變頻器的應用

1、 變頻器的應用通用變頻器變頻器的使用變頻器的使用注意事項變頻器的保養(yǎng)和維護通用變頻器變頻器簡介變頻器是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調的交流電的裝置。變頻器的問世，使得交流調速在很大程度上取代了直流調速。 acs100變頻器用于0.122.2kw鼠籠式電機的速度和轉矩控制 整流濾波單元l通用變頻器的結構通用變頻器的結構計算機控制單元主電路接線端子主電路接線端子通用變頻器的使用 l 變頻器類型的選擇變頻器類型的選擇 根據(jù)負載的要求來選擇變頻器的類型，如：根據(jù)負載的要求來選擇變頻器的類型，如：1)1)風機、泵類負載，它們的阻力轉矩與轉速的風機、泵類負載，它們的阻力轉矩與轉速的平方成正比，起動及

2、低速時阻力轉矩較小，通?？善椒匠烧?，起動及低速時阻力轉矩較小，通?？梢赃x擇普通功能型。以選擇普通功能型。 2)2)恒轉矩類負載，如擠壓機、攪拌機、傳送帶恒轉矩類負載，如擠壓機、攪拌機、傳送帶等，則有兩種情況。一是可采用普通功能型變頻器。等，則有兩種情況。一是可采用普通功能型變頻器。二是采用具有轉矩控制功能的高功能型變頻器，其二是采用具有轉矩控制功能的高功能型變頻器，其實現(xiàn)恒轉矩負載的調速運行比較理想。實現(xiàn)恒轉矩負載的調速運行比較理想。 3)3)對一些動態(tài)性能要求較高的生產機械，如軋對一些動態(tài)性能要求較高的生產機械，如軋鋼、塑料薄膜加工線等，可采用矢量控制型變頻器。鋼、塑料薄膜加工線等，可采用

3、矢量控制型變頻器。l 變頻器容量的計算變頻器容量的計算 對于連續(xù)恒載運轉機械所需的變頻器，其容量可用對于連續(xù)恒載運轉機械所需的變頻器，其容量可用下式近似計算：下式近似計算： cosncnkpsncnkiil變頻器外部接線變頻器外部接線 下面以富士電機下面以富士電機公司公司frng9s/p9sfrng9s/p9s系列變頻器為例系列變頻器為例加以說明。圖加以說明。圖8-8-1616為為frng9s/p9sfrng9s/p9s變頻器的基本原變頻器的基本原理接線圖。理接線圖。n主電路接線端子接線圖主電路接線端子接線圖 變頻器功能解析變頻器功能解析l頻率的給定與相關功能頻率的給定與相關功能 1頻率給定的

4、方式與選擇頻率給定的方式與選擇要調節(jié)變頻器的輸出頻率，必須首先向變頻要調節(jié)變頻器的輸出頻率，必須首先向變頻器提供改變頻率的信號，這個信號，稱為器提供改變頻率的信號，這個信號，稱為頻率給定信號，也有稱為頻率指令信號或頻率給定信號，也有稱為頻率指令信號或頻率參考信號的。所謂給定方式，就是調頻率參考信號的。所謂給定方式，就是調節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法,也就是提供也就是提供給定信號的方式。給定信號的方式。 1.1面板給定方式 (a) 鍵盤給定頻率的大小通過鍵盤上的升鍵(鍵)和降鍵(q鍵)來進行給定。鍵盤給定屬于數(shù)字量給定，精度較高。(b) 電位器給定部分變頻器在面板上設置了

5、電位器，如圖1(a)所示。頻率大小也可以通過電位器來調節(jié)。電位器給定屬于模擬量給定，精度稍低。變頻器的面板通?？梢匀∠?，通過延長線安置在用戶操作方便的地方，如圖2所示 1.2 外部給定方式 l從外接輸入端子輸入頻率給定信號，來調節(jié)變頻器輸出頻率的大小，稱為外部給定，或遠控給定。主要的外部給定方式有:a、外接模擬量給定 lb、外接數(shù)字量給定 lc、外接脈沖給定 ld、通訊給定 1.3選擇給定方式的一般原則選擇給定方式的一般原則 l (1)優(yōu)先選擇面板給定。l (2)優(yōu)先選擇數(shù)字量給定 l (3)優(yōu)先選擇電流信號 2模擬量給定的調整功能模擬量給定的調整功能 2.1基礎概念基礎概念(1) 頻率給定線

