電氣基礎(chǔ)知識(shí)—變頻器

1、變頻器l1.1 主電路的作用l主電路是包括電源輸入端子 R S T、輸出端子U V W和制動(dòng)、直流電抗器端子的內(nèi)電路。l其作用為：將輸入端三相交流電變成直流電，再逆變成交流電的功率處理電路。l該電路在應(yīng)用中，是故障率較高的部分電路。l1.1 主電路工作原理l1.1.1主電路結(jié)構(gòu)l該電路是現(xiàn)在通用的低壓變頻器主電路圖。不管什么品牌的變頻器，其主電路結(jié)構(gòu)基本如此。因?yàn)椋赫麟娐泛湍孀冸娐肥莾蓚€(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊，沒有變化的空間。l1.1.2 整流濾波電路l1.整流lVD1VD6整流二極管，完成將交流電整成直流電的工作。l整流原理：l1）整流波形l在整流過程中，電流總是從電壓最高的相流到電壓最低l的相。l2）

2、整流電路減小電流諧波的措施l在輸入電路加入l交流和直流電抗l器，利用電感的l儲(chǔ)能作用，可使l輸入電流變得較l為平滑，減少諧l波，電抗器是變l頻器的重要外選l件。l2.濾波l1）濾波電容lC1、C2；均壓電阻：R1、R2l濾波作用：將整流后的直流電濾平。通過濾波電容，可以使直流電的平均值上升。最高可以達(dá)到波峰值。l2）充電限流電阻：RL l作用：限制接通瞬間的充電電流，保護(hù)整流二極管。當(dāng)電容上充電電壓上升到一定值后，繼電器SL閉合，電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。3.直流母線l直流母線就是整流后得到的正負(fù)電壓的兩條電源線，正電的一端叫正母線，負(fù)電的一端叫負(fù)母線。該母線有相應(yīng)的外接端子，連接制動(dòng)電路，在故障

3、測(cè)量時(shí)有著重要的作用。l1.1.3 制動(dòng)電路l圖中RB電阻和VTB是制動(dòng)選件（外購），當(dāng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生回饋電能，使UPN電壓達(dá)到700V以上， VTB受控導(dǎo)通（由單片機(jī)控制），電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的回饋電流流過制動(dòng)電阻，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成的電能通過RB電阻消耗，電動(dòng)機(jī)得到制動(dòng)力矩而停止。l1.制動(dòng)電路的必要性l電動(dòng)機(jī)在消耗電能時(shí)為電動(dòng)，當(dāng)負(fù)載拖著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于了變頻器的輸出頻率，電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，向變頻器回饋電能。1）減速制動(dòng) 為了使電動(dòng)機(jī)盡快停止，變頻器采用降速停機(jī)的方法。在降速過程中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于了變頻器的輸出頻率，電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，將機(jī)械能變?yōu)殡娔埽@個(gè)電能由

4、制動(dòng)電阻所消耗，使電動(dòng)機(jī)得到制動(dòng)力矩而停止轉(zhuǎn)動(dòng)。l2）起重、升降設(shè)備制動(dòng)l當(dāng)負(fù)載重物下降時(shí)，拉著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)將重物的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能回饋給變頻器。l沒有回饋電能的場(chǎng)合，不用安裝制動(dòng)電阻。l3）風(fēng)機(jī)l風(fēng)機(jī)因?yàn)闆]有制動(dòng)電阻，l要設(shè)置較長(zhǎng)的頻率下降l時(shí)間，以防產(chǎn)生回饋電l能。l1.1.4 逆變電路lVT1VT6六只IGBT開關(guān)管相當(dāng)于6只開關(guān)，閉合導(dǎo)通，打開截止。l開關(guān)規(guī)律：上下兩只開關(guān)管為一相，當(dāng)該相電流流出時(shí)，上橋臂管子導(dǎo)通，流進(jìn)時(shí)，下橋臂管子導(dǎo)通，兩管絕對(duì)不能同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通會(huì)造成管子損壞。l1. 逆變電路器件作用l1）6個(gè)IGBT開關(guān)管相當(dāng)于6只開關(guān)，按照PWM波的導(dǎo)通要求，開通或關(guān)閉

