變頻器原理以及基本知識講解

1、變頻器原理以及基本知識1 、 什么是變頻器？變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。2、PWM口 PAM勺不同點是什么？PWM 是英文Pulse Width Modulation（ 脈沖寬度調(diào)制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM 是英文 Pulse Amplitude Modulation （ 脈沖幅度調(diào)制） 縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。3、電壓型與電流型有什么不同？變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器， 直流回路的濾波是電容；電

2、流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的， 在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控 制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。5、電動機使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅(qū)動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？頻率下降 （ 低速 ） 時 , 如果輸出相同的功率, 則電流增加,

3、但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下 , 電流幾乎不變。6、采用變頻器運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩怎樣？采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下（根據(jù)機種不同，為125%200%。用工頻電 ）源直接起動時，起動電流為67倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動 （起動時間變長）。起動電流為額定電流的1.21.5 倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負載起動。7、 V/f 模式是什么意思？頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答 4說明。V與f的比例 關(guān)系是考慮了電機

4、特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置 （ROM汨存有幾 種特性，可以用開關(guān)或標度盤進行選擇8、按比例地改V和f時，電機的轉(zhuǎn)矩如何變化？頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f, 要 使輸出電壓提高一些, 以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩, 這種補償稱增強起動?？梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn), 有自動進行的方法、選擇V/f 模式或調(diào)整電位器等方法9、在說明書上寫著變速范圍 606Hz,即10: 1,那么在6Hz以下就沒有輸出功 率嗎？在6Hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，

5、此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率（ 起動頻率 ） 根據(jù)機種為0.53Hz.10、對于一般電機的組合是在 60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。11、所謂開環(huán)是什么意思？給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器（PG）， 將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán)”，不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方 式，也有的機種利用選件可進行 PG反饋.12、實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦？開環(huán)時， 變頻器即使輸出

6、給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%5%變動。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負載變動也要）求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合，可采用具有 PG反饋功能白變頻器（選用件）。13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？具有P G反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于P G本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。14、失速防止功能是什么意思？如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速（ 電角頻率 ）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速

7、速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。15、 有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。16、什么是再生制動？電動機在運轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（ 電氣） 制動。17、是否能得到更大的制動力？從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉(zhuǎn)矩的

8、10%20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%100%。18、請說明變頻器的保護功能?保護功能可分為以下兩類：(1) 檢知異常狀態(tài)后自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。(2)檢知異常后封鎖電力半導體器件 PWME制信號，使電機自動停車。如過 電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。19、為什么用離合器連續(xù)負載時，變頻器的保護功能就動作？用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態(tài)向轉(zhuǎn)差率大的區(qū)域急劇變化，流過的大電流導致變頻器過電流跳閘，不能運轉(zhuǎn)。20、在同一工廠內(nèi)大型電機一起動，運轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？電機起動時將流過和容量相對應(yīng)的

9、起動電流，電機定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降， 電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能(IPE) 動作，造成停止運轉(zhuǎn)。21、什么是變頻分辨率？有什么意義？對于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻分辨率。變頻分辨率通常取值為0.0150.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz,那么23Hz的 上面可變?yōu)?3.5、24.0 Hz,因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(xù) 卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4 級電機 1 個級差為1r/min 以下，也可充

10、分適應(yīng)。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。22、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)系對通風也是重要的，因此，對于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。23、不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流(67 倍額定電流) ，由于變頻器切斷過電流，電機不能起動。24、電機超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題？超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意以下事項(1) 機械和裝置在該速下運轉(zhuǎn)要充分可能( 機械強度、噪聲、振動等)。(2) 電機進入恒

11、功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作(風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時也要注意) 。(3) 產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。(4)對于中容量以上的電機特別是 2極電機，在60Hz以上運轉(zhuǎn)時要與廠家仔 細商討。25、變頻器可以傳動齒輪電機嗎？根據(jù)減速機的結(jié)構(gòu)和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通常可考慮7080Hz為最大極限，采用油潤滑時，在低速下連續(xù)運轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的 損壞等。26、變頻器能用來驅(qū)動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？單相電機基本上不能用。對于調(diào)速器開關(guān)起動式的單相電機，在工作點以下的調(diào)速范圍時單相電機將會燒毀。對于單相電機輔助繞組串聯(lián)