6、頻率給定線 l 由模擬量進行頻率給定時，變頻器的給定信號x(x是給定信號的統(tǒng)稱，既可以是電壓信號ug，也可以是電流信號ig與對應的給定頻率fx之間的關系曲線fxf()，稱為頻率給定線。l 在給定信號x從0增大至最大值xmax的過程中，給定頻率fx線性地從0增大到最大頻率fmax的頻率給定線 稱為基本頻率給定線。其起點為(x0，fx0); 終點為 (xxmax，fxfmax)，如圖3(a)和(b)所示。 l(2) 最大頻率fmax 在數(shù)字量給定(包括鍵盤給定、外接升速/降速給定、外接多檔轉速給定等)時，是變頻器允許輸出的最高頻率;在模擬量給定時，是與最大給定信號對應的頻率。 l(3) 頻率給定線

7、的調整 l(a) 頻率給定線的起點 l頻率給定線的終點 l2.2偏置頻率和頻率增益設定方式偏置頻率和頻率增益設定方式 l(1) 偏置頻率 部分變頻器把與給定信號為“0”時的對應頻率稱為偏置頻率,用fbi表示，如圖4所示 l (2) 頻率增益 l 當給定信號為最大值xmax時，對應的最大給定頻率fxm與變頻器預置的最大輸出頻率fmax之比的百分數(shù)，用g表示:l 式中，頻率增益，;fmax變頻器預置的最大頻率，hz;fxm虛擬的最大給定頻率，hz。在這里，變頻器的最大給定頻率fxm不一定與最大頻率fmax相等。當100時，變頻器實際輸出的最大頻率就等于fxm，如圖5中之曲線所示(曲線是基本頻率給定

8、線);當100時，變頻器實際輸出的最大頻率等于fmax，如圖5中的曲線所示。 l2.3坐標設定方式坐標設定方式 l(1) 直接坐標預置 通過直接預置起點坐標(xmin，fmin)與坐標(xmax，fmax)來預置頻率給定線，如圖6(a)所示。如果要求頻率與給定信號成反比的話，則起點為(xmin，fmax)，坐標為(xmax，fmin)，如圖6(b)所示。l(2) 上、下限值預置 (a) 預置給定信號的上、下限值(b) 預置給定頻率的上、下限值l實例2用戶要求:當模擬量給定信號為(010)v時，變頻器的輸出頻率為(030)hz。解決方法:可將最大給定信號時的頻率增益g預置為60，如圖10中曲線所

9、示。l3模擬量給定的正、反轉控制與濾波模擬量給定的正、反轉控制與濾波 3.1模擬量給定的正、反轉功能模擬量給定的正、反轉功能 (1) 控制方式 (a) 由雙極性給定信號控制 給定信號可“”可“”，正信號控制正轉，負信號控制反轉 (b) (b) 由單極性給定信號控制給定信號只有“”值，由給定信號中間的任意值作為正轉和反轉的分界點， l(2) 死區(qū)的設置 l用模擬量給定信號進行正、反轉控制時，“0”速控制很難穩(wěn)定，在給定信號為“”時，常常出現(xiàn)正轉或反轉的“蠕動”現(xiàn)象。為了防止這種“蠕動”現(xiàn)象，需要在“”速附近設定一個死區(qū)x，使給定信號從-x到x的區(qū)間內，輸出頻率為0hz。 l (3) 有效“0”的