5、。l2）6只二極管起續(xù)流作用，因?yàn)樽冾l器的負(fù)載是電動(dòng)機(jī)，為感性負(fù)載，感性負(fù)載的電流和電壓不同相位，會(huì)使IGBT產(chǎn)生反向電壓，當(dāng)產(chǎn)生反向電壓時(shí)由續(xù)流二極管續(xù)流。l1.2 整流電路的維修l1.2.1 維修目的l1. 維修原因：變頻器出現(xiàn)了缺相、欠電壓報(bào)警跳閘，變頻器不能正常工作。l2. 故障原因：外電壓缺相、整流管缺相、電容濾波不良、限流電阻RL損壞、繼電器SL接觸不良（損壞）等。l3. 維修方法：首先進(jìn)行R、S、T電壓、直流母線電壓測(cè)量，用以鑒別問題是出在外電路還是變頻器。l4. 測(cè)量順序：先測(cè)量RST三相電壓（測(cè)接線樁），如正常（三相都為380V，不缺相、不欠壓），再測(cè)量直流母線電壓（測(cè)接線樁

6、），分負(fù)載測(cè)量和空載測(cè)量。 l5. 問題初步判斷：l1）如直流母線電壓空載和負(fù)載時(shí)都在500V左右，整流濾波電路都沒問題，問題出在檢測(cè)電路（誤報(bào)）。l2）如空載正常，負(fù)載時(shí)電壓明顯下降（低于450V），整流電路或其他問題。l3）如空載電壓較低，負(fù)載電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，電壓下降到十幾伏，接觸器壞。l4）直流母線無電壓，限流電阻斷。l1.2.2 具體損壞器件的外線測(cè)量l在整流電路中，具體器件就是整流橋、濾波電容、制動(dòng)組件（有時(shí)沒有）、限流電阻和接觸器。用測(cè)量直流電阻的方法可有效的確定上述器件的質(zhì)量問題。l1. 測(cè)量表具：指針萬用表的100或10擋，數(shù)字萬用表的測(cè)晶體管擋。l2. 用指針萬用表測(cè)量l（1）

7、確定整流管的好壞l注意：指針萬用表電阻擋的紅表筆接內(nèi)部電池的“”極；黑表筆接內(nèi)部電池的“”極，在測(cè)量有極性器件時(shí)要注意。l黑表筆接R、S、T，紅表筆接P， 測(cè)量上橋臂。表針擺動(dòng)到刻度的3/5，正常，不擺動(dòng)，斷路；擺動(dòng)到0，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷）。由此可確定出VD1VD3哪個(gè)管子損壞。n限流電阻的正常值在限流電阻的正常值在500以下，變頻器的功率越大，以下，變頻器的功率越大，阻值越小阻值越小l2）測(cè)量限流電阻的好壞l當(dāng)繼電器SL損壞，較長(zhǎng)時(shí)間不能閉合，會(huì)造成直流母線電壓低，變頻器報(bào)欠壓；限流電阻損壞；l制動(dòng)電阻的制動(dòng)選件短路損壞，造成啟動(dòng)時(shí)制動(dòng)電阻并聯(lián)在直流母線上

8、，將限流電阻燒壞。l限流電阻根據(jù)變頻器型號(hào)不同，有的安裝在上母線，有的安裝在下母線。l3）濾波電容的測(cè)量l4）確定接觸器的好壞l接觸器的工作原理是線圈通電，觸點(diǎn)吸合。如果線圈的驅(qū)動(dòng)電源損壞，會(huì)造成觸點(diǎn)不閉合。l判斷方法：l開機(jī)時(shí)能否聽到接觸器閉合的聲音；如果聽不到閉合的聲音，可能接觸器驅(qū)動(dòng)電源壞。l變頻器報(bào)欠壓，起機(jī)時(shí)頻率上升到13Hz時(shí)就不再上升，電動(dòng)機(jī)沒有輸出電流，用電壓表測(cè)量直流母線電壓很低（十幾伏幾十伏）?？膳袛酁榻佑|器不吸合。l1.3 逆變電路的維修l1.3.1 維修目的l1. 維修原因：變頻器輸出出現(xiàn)了缺相、過流、電動(dòng)機(jī)異常報(bào)警跳閘，變頻器不能正常工作等。l2. 故障原因：電動(dòng)機(jī)有

