ,電纜和電機(jī)絕緣情況良好,無(wú)短路和接地故障；(3) 根據(jù)監(jiān)測(cè)到滿載啟動(dòng)時(shí)頻繁報(bào)故障, 可能是負(fù)載處于過(guò)載狀態(tài),造成過(guò)流 ； (4) 罐車系統(tǒng) 是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,道軌上有積渣,阻力增大或有變化,負(fù)載就發(fā)生變化,根據(jù)以上的情況分析以及選用的變頻器 v/f 開環(huán)控制模式,對(duì) 罐車 f011 過(guò)流故障的結(jié)論 是：系統(tǒng)選用的 v/f 開環(huán)控制模式在低頻時(shí)啟動(dòng)力矩小 以及 開環(huán)動(dòng)態(tài)性能差 是造成過(guò)流故障的原因。變頻器有多種控制模式可供選擇以及在 v/f 模式下的各種效用,現(xiàn)場(chǎng) 2 臺(tái)罐車有相同的問(wèn)題,于是就 選擇了 2 種處理方式 ,也有利于比較使用效果,其

10、處理方法如下：（1）1#罐車 v/f 模式下增加補(bǔ)償效用變頻器 有兩種 低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償效用 ,即 直接提升電壓數(shù)值 （電壓模式）和 間接提升電壓數(shù)值 （電流模式）, 后者涉及到定子電阻的計(jì)算、測(cè)量,相對(duì)比較復(fù)雜,因此本案例采用直接電壓提升模式 。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償效用的使用,可補(bǔ)償因 kr 罐車負(fù)載波動(dòng)引起的電機(jī)轉(zhuǎn)差變化,從而得到良好機(jī) 1 #罐車和 2#罐車系統(tǒng)采用上述法處理后, 系統(tǒng)不再報(bào) f011 過(guò)流故障, 操作工也明顯感到系統(tǒng)啟動(dòng)快,動(dòng)作也快,參數(shù)優(yōu)化取得了很好的效果。需要注意的是, 低頻補(bǔ)償和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償效用在實(shí)際應(yīng)用中,調(diào)試時(shí)應(yīng)逐漸增加數(shù)值,滿足系統(tǒng)的需要即可,不能過(guò)補(bǔ)償了。變頻器在啟動(dòng)或極低速

11、運(yùn)行時(shí),根據(jù) v/f 曲線,電動(dòng)機(jī)在 低頻時(shí)對(duì)應(yīng)輸出的電壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,這就導(dǎo)致勵(lì)磁不足而使電動(dòng)機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力, 因此需要對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)充補(bǔ)償,這稱為 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 。通 常的做法是對(duì)輸出電壓做一些提升補(bǔ)償,以補(bǔ)償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失,從而改善電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。圖7 中,v0 表示手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升電壓、 vmax表示最大輸出電壓、 f0 表示轉(zhuǎn)矩提升的截止頻率、fb 表示基本運(yùn)行頻率。對(duì)于 v0 的設(shè)置原則一般有以下幾點(diǎn)： （1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的 距離太遠(yuǎn)時(shí) ,由于線路壓降增大,應(yīng)適當(dāng)增大 v0 值；（2）當(dāng) 電動(dòng)機(jī)容量小于變頻器額定容量 時(shí),由于此

12、擋容量電動(dòng)機(jī)的繞組電阻比大容量電動(dòng)機(jī)大,電阻壓降也大, 應(yīng)適當(dāng)增大 v0 值；（3）當(dāng) 電動(dòng)機(jī)抖動(dòng)厲害時(shí),說(shuō)明轉(zhuǎn)矩過(guò)大 ,轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償增益調(diào)得過(guò)高,應(yīng)適當(dāng)減小 v0 值。這里必須避免這樣一個(gè)誤區(qū)： 即使提高很多輸出電壓,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流 相對(duì)應(yīng)的提高。這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電流包含電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵(lì)磁分關(guān)于截止頻率 f0 ,在有些變頻器中是固定的頻率值,如 abb acs550 變頻器 f0 20hz、羅克韋爾 ab powerflex 400 變頻器 f0 25hz；有些變頻器是可以設(shè)置的, 如艾默生 ev2000變頻器 f0=050%基本運(yùn)行頻率。轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償可以根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置選擇手動(dòng)和自動(dòng), 如手動(dòng)設(shè)置則允許用戶 v0在020%或 30vmax之間任意設(shè)定 ,如 自動(dòng)設(shè)置則是變頻器根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的力矩情況進(jìn)行