12、電容起動或電容運轉(zhuǎn)方式的，將誘發(fā)電容器爆 炸。變頻器的輸入電源通常為 3相380V,但對于小容量的變頻器，也有用單相 220V作為輸入電源的機型。27、變頻器本身消耗的功率有多少？它與變頻器的機型、運行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%96%，據(jù)此可推算損耗，但內(nèi)藏再生制動式(FR-K) 變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大。28、為什么不能在660Hz全區(qū)域連續(xù)運轉(zhuǎn)使用？一般電機利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機組合，或采

13、用專用電機。亦即是電機負載不變的情況下，電機轉(zhuǎn)速過慢，會影響電機的散熱，轉(zhuǎn)矩。29、使用帶制動器的電機時應(yīng)注意什么？制動器勵磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。30、 想用變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機，電機卻不動，清說明原因變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT), 所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入 AC電抗器是有效的。31、變頻器的壽命有多久？變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗

14、器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10 年以上的壽命。32、變頻器內(nèi)藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？對于小容量也有無冷卻風扇的機型。有風扇的機種型，風的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發(fā)生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護33、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產(chǎn)品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。34、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問題是采用全封閉結(jié)

15、構(gòu)的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：(1) 盤的設(shè)計要針對實際裝置所需要的散熱；(2) 利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；(3) 采用熱導管。此外，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。35、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉(zhuǎn)，變頻器的容量該怎樣選擇？設(shè)基準速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉(zhuǎn)矩特 性負載增速時，容量 需要增大為80/501.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大變頻器的應(yīng)用變頻器除了可以用來改變交流電源的頻率之外，還可以用來改變交流電動機的轉(zhuǎn)速和扭矩。在該應(yīng)用環(huán)境下，最典型的變頻器結(jié)構(gòu)是三相二級電壓源變頻器。該變頻器通過半導體開關(guān)脈

16、沖寬度調(diào)制(PWM來控制各相電壓。另外，變頻器還可以在航空航天業(yè)中。例如：飛機上的電力設(shè)備通常需要400Hz的交流電，而地面上使用的交流電一般為50Hz或60Hz。因此，當飛機停在地面上時，需要使用變頻器將地面上的50Hz或60Hz的交流電變?yōu)?00Hz的交 流電供飛機使用。1. 變頻器的故障原因及預防措施變頻器由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護回路、冷卻風扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析尤為重要。1.1 主回路常見故障分析主回路主要由三相或

17、單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定，在回路設(shè)計時已經(jīng)選定了電容器的型號，所以內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器 會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10 ，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于額定值的 80%絕緣阻抗在5 MIQ以

18、下時，應(yīng)考慮更換電 解電容器。1.2 主回路典型故障分析故障現(xiàn)象：變頻器在加速、減速或正常運行時出現(xiàn)過電流跳閘。首先應(yīng)區(qū)分是由于負載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障， 可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設(shè)定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否有過載或突變，如電機堵轉(zhuǎn)等。在負載慣性較大時，可適當延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損 壞。 若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設(shè)定范圍內(nèi)，可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出 端子U、V、W 分別與直流側(cè)的P、N端子之間的正反向電阻，來判

19、斷IPM模塊 是否損壞。如模塊未損壞，則是驅(qū)動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動電路故障；而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起。1.3 控制回路故障分析控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本 不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán) 境溫度以及使用時

20、間，來推算是否接近其使用壽命。電源電路板給控制回路、IPM驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關(guān)電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關(guān) 電源部分損壞，風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現(xiàn)。邏輯控制電路板是變頻器的核心，它集中了 CPU MPU RAM EEPRO除大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合，導致變頻器出現(xiàn)EEPROM障，