9、問題，造成過流；變頻器逆變電路有問題，造成缺相、輸出電壓不平衡等。n3. 故障初步確認(rèn)故障初步確認(rèn)：n首先進(jìn)行首先進(jìn)行U、V、W電壓測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行正確判斷。電壓測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行正確判斷。n1）變頻器輸出三相電壓平衡，變頻器沒問題。變頻器輸出三相電壓平衡，變頻器沒問題。n2）缺相，變頻器一個(gè)橋臂的開關(guān)管損壞。哪一相缺相，對(duì)應(yīng)的那缺相，變頻器一個(gè)橋臂的開關(guān)管損壞。哪一相缺相，對(duì)應(yīng)的那一路上下橋臂開關(guān)管損壞。一路上下橋臂開關(guān)管損壞。n3）如輸出電壓不平衡，去掉電動(dòng)機(jī)，仍不平衡，變頻器不平衡相如輸出電壓不平衡，去掉電動(dòng)機(jī)，仍不平衡，變頻器不平衡相的橋臂開關(guān)管性能不良或有一只開關(guān)管已經(jīng)

10、損壞。的橋臂開關(guān)管性能不良或有一只開關(guān)管已經(jīng)損壞。l4.測(cè)量6只逆變開關(guān)管的好壞l將變頻器輸出頻率調(diào)到3Hz左右，萬用表打到500V直流擋，：分別測(cè)量：P-U、P-V、P-W及U-N、V-N、W-N之間的直流電壓。l管子正常時(shí)，測(cè)出的電壓應(yīng)為1/2UPN，如果哪路電壓偏高，則那路IGBT開路或開關(guān)不良。n3.測(cè)量上橋臂測(cè)量上橋臂n在電路中，在電路中，IGBT短路的可能性很短路的可能性很小，因?yàn)橐坏┒搪?，?qiáng)大的電流會(huì)小，因?yàn)橐坏┒搪罚瑥?qiáng)大的電流會(huì)很快將其燒斷。所以很快將其燒斷。所以IGBT在電路在電路中損壞是以開路居多。因?yàn)橹袚p壞是以開路居多。因?yàn)镮GBT開路對(duì)測(cè)量開路對(duì)測(cè)量6個(gè)續(xù)流二極管沒有影

11、個(gè)續(xù)流二極管沒有影響，所以可以用測(cè)量整流管的方法響，所以可以用測(cè)量整流管的方法測(cè)量測(cè)量6個(gè)續(xù)流二極管。個(gè)續(xù)流二極管。n測(cè)量上橋臂：測(cè)量上橋臂：n黑筆接黑筆接UVW接線樁，接線樁，n紅筆接紅筆接P點(diǎn)接線樁，點(diǎn)接線樁，n表針擺動(dòng)到刻度表針擺動(dòng)到刻度n的的3/5，正常，正常，n 不擺動(dòng)，斷路。不擺動(dòng)，斷路。l4. 測(cè)量下橋臂l紅表筆接UVW接線樁，黑表筆接N點(diǎn)接線樁。表針擺動(dòng)到刻度的3/5，正常，不擺動(dòng)，斷路；擺動(dòng)到0，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷）l5. 結(jié)果分析l上、下橋臂只要l續(xù)流管開路，開l關(guān)管也壞；續(xù)流l管不壞，開關(guān)管l有的也壞。l三、控制電路的測(cè)量維三、控制電路的

12、測(cè)量維修修l2.1.1 變頻器結(jié)構(gòu)框圖變頻器結(jié)構(gòu)框圖l任何品牌的變頻器，其任何品牌的變頻器，其內(nèi)部功能框圖是一樣的內(nèi)部功能框圖是一樣的，因?yàn)樽冾l器要保證正，因?yàn)樽冾l器要保證正常工作，必須要有相應(yīng)常工作，必須要有相應(yīng)的功能。的功能。變頻器主要包變頻器主要包括：括：l主電路、電流保護(hù)電路主電路、電流保護(hù)電路、電壓保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)、電壓保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電源、控制電路、穩(wěn)壓電源、控制端子、接口電路、操作端子、接口電路、操作面板、面板、CPU等。等。2.2.2功能電路分析功能電路分析 1.輸入端子和隔離電路輸入端子和隔離電路 1）電路功能）電路功能 變頻器有一系列的輸入端變頻器有一系列的輸入端子，