10、功能 在給定信號為單極性的正、反轉控制方式中，存在著一個特殊的問題。即，萬一給定信號因電路接觸不良或其他原因而“丟失”，則變頻器的給定輸入端得到的信號為“0”，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D的最大頻率，電動機將從正常工作狀態(tài)轉入高速反轉狀態(tài)。 十分明顯，在生產過程中，這種情況的出現(xiàn)將是十分有害的，甚至有可能損壞生產機械。 對此，變頻器設置了一個有效“0”功能。就是說，變頻器的最小給定信號不等于0(xmin0)。如果給定信號x0，變頻器將認為是故障狀態(tài)而把輸出頻率降至0hz。l4頻率的限制功能頻率的限制功能 l4.1上、下限頻率上、下限頻率 l根據(jù)生產機械所要求的最高與最低轉速，以及電動機與生產機械之間

11、的傳動比，可以推算出相對應的頻率，分別稱為上限頻率(用fh表示)與下限頻率(用fl表示) 上限頻率小于最高頻率 l 4.2回避頻率回避頻率 l 設置回避頻率fj的目的，就是使拖動系統(tǒng)“回避”掉可能引起諧振的轉速 l (1) 回避頻率的預置 預置回避頻率時，必須預置以下兩個數(shù)據(jù):中心回避頻率fj 即回避頻率所在的位置;回避寬度fj 即回避區(qū)域，如圖(a)所示。(2) 回避頻率的數(shù)量 大多數(shù)變頻器都可以預置三個回避頻率, 如圖(b)所示。 l (1) 載波頻率對變頻器輸出電流的影響(a) 載波頻率與電流波形 運行頻率越低, 則電壓波的平均占空比越小, 電流高次諧波成分越大, 故適當提高載波頻率,

12、可以改善電流波形。(b) 載波頻率與死區(qū) 逆變橋中, 同一橋臂的上、下兩個逆變管是在不停地交替導通的，為了保證在交替導通時, 只有當一個逆變管完全截止的情況下, 另一個逆變管才開始導通。在交替過程中，必須有一個死區(qū)(等待時間)。載波頻率和死區(qū)的關系有如下的幾個方面:變頻器的輸出電流越大，每次交替所要求的死區(qū)也越大;載波頻率越高，則死區(qū)的累計值越大，變頻器的平均輸出電流越小。 4.3載波頻率載波頻率載波頻率的影響載波頻率的影響4.4加、減速的功能設置加、減速的功能設置 l(1) 加、減速時間(a) 加速時間的定義不同變頻器對加速時間的定義不完全一致，主要有以下兩種: 定義1 變頻器的輸出頻率從0

13、hz上升到基本頻率所需要的時間;定義 變頻器的輸出頻率從0hz上升到最高頻率所需要的時間。 l(b) 減速時間的定義定義 變頻器的輸出頻率從基本頻率下降到0hz所需要的時間;定義 變頻器的輸出頻率從最高頻率下降到0hz所需要的時間。 l(2) 加、減速方式(a) 加速方式 加速過程中，變頻器的輸出頻率隨時間上升的關系曲線，稱為加速方式。變頻器設置的加速方式有:線性方式s形方式 在加速的起始和終了階段，頻率的上升較緩，加速過程呈s形 l半s形方式 在加速的初始階段或終了階段，按線性方式加速;而在終了階段或初始階段，按s形方式加速 l(b) 減速方式 和加速過程類似，變頻器的減速方式也分線性方式、

14、s形方式和半s形方式。 4.5變頻調速系統(tǒng) 接電抗器的作用 1. 變頻器輸出端接入電抗器的場合變頻器輸出端接入電抗器的場合 需要接入電抗器的場合需要接入電抗器的場合a a）電機與變頻器距離遠電機與變頻器距離遠 b b）小變頻器帶輕載大電機小變頻器帶輕載大電機輸出電抗器作用輸出電抗器作用： 抑制變頻器電磁幅射干擾抑制變頻器電磁幅射干擾 抑制電動機電壓諧振抑制電動機電壓諧振2. 輸入交流電抗器輸入交流電抗器作用：作用：1 1）提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 2 2）抑制高次諧波抑制高次諧波 3 3）削弱電流浪涌削弱電流浪涌3. 接入交流電抗器的場合接入交流電抗器的場合 接入交流電抗器的場合接入交流電抗器