21、這只要對EEPROM新復位 就可以了。IPM 電路板包含驅(qū)動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯控制板來的PWM1號，通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊，因而在檢測模快 的同時，還應(yīng)測量IPM模塊上的光耦。1.4 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風扇。其中冷卻風扇壽命較短，臨近使用壽命時，風扇產(chǎn)生震動，噪聲增大最后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn) IPM過熱跳閘。冷卻風扇 的壽命受限于軸承，大約為1000035000 ho當變頻器連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要 23 年更換一次風扇或軸承。為了延長風扇的壽命，一些產(chǎn)品的風扇只在變頻器運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行1.5 外部的電磁感應(yīng)干擾如果變頻器周圍存在干擾

22、源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：1. 變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC良涌吸收器，其接線不能超過 20 cm；2. 盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離；3. 變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應(yīng)在15 mm以上，與主回路保持10 cm以上的間距；4. 變頻器距離電動機很遠時（超過100 m）,這時一方面可加大導線截面面積，保證線路壓降在2%以內(nèi)，同時應(yīng)加裝變頻器輸出電抗器，用來補償因長距離導線產(chǎn)生的分布電容的充電電流。5. 變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)

23、定進行接地，必須在專用接地點可靠接地，不能同電焊、動力接地混用；6. 變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源線到電子設(shè)備的噪聲影響；7. 同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器，以降低其輸出端的線路噪聲。1.6 安裝環(huán)境變頻器屬于電子器件裝置，對安裝環(huán)境要求比較嚴格，在其說明書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應(yīng) 采用橡膠等避振措施；潮濕、 腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進行防腐

24、防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu)；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。除上述幾點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施。1.7 電源異常電源異常大致分以下3 種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)它們的混合形式。這些異?，F(xiàn)象的主要原因，多半是輸電線路因風、雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位，也會出現(xiàn)頻率波動，并且這些現(xiàn)象有時在短時

25、間內(nèi)重復出現(xiàn)，為保證設(shè)備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時造成的電壓降低，其電源應(yīng)和變頻器的電源分離，減小相互影響。對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設(shè)備，除選擇合適價格的變頻器外，還應(yīng)預先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。對于要求必須連續(xù)運行的設(shè)備，應(yīng)對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運 行將對變頻

26、器的壽命及可靠性造成不良影響，應(yīng)及早檢查處理。1.8 雷擊、感應(yīng)雷電雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓，有時也會造成變頻器的損壞。此外， 當電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時，短路開閉會產(chǎn)生較高的沖擊電壓。 為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應(yīng)增加RC 良涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器, 應(yīng)在控制時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。2. 變頻器本身的故障自診斷及預防功能老型號的晶體管變頻器主要有以下缺點：容易跳閘、不容易再啟動、過負載能力低。由于IGBT及CPU勺迅速發(fā)展，變頻器內(nèi)部增加了完善的自診斷及故障防范功能，大幅度提高了變頻器的

27、可靠性。如果使用 矢量控制變頻器中的“全領(lǐng)域自動轉(zhuǎn)矩補償功能”， 其中的“啟動轉(zhuǎn)矩不足”、 “環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因， 將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內(nèi)部的微型計算機的高速運算，計算出當前時刻所需要的轉(zhuǎn)矩， 迅速對輸出電壓進行修正和補償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉(zhuǎn)矩變化。此外， 由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善，可以預先在變頻器的內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施，并使故障化解后，仍能保持繼續(xù)運行，例如： 對自由停車過程中的電機進行再啟動；對內(nèi)部故障自動復位并保持連續(xù)運行；負載轉(zhuǎn)矩過大時，能自動調(diào)整運行曲線，能夠?qū)C械系統(tǒng)的異常轉(zhuǎn)矩進行檢測。造成變頻器故障的原因是多方面的，

28、只有在實踐中，不斷摸索總結(jié)，才能及時消除各種各樣的故障。3. 變頻器的構(gòu)成變頻器主要是由主電路、控制電路組成。主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類: 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路 的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”， 以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。(1) 整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方

29、向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。(2) 平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓( 電流 ) 。 裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。(3) 逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6 個開關(guān)器件導通、關(guān)斷就可以得到3 相交流輸出。以電壓型PW質(zhì)變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形?？刂齐娐肥墙o異步電動機供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電