13、這些輸入端子和子，這些輸入端子和CPU是通過隔離電路聯(lián)系的。是通過隔離電路聯(lián)系的。輸入端隔離電路出了問題輸入端隔離電路出了問題，影響端子的正常輸入，影響端子的正常輸入，因?yàn)槊總€(gè)輸入端子獨(dú)立連因?yàn)槊總€(gè)輸入端子獨(dú)立連接一只光電耦合器，哪一接一只光電耦合器，哪一只光電耦合器出了問題，只光電耦合器出了問題，那一路輸入端子不能正常那一路輸入端子不能正常工作。工作。l測(cè)量維修測(cè)量維修l測(cè)量原因測(cè)量原因：某端子：某端子原來工作正常，現(xiàn)原來工作正常，現(xiàn)在閉合無效。在閉合無效。l測(cè)量方法測(cè)量方法：用電用電壓表的壓表的50V擋測(cè)量擋測(cè)量該端子到地的直流該端子到地的直流電壓；用直流電壓；用直流50mA電流擋測(cè)量電流

14、擋測(cè)量該端子到地的直流該端子到地的直流電流，將測(cè)量值記電流，將測(cè)量值記錄。錄。再用同樣方再用同樣方法測(cè)量好的端子，法測(cè)量好的端子，進(jìn)行比較。進(jìn)行比較。l西門子變頻器西門子變頻器l外端子排列：外端子排列：l測(cè)量測(cè)量9到到5、6l7、8、16、17之之l間的電壓應(yīng)為間的電壓應(yīng)為24V.l測(cè)量測(cè)量28到到5、6l7、8、16、17之之l間的電壓應(yīng)為間的電壓應(yīng)為0V.l故障端子的故障端子的電流和電壓比好的端電流和電壓比好的端子子大大，發(fā)光二極管，發(fā)光二極管短路短路；故障端子故障端子的的電流和電壓比好的端子電流和電壓比好的端子小小，發(fā)光，發(fā)光二極管二極管開路。開路。l如果故障端子的如果故障端子的電流和電

15、壓為零電流和電壓為零，整個(gè)電路開路，或，整個(gè)電路開路，或24V電源壞；電源壞；如果所有輸入端子的電壓和電流都如果所有輸入端子的電壓和電流都為零（此時(shí)變頻器所有輸入端子都為零（此時(shí)變頻器所有輸入端子都無效），無效），24V總電源壞。總電源壞。l輸入端子一般都是多功能的，如果輸入端子一般都是多功能的，如果確定為某一端子損壞，可以另一個(gè)確定為某一端子損壞，可以另一個(gè)端子替代，不必維修。端子替代，不必維修。l3.DC/DC電源電源l這是變頻器除了主電路之外所有電路的供電電源。它出了故障，整這是變頻器除了主電路之外所有電路的供電電源。它出了故障，整個(gè)變頻器停止工作。因?yàn)樵撾娫吹妮敵龆耸欠纸M輸出，哪一組出

16、了個(gè)變頻器停止工作。因?yàn)樵撾娫吹妮敵龆耸欠纸M輸出，哪一組出了問題，影響那一組所對(duì)應(yīng)的電路。問題，影響那一組所對(duì)應(yīng)的電路。n1)電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)n圖中圖中L1為一次電路，為一次電路，L2、L3、L4、L5為二次電路，工作時(shí)一次為二次電路，工作時(shí)一次電路導(dǎo)通，二次電路截止，一次電路截止時(shí)，二次電路導(dǎo)通。二電路導(dǎo)通，二次電路截止，一次電路截止時(shí)，二次電路導(dǎo)通。二次電路的輸出電壓由開關(guān)管的脈沖寬度調(diào)節(jié)。次電路的輸出電壓由開關(guān)管的脈沖寬度調(diào)節(jié)。n電路分析電路分析n開關(guān)原理開關(guān)原理n開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，L1充電，充電電流線性上升；開關(guān)管截止時(shí)，磁充電，充電電流線性上升；開關(guān)管截止時(shí)，磁場(chǎng)通過次級(jí)繞