15、的場合a a）多臺變頻器接同一電源多臺變頻器接同一電源 b b）同一電源上接有大容量晶閘管設備同一電源上接有大容量晶閘管設備 c c）變壓器容量超過變頻器容量十倍以上變壓器容量超過變頻器容量十倍以上 d d）電源電壓不平衡度電源電壓不平衡度3 3%4. 直流電抗器直流電抗器做用做用： 1 1）提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 2 2）擬制電流尖峰擬制電流尖峰變頻器的調試和運行變頻器的調試和運行 變頻器的調試和運行通?？砂聪铝胁襟E進行：變頻器的調試和運行通?？砂聪铝胁襟E進行：(1) (1) 通電前檢查通電前檢查(2) (2) 系統(tǒng)功能設定系統(tǒng)功能設定 頻率的設定頻率的設定 功能設定功能設定 試運行試運行

16、變頻器的抗干擾1 1. . 變頻器的干擾源變頻器的干擾源圖圖7-17-1 變頻器的電壓、電流波形變頻器的電壓、電流波形2. 電路耦合干擾電路耦合干擾 電路傳播：電路傳播：1 1）電源線電源線 2 2）地線地線措施措施 ： 1 1）隔離變壓器隔離變壓器 2 2）光耦隔離光耦隔離 3 3）正確接地正確接地3.3.感應耦合干擾感應耦合干擾電磁感應電磁感應 靜電感應靜電感應1 1） 電磁感應是電流干擾傳播方式電磁感應是電流干擾傳播方式 2 2）靜電感應是電壓干擾傳播方式靜電感應是電壓干擾傳播方式 4. 抗干擾措施抗干擾措施遠離、相絞、屏蔽、不平行遠離、相絞、屏蔽、不平行圖圖7-47-4 絞線抗干擾絞線

17、抗干擾5. 空中幅射干擾空中幅射干擾 空中幅射與接地空中幅射與接地 電磁幅射電磁幅射6. 抗干擾措施抗干擾措施 1 1）準確接地準確接地 2 2）接入濾波器接入濾波器 接入濾波器抑制電磁幅射接入濾波器抑制電磁幅射 1嚴禁將變頻器的輸出端子u、v、w連接到ac 電源上。2變頻器要正確接地，接地電阻小于1010。3變頻器存放兩年以上，通電時應先用調壓器逐漸升高電壓。存放半年半年或一年一年應通電運行一天。4變頻器斷開電源后，待幾分鐘后方可維護操作，直流母線電壓（p+，p-）應在25v25v以下。 5. 避免變頻器安裝在產生水滴飛濺的場合。6. 不準將p+、 p-、pb任何兩端短路。7. 主回路端子與

18、導線必須牢固連接。8. 變頻器驅動三相交流電機長期低速運轉時，建議選用變頻電機。 9. 變頻器驅動電機長期超過超過50hz50hz運行時，應保證電機軸承等機械裝置在使用的速度范圍內，注意電機和設備的震動、噪音。10. 變頻器驅動減速箱、齒輪等需要潤滑機械裝置，在長期低速運行時應注意潤滑效果。11. 變頻器在一確定頻率工作時，如遇到負載裝置的機械共振點，應設置跳躍頻率避開共振點。12. 變頻器與電機之間連線過長，應加輸出電抗器。13. 嚴禁在變頻器的輸入側使用接觸器等開關器件進行頻繁啟停操作。14. 電機首次使用或長期放置后使用，必須對電機進行絕緣檢測。使用500v500v電壓型兆歐表檢測，電機

19、絕緣電阻大于5m5m。15. 對電機絕緣檢測時必須將變頻器與電機連線斷開。對電機絕緣檢測時必須將變頻器與電機連線斷開。16. 在變頻器的輸出側，嚴禁連接功率因數(shù)補償器、電容、 防雷壓敏電阻。17. 變頻器的輸出側嚴禁安裝接觸器、開關器件。18. 變頻器在海拔10001000米以上地區(qū)使用時，須降額使用。19. 變頻器輸入側與電源之間應安裝空氣開關和熔斷器。20. 變頻器輸出側不必安裝熱繼電器。21. 變頻器使用壽命變頻器使用壽命影響變頻器壽命的元件大致有三種： 自身冷卻風扇 上電時限流電阻短路接觸器 中間環(huán)節(jié)大容量電解電容注意：前兩個元件是機械磨損元件，一般壽命為五年五年，第三個元件規(guī)定為五年