30、路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。(1) 運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。(2) 電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。(3) 驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關(guān)斷。(4) 速度檢測電路: 以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg 、 plg 等 ) 的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。(5) 保護電路 : 檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，

31、 為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。4. 變頻器應(yīng)用維護保養(yǎng)1. 維護保養(yǎng)由于電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器改型換代速度也比較快，不斷推出新型產(chǎn)品，性能不斷提高，功能不斷充實、增強?，F(xiàn)在國內(nèi)市場銷 售的變頻器品牌比較多，如 Danfoss、 ABB、 SIEMEN、SGE、 Schneider 等等，國產(chǎn)變頻器品牌比較多，雖然種類繁多，但功能及使用上卻基本類似?？偟膩碇v，其使用、維護保養(yǎng)及故障處理方法是基本相同的。在實際應(yīng)用中，變頻器受周圍的溫度、濕度、振動、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性能會有一些變化。如使用合理、維護得當，則能延長使用壽

32、命，并減少因突然故障造成的生產(chǎn)損失。如果使用不當，維護保養(yǎng)工作跟不上去，就會出現(xiàn)運行故障， 導致變頻器不能正常工作，甚至造成變頻器過早的損壞，而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運行。因此日常維護與定期檢查是必不可少的。1、 1 日常維護與檢查對于連續(xù)運行的變頻器，可以從外部目視檢查運行狀態(tài)。定期對變頻器進行巡視檢查，檢查變頻器運行時是否有異常現(xiàn)象。通常應(yīng)作如下檢查：(1) 環(huán)境溫度是否正常，要求在-10C+40C范圍內(nèi)，以25c左右為好；(2) 變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、 頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常；(3) 顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符；(4) 用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異

33、味；(5) 變頻器風扇運轉(zhuǎn)是否正常，有無異常，散熱風道是否通暢；(6) 變頻器運行中是否有故障報警顯示；(7) 檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值。極限是418V(380VX 1.1),如果主電路外加輸入電壓超過極限，即使變頻器沒運行，也會對變頻器線路板造成損壞。1、 2 定期檢查利用每年一次的大修時間，將檢查重點放在變頻器日常運行時無法巡視到的部位。(1) 作定期檢查時，操作前必須切斷電源，變頻器停電后待操作面板電源指示燈熄滅后，等待4min(變頻器的容量越大，等待時間越長，最長為15min)使得 主電路直流濾波電容器充分放電，用萬用表確認電容器放電完后，再進行操作。(2) 將變頻器控制板

34、、主板拆下，用毛刷、吸塵器清掃變頻器線路板及內(nèi)部IGBT 模塊、輸入輸出電抗器等部位。線路板臟污的地方，應(yīng)用棉布沾上酒精或中性化學劑擦除。(3) 檢查變頻器內(nèi)部導線絕緣是否有腐蝕過熱的痕跡及變色或破損等，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時進行處理或更換。(4) 變頻器由于振動、溫度變化等影響，螺絲等緊固部件往往松動，應(yīng)將所有螺絲全部緊固一遍。(5) 檢查輸入輸出電抗器、變壓器等是否過熱，變色燒焦或有異味。(6) 檢查中間直流回路濾波電解電容器小凸肩( 安全閥 ) 是否脹出，外表面是否有裂紋、漏液、膨脹等。一般情況下濾波電容器使用周期大約為5 年， 檢查周期最長為一年，接近壽命時，檢查周期最好為半年。電容器的容量可用

35、數(shù)字電容表測量，當容量下降到額定容量的80%以下時，應(yīng)予更換。(7) 檢查冷卻風扇運行是否完好，如有問題則應(yīng)進行更換。冷卻風扇的壽命受限于軸承，根據(jù)變頻器運行情況需要2 3 年更換一次風扇或軸承。檢查時如發(fā)現(xiàn)異常聲音、異常振動，同樣需要更換。(8) 檢查變頻器絕緣電阻是否在正常范圍內(nèi)( 所有端子與接地端子)，注意不能用兆歐表對線路板進行測量，否則會損壞線路板的電子元器件。(9)將變頻器的R、S T端子和電源端電纜斷開，U、V、W端子和電機端電纜斷開， 用兆歐表測量電纜每相導線之間以及每相導線與保護接地之間的絕緣電阻是否符合要求，正常時應(yīng)大于 1MQ。(10) 變頻器在檢修完畢投入運行前，應(yīng)帶電