17、組放電，放電電流通過二極管整流、電容濾波得到場(chǎng)通過次級(jí)繞組放電，放電電流通過二極管整流、電容濾波得到平滑的輸出電壓。平滑的輸出電壓。穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 取樣電路為光電耦合器（高低壓隔離），光電管上接取樣電路為光電耦合器（高低壓隔離），光電管上接5V，下接基準(zhǔn)電路，當(dāng)，下接基準(zhǔn)電路，當(dāng)5V上升時(shí)，流上升時(shí)，流過光電管的電流增大，脈寬調(diào)制電路過光電管的電流增大，脈寬調(diào)制電路2腳的電壓上升，輸出的脈寬變窄，輸出電壓下降；反之腳的電壓上升，輸出的脈寬變窄，輸出電壓下降；反之，輸出電壓上升。通過電壓負(fù)反饋，將輸出電壓穩(wěn)定在，輸出電壓上升。通過電壓負(fù)反饋，將輸出電壓穩(wěn)定在 設(shè)定值。設(shè)定值。l4.過壓過壓/欠

18、壓保護(hù)電路欠壓保護(hù)電路l1）電路功能）電路功能l該電路檢測(cè)的是直流母該電路檢測(cè)的是直流母線電壓。線電壓。l啟動(dòng)時(shí)母線電壓接近啟動(dòng)時(shí)母線電壓接近正常值，啟動(dòng)接觸器閉正常值，啟動(dòng)接觸器閉合，短路限流電阻。合，短路限流電阻。l當(dāng)電壓達(dá)到了過壓值當(dāng)電壓達(dá)到了過壓值，先開啟制動(dòng)電阻，如，先開啟制動(dòng)電阻，如沒有制動(dòng)電阻，報(bào)警；沒有制動(dòng)電阻，報(bào)警；電壓再升高，跳閘。電壓再升高，跳閘。l電壓低于了設(shè)定值，電壓低于了設(shè)定值，報(bào)欠壓，再低，跳閘。報(bào)欠壓，再低，跳閘。l2）取樣電路）取樣電路l取樣電路有兩種形式：取樣電路有兩種形式：l將直流母線將直流母線515V通過分通過分壓壓l電阻，取出檢測(cè)電壓，由電阻，取出檢測(cè)

19、電壓，由運(yùn)算運(yùn)算l放大器放大。放大器放大。l在電源變壓器上增加一在電源變壓器上增加一個(gè)個(gè)l二次繞組，繞組的同名端二次繞組，繞組的同名端和和l其他繞組相反，取出和其他繞組相反，取出和l母線電壓成比例的二次母線電壓成比例的二次l電壓，作為取樣信號(hào)。電壓，作為取樣信號(hào)。l放大電路放大電路l在變頻器中，模擬信號(hào)的放大都是采用的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器在變頻器中，模擬信號(hào)的放大都是采用的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器通過不同的連接，可組成放大器、比較器、積分器、微分器等。通過不同的連接，可組成放大器、比較器、積分器、微分器等。l3）過壓原因）過壓原因l 制動(dòng)電路損壞制動(dòng)電路損壞 ，制動(dòng)電阻始終有制動(dòng)電流流過，制動(dòng)

20、電阻始終有制動(dòng)電流流過 a.a.開關(guān)管損壞開路開關(guān)管損壞開路 b.b.控制電路不發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電路不發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào) 減速時(shí)間過短，又未安裝制動(dòng)電路減速時(shí)間過短，又未安裝制動(dòng)電路 電源端輸入了高電壓電源端輸入了高電壓 4 4）電路損壞誤報(bào)）電路損壞誤報(bào) 由保護(hù)電路故障所致，絕大多數(shù)情況是取樣器件或取樣電路變值或由保護(hù)電路故障所致，絕大多數(shù)情況是取樣器件或取樣電路變值或損壞。損壞。 取樣電阻阻值發(fā)生變化，檢測(cè)比例變化，誤報(bào)；取樣電阻阻值發(fā)生變化，檢測(cè)比例變化，誤報(bào)； 運(yùn)算放大器及外圍電路故障，保護(hù)功能消失。運(yùn)算放大器及外圍電路故障，保護(hù)功能消失。 l5. 過流保護(hù)電路過流保護(hù)電路l是保護(hù)逆變橋過流、過