20、五年，一般情況下五年后測量一下電容值，如果小于額定值的80%80%就應更換，實際上，如果變頻器一直連續(xù)運行，電解電容可用十年十年。 控制線應與主回路動力線分開，控制線采用屏蔽電纜 。22. 變頻器與負載的配置變頻器與負載的配置 變頻器長期工作電流 i變長=i電115% （ i電- 電動機額定電流） 變頻器短期工作電流（可持續(xù)12分鐘） i變短=i變150% （i變- 變頻器額定電流） 變頻器瞬時工作電流（可持續(xù)數(shù)秒鐘） i變瞬= i變180%變頻器常見故障及處理方法 1、變頻器運行中有故障代碼顯示的故障、變頻器運行中有故障代碼顯示的故障 故障代碼顯示的故障 l 短路保護 若變頻器運行當中出現(xiàn)短

21、路保護，停機后顯示“0”，說明是變頻器內部或外部出現(xiàn)了短路因素。這有以下幾方面的原因: (1) 負載出現(xiàn)短路 (2) 變頻器內部問題 (3) 變頻器內部干擾或檢測電路有問題 有些機子內部干擾也易造成此類問題，此時變頻器并無太大的問題，只是不間斷的、無規(guī)律的出現(xiàn)短路保護，即所謂的誤保護，這就是干擾造成的。 l變頻器的短路保護一般是從主回路的正負母線上分流取樣，用電流傳感器經主控板的檢測傳至主控芯片進行保護的，因此這些環(huán)節(jié)上任何一處出現(xiàn)問題，都可能造成故障停機。l 對于干擾問題，現(xiàn)低壓大功率的及中高壓變頻器都加了光電隔離，但也有出現(xiàn)干擾的，主要是電流傳感器的控制線走線不合理，可將該線單獨走線，遠離

22、電源線、強電壓、大電流線及其他電磁輻射較強的線，或采用屏蔽線，以增強抗干擾能力，避免出現(xiàn)誤保護。 過流保護 l 變頻器出現(xiàn)過流保護，代碼顯示“1”，一般是由于負載過大引起，即負載電流超過額定電流的1.5倍即故障停機而保護。這一般對變頻器危害不大，但長期的過負荷容易引起變頻器內部溫升高，元器件老化或其他相應的故障。這種保護也有因變頻器內部故障引起的，若負載正常，變頻器仍出現(xiàn)過流保護，一般是檢測電路所引起，類似于短路故障的排除，如電流傳感器、取樣電阻或檢測電路等。過流保護的另一個原因就是缺相。當變頻器輸入缺相時，勢必引起母線電壓降低，負載電流加大，引起保護。 過、欠壓保護 l 變頻器出現(xiàn)過、欠壓保

23、護，大多是由于電網的波動引起的，在變頻器的供電回路中，若存在大負荷電機的直接啟動或停車，引起電網瞬間的大范圍波動即會引起變頻器過、欠壓保護，而不能正常工作。這種情況一般不會持續(xù)太久，電網波動過后即可正常運行。這種情況的改善只有增大供電變壓器容量，改善電網質量才能避免。l 當電網工作正常時，即在允許波動范圍(380v20%)內時，若變頻器仍出現(xiàn)這種保護，這就是變頻器內部的檢測電路出現(xiàn)故障了。 溫升過高保護 l變頻器的溫升過高保護，一般是由于變頻器工作環(huán)境溫度太高引起的，此時應改善工作環(huán)境，增大周圍的空氣流動，使其在規(guī)定的溫度范圍內工作。 l還有一種情況就是在大功率的變頻器(尤其是多單元或中高壓變