36、機空載試運行幾分鐘，并校對電機的旋轉(zhuǎn)方向。1、 3 變頻器本身的保護：變頻器本身具有各種保護功能，如： 負載側(cè)接地保護、短路保護、電流限制、逆變器過熱、過載等，其自診斷功能、報警警告功能也特別完善。了解這些功能對于正確使用變頻器及故障查找是非常重要的。2、故障判斷及處理我公司Danfoss 變頻器在使用中因受環(huán)境條件等因素的影響而陸續(xù)出現(xiàn)一些故障現(xiàn)象，在維修過程中，筆者積累了一些故障判斷和處理經(jīng)驗。下面以Danfoss 變頻器為例作一介紹：當變頻器出現(xiàn)故障時，保護功能動作，變頻器立即跳閘，電機由運行狀態(tài)到停止，報警指示紅色發(fā)光二極管變亮，液晶顯示部分提示報警信息代碼或故障內(nèi)容。這時可以根據(jù)信息

37、代碼來分析判斷變頻器的故障范圍，如果是軟性故障，可將變頻器進行斷電復位。如還不能恢復正常， 只能采用手動或自動初始化，初始化正常后按照參數(shù)表重新將數(shù)據(jù)輸入設(shè)定。這樣，變頻器就可以在故障較輕的情況下恢復正常使用。若經(jīng)以上操作后變頻 器仍不正常，就要根據(jù)故障現(xiàn)象來檢查變頻器損壞的部位，更換元器件或電路板。故障查找時必須按變頻器的提示順序進行。例如：(1) 故障代碼36，提示為主電源故障，則三相整流橋模塊可能擊穿短路或開路。(2) 故障代碼14，提示接地故障，可用兆歐表檢查電機繞組、查看電纜絕緣是否損壞。(3)故障代碼37,提示逆變器故障，則IGBT模塊可能擊穿短路。IGBT模塊 短路，主回路熔斷器

38、也將熔斷。當IGBT模塊某一相門極損壞時，變頻器會出現(xiàn) 過流保護現(xiàn)象，這時應(yīng)對IGBT模塊進行檢查。變頻器運行時，如頻繁出現(xiàn)限流報警或過流保護，應(yīng)檢查負載部分以及變頻器 IGBT 模塊是否正常，如正常，則此故障為變頻器主板霍爾磁補償式電流傳感器 損壞。 霍爾磁補償式電流傳感器是一種測量正弦與非正弦周期量的電流值，能真實反映電流的波形，給變頻器提供一個控制與保護信號。變頻器上使用的該元件大部分為瑞士 LEM公司LA系列的產(chǎn)品，其LA系列霍爾磁補償式電流傳感器可 分為三端引出腳和五端引出腳兩種。變頻器容量不同，主板上 LA系列霍爾磁補 償式電流傳感器規(guī)格也不相同。生產(chǎn)運行表明，（污水站）含硫化氫的

39、腐蝕性氣體會給變頻器電路板的電子元器件帶來相當大的危害，我們通過給電氣控制室送正壓新鮮風來改善環(huán)境條件，并采用樂泰電子線路板用噴涂膠，對變頻器線路板表面作防腐涂層處理，有效地降低了變頻器的故障率，提高了使用壽命。電子元器件對靜電是非常敏感的，如被靜電放電破壞后，將造成電子元器件軟擊穿， 軟擊穿會導致線路板無法正常工作。所以在更換線路板時必須注意，一定要確保工作之前戴好接地手環(huán)，將腕帶直接接地，確保人體處于零電位，以防止人體的靜電對線路板造成損壞。如沒有接地手環(huán)，在更換線路板時可用手摸一下 變頻器金屬外殼，使人體的靜電通過變頻器外殼放掉（ 其金屬外殼導靜電） 。為確保變頻器線路板備件的安全，在保