21、載等的保護(hù)電路。它由檢測(cè)、放是保護(hù)逆變橋過流、過載等的保護(hù)電路。它由檢測(cè)、放大、模大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等電路組成。電路的功能為：數(shù)轉(zhuǎn)換等電路組成。電路的功能為：l 限流；過流報(bào)警、跳閘；過載報(bào)警、跳閘。限流；過流報(bào)警、跳閘；過載報(bào)警、跳閘。l該電路出了故障，一是誤報(bào)；二是失去保護(hù)功能，造成該電路出了故障，一是誤報(bào)；二是失去保護(hù)功能，造成逆變橋的損壞逆變橋的損壞l1）電路）電路l取樣電路分為：取樣電路分為：l分流電阻分流電阻l霍爾器件霍爾器件l檢測(cè)檢測(cè)IGBT飽和電壓飽和電壓n檢測(cè)電路圖檢測(cè)電路圖l2）故障維修）故障維修l當(dāng)變頻器工作在正常狀態(tài)變頻器發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，或過載當(dāng)變頻器工作在正常狀態(tài)變頻器發(fā)出

22、保護(hù)動(dòng)作，或過載過流時(shí)變頻器不保護(hù)，則為保護(hù)電路出現(xiàn)了故障。過流時(shí)變頻器不保護(hù)，則為保護(hù)電路出現(xiàn)了故障。l測(cè)量測(cè)量l當(dāng)變頻器報(bào)過載（過流），查看過載電流顯示值，如果當(dāng)變頻器報(bào)過載（過流），查看過載電流顯示值，如果小于變頻器的容量值，可修改設(shè)定；如果顯示值已達(dá)到小于變頻器的容量值，可修改設(shè)定；如果顯示值已達(dá)到容量值，可負(fù)載又沒有過流跡象，可測(cè)量變頻器的實(shí)際容量值，可負(fù)載又沒有過流跡象，可測(cè)量變頻器的實(shí)際輸出電流，如果測(cè)量值比顯示值小，則可能為變頻器誤輸出電流，如果測(cè)量值比顯示值小，則可能為變頻器誤報(bào)。報(bào)。l測(cè)量電流必須用動(dòng)鐵式電流表，串聯(lián)在電路中，一般不測(cè)量電流必須用動(dòng)鐵式電流表，串聯(lián)在電路中，

23、一般不好操作。好操作。l6.驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路l該電路是將該電路是將CPU輸出的輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)放大，驅(qū)動(dòng)IGBT開關(guān)工作開關(guān)工作。該電路和主。該電路和主電路緊密相連電路緊密相連，是很重要，是很重要，又容易出故障又容易出故障的一部分電路的一部分電路1）驅(qū)動(dòng)電路）驅(qū)動(dòng)電路隔離放大、驅(qū)動(dòng)放大電路、驅(qū)動(dòng)電路電源隔離放大、驅(qū)動(dòng)放大電路、驅(qū)動(dòng)電路電源光耦隔離電路光耦隔離電路圖中圖中IC為為PWM輸出和驅(qū)動(dòng)電路的隔離電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路損壞不至于輸出和驅(qū)動(dòng)電路的隔離電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路損壞不至于將故障擴(kuò)大到將故障擴(kuò)大到PWM發(fā)生電路。發(fā)生電路。V1為第一級(jí)放大；為第一級(jí)放大；V2、V3為輸出跟

24、隨器，提高輸出能力。為輸出跟隨器，提高輸出能力。圖中穩(wěn)壓管圖中穩(wěn)壓管DZ使電源電壓穩(wěn)定在使電源電壓穩(wěn)定在20V。注：隔離電路中的光電耦合器容易損壞。注：隔離電路中的光電耦合器容易損壞。l2）驅(qū)動(dòng)電路和電源的連接）驅(qū)動(dòng)電路和電源的連接電路作用：為驅(qū)動(dòng)電路提供直流電源。該電路由一只電路作用：為驅(qū)動(dòng)電路提供直流電源。該電路由一只5V穩(wěn)穩(wěn)壓管取得壓管取得5V電源，加在電源，加在IGBT開關(guān)管的發(fā)射極上，使驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的發(fā)射極上，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)在零時(shí)，保證信號(hào)在零時(shí)，保證IGBT控制極為控制極為5V的負(fù)電壓，使管子可的負(fù)電壓，使管子可靠的截止。靠的截止。該電源需要該電源需要4組，三個(gè)帶浮地，一個(gè)直接接地。該電