24、頻器)中，因溫度傳感器走線太長，靠近主電路或電磁感應較強的地方，造成干擾，此時應采取抗干擾措施。如采用繼電器隔離，或加濾波電容等 電磁干擾太強 l 這種故障的排除除了外界因素，將變頻器遠離強輻射的干擾源外，主要是應增強其自身的抗干擾能力。特別對于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取對外界隔離的方式尤為重要。 變頻器的其他故障變頻器的其他故障 l 主回路跳閘 這種情況一般是由于主電路(包括整流模塊、電解電容或逆變橋)直接擊穿短路所致，在擊穿的瞬間強烈的大電流造成模塊炸裂而產生巨大響聲。 l 延時電阻燒壞 在變頻器延時電路中，大多是用的晶閘管(可控硅)電路，當其不導通或性能不良時，就可造成延時電

25、阻燒壞。這主要是開機瞬間造成的。 l 只有頻率而無輸出 這種故障一般是igbt的驅動電路受開關電源控制的電路中，當開關電源或其驅動的功率激勵電路出現(xiàn)故障時，即會出現(xiàn)這種問題。 l送電后面板無顯示 變頻器主控板用的電源為開關電源，當其損壞時即會使主控板不正常而無顯示。這種電源大多是其內部的熔斷器損壞造成的。因在送電的瞬間開關電源受沖擊較大，造成保險絲瞬間熔斷，可更換一個合適的熔斷器即可解決問題。有的是其內的壓敏電阻損壞，可更換一支新的開關電源。 變頻器的保養(yǎng)和維護背景由于環(huán)境的溫度、濕度、粉塵及振動的影響，變頻器內部的器件老化及磨損等諸多原因，都會導致變頻器潛在的故障發(fā)生，因此，有必要對變頻器實

26、施日常和定期的保養(yǎng)及維護。 提示在檢查及維護前，請首先確認以下幾項，否則，會有觸電危險。n 變頻器已切斷電源；n 蓋板打開后，充電指示燈滅；n 用直流高電壓表測（+）、（-）之間電壓小 于36v以下。1.日常保養(yǎng)及維護 變頻器必須按照表1規(guī)定的使用環(huán)境運行，另外，運行中也可能會發(fā)生一些意外的情況，用戶應該按照表2的提示，做日常的保養(yǎng)工作。保持良好的運行環(huán)境，記錄日常運行的數(shù)據(jù)，并及早發(fā)現(xiàn)異常原因，是延長變頻器使用壽命的好辦法。1.1 運行環(huán)境表項目項目描述環(huán)境使用場所室內，不受陽光直曬，無塵埃、腐蝕性氣體、可燃性氣體、油霧、水蒸汽、滴水或鹽份等海拔高度低于1000米環(huán)境溫度1040（環(huán)境溫度在

27、4050，請降額使用）濕度小于95rh，無水珠凝結振動小于5.9米/秒2（0.6g）存儲溫度40701.2 日常檢查提示表 檢查對象檢查要領判別標準檢查內容周期檢查手段運行環(huán)境溫度、濕度隨時溫度計、濕度計-10+40，4050降額使用塵埃、水及滴漏目視無水漏痕跡氣體目視無異味變頻器振動發(fā)熱隨時外殼觸摸振動平穩(wěn)，風溫合理噪聲聽無異樣響聲電機發(fā)熱隨時手觸摸發(fā)熱無異常噪音聽覺噪音均勻運行狀態(tài)參數(shù)輸出電流隨時電流表在額定值范圍輸出電壓電壓表在額定值范圍內部溫度溫度計溫升小于352. 定期維護根據(jù)使用環(huán)境，用戶可以3個月或6個月對變頻器進行一次定期檢查。1、只有受過專業(yè)訓練的人才能拆卸部件、進行維護及器件更換； 2、不要將螺絲及墊圈等金屬件遺留在機器內，否則有損壞設備的危險。 一般檢查內容 1控制端子螺絲是否松動，用螺絲刀擰緊；2主回路端子是否有接觸