40、管期間，應(yīng)放在有防靜電材料的袋中存放。3. 元器件好壞的簡易測試法在維修過程中，根據(jù)故障情況要用萬用表來檢測電子元器件的好壞，如測量方法不正確就很可能導致誤判斷，這將給維修工作造成困難，甚至造成不必要的經(jīng)濟損失。測量方法分為元器件測試和線路板在路測試兩種方式。在路測試：斷開變頻器電源，在不拆動線路板元器件的條件下，測量線路板上的元器件。對于元 器件擊穿、短路、開路性故障，這種檢測方法可以方便快捷的查找出損壞的元器件， 但還應(yīng)考慮線路板上所測元器件與其并聯(lián)的元器件對測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響，以免造成誤判斷錯誤。下面介紹元器件好壞的判斷方法：3、 1 普通二極管的檢測用MF4理萬用表測量，將紅、黑表筆

41、分別接在二極管的兩端，讀取讀數(shù)，再將表筆對調(diào)測量。根據(jù)兩次測量結(jié)果判斷，通常小功率鍺二極管的正向電阻值為300 500Q ,硅二極管約為1kQ或更大些。錯管反相電阻為幾十千歐，硅 管反向電阻在500kQ以上（大功率二極管的數(shù)值要小的多）。好的二極 管正向電 阻較低，反向電阻較大，正反向電阻差值越大越好。如果測得正、反向電阻很小均接近于零，說明二極管內(nèi)部已短路；若正、反向電阻很大或趨于無窮大，則說明管子內(nèi)部已斷路。在這兩種情況下二極管就需報廢。在路測試：測試二極管PN結(jié)正反向電阻，比較容易判斷出二極管是擊穿短路還是斷路。4.2 三極管檢測將數(shù)字萬用表撥到二極管檔，用表筆測 PN結(jié)，如果正向?qū)ǎ?/p>

42、則顯示的數(shù) 字即為PN吉的正向壓降。先確定集電極和發(fā)射極；用表筆測出兩個 PN結(jié)的正向壓降，壓降大的是發(fā) 射極e,壓降小的是集電極co在測試兩個結(jié)時，紅表筆接的是公共極，則被 測 三極管為NPN®,且紅表筆所接為基極b;如果黑表筆接的是公共極，則被測三 極管是PNF®,且此極為基極bo三極管損壞后PN結(jié)有擊穿短路和開路兩種 情 況。在路測試：在路測試三極管，實際上是通過測試PN結(jié)的正、反向電阻，來達到判斷三極管是否損壞。支路電阻大于 PN結(jié)正向電阻，正常時所測得正、反 向電阻應(yīng)有明顯區(qū)別，否則 PN結(jié)損壞了。支路電阻小于PN結(jié)正向電阻時，應(yīng)將 支路斷開，否則就無法判斷三極管

43、的好壞。3、 2 三相整流橋模塊檢測以SEMIKROIW門子）整流橋模塊為例，如附圖所示。將數(shù)字萬用表撥到二 極管測試檔，黑表筆接COM紅表筆接VQ,用紅、黑兩表筆先后 測3、4、5相 與 2、 1 極之間的正反向二極管特性，來檢查判斷整流橋是否完好。所測的正反 向特性相差越大越好；如正反向為零，說明所檢測的一相已被擊穿短路；如正反向均為無窮大，說明所檢測的一相已經(jīng)斷路。整流橋模塊只要有一相損壞，就應(yīng)更換。3、3逆變器IGBT模塊檢測將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔， 測試IGBT模塊C1.E1、C2.E2之間以及柵 極G與E1、E2之間正反向二極管特性，來判斷IGBT模塊是否完好。以德國eupec25A/1200V六相IGBT模塊為例，（參見附圖）。將負載側(cè)U、V、 愀目的導線拆除，使用二極管測試檔，紅表筆接P（集 電極C1）,黑表筆依次測U、 V、W戊射極E1）,萬用表顯示數(shù)值為最大；將表筆反過來，黑表筆接P,紅表筆測U、V、W萬用表顯示數(shù)值為400左右。再將紅表筆接N（發(fā)射極E2）,黑表 筆測U、V、W萬用表顯示