25、源由變組，三個(gè)帶浮地，一個(gè)直接接地。該電源由變頻器的頻器的DC/DC直流電源提供。直流電源提供。l3）驅(qū)動(dòng)電路故障判斷）驅(qū)動(dòng)電路故障判斷l(xiāng)驅(qū)動(dòng)電路損壞率比較高的是光電耦合器，光電耦合器損壞，開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路損壞率比較高的是光電耦合器，光電耦合器損壞，開關(guān)管沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，沒有輸出，變頻器輸出電壓不平衡；放大電路壞，沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，沒有輸出，變頻器輸出電壓不平衡；放大電路壞，可能造成開關(guān)管長(zhǎng)通，使上下橋臂同時(shí)擊穿，造成缺相。可能造成開關(guān)管長(zhǎng)通，使上下橋臂同時(shí)擊穿，造成缺相。l總之，開關(guān)電路壞一是造成開關(guān)電路不工作（缺相），二是造成開總之，開關(guān)電路壞一是造成開關(guān)電路不工作（缺相），二是造成開關(guān)管損壞。關(guān)

26、管損壞。l4）實(shí)際電路）實(shí)際電路l7.開路集電極輸出端子開路集電極輸出端子l該端子由隔離電路（與該端子由隔離電路（與CPU隔離）。因?yàn)槭褂玫脑驌p隔離）。因?yàn)槭褂玫脑驌p壞率較高。一般屬于開路晶體管過流所致。判斷較容易壞率較高。一般屬于開路晶體管過流所致。判斷較容易，因?yàn)槠渌麕茁啡绻呛玫?，只此一路有問題，可斷定，因?yàn)槠渌麕茁啡绻呛玫?，只此一路有問題，可斷定該只管子有問題；如果各只管子都有問題，則可能問題該只管子有問題；如果各只管子都有問題，則可能問題出在單片機(jī)。出在單片機(jī)。l8.輸出接點(diǎn)端子輸出接點(diǎn)端子l該端子是通過繼電器的觸點(diǎn)閉合或斷開發(fā)信號(hào)，該端子是通過繼電器的觸點(diǎn)閉合或斷開發(fā)信號(hào)，損

27、壞原損壞原因多為觸點(diǎn)燒聯(lián)或接觸不良。因多為觸點(diǎn)燒聯(lián)或接觸不良。l用萬用表的電阻擋測(cè)量：用萬用表的電阻擋測(cè)量： l 不該導(dǎo)通導(dǎo)通，燒聯(lián)；不該導(dǎo)通導(dǎo)通，燒聯(lián)； l該導(dǎo)通不通，接觸不良。該導(dǎo)通不通，接觸不良。l三、變頻器過流過壓故障的維修l3.1.1變頻器過流分類 變頻器出現(xiàn)過流故障，顯示“OC”過流報(bào)警，是因?yàn)樽冾l器中電流的峰值超過了過流檢測(cè)值（達(dá)到額定電流的200%以上）。 變頻器不管在什么工作狀態(tài)下過流（啟動(dòng)、恒速運(yùn)行、減速制動(dòng)），都是因?yàn)樨?fù)載重（包括負(fù)載短路）。由于逆變器件的過流能力較差，所以變頻器的過流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán)。3.1.2 變頻器啟動(dòng)過流跳閘1. 負(fù)載慣性大引起過流跳閘 因?yàn)樨?fù)

28、載的慣性較大，變頻器的加速時(shí)間設(shè)置的較短，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速跟不上變頻器的輸出頻率，造成n增大過流跳閘。1）啟動(dòng)現(xiàn)象 該種跳閘的現(xiàn)象是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子開始可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但隨后就過流跳閘。2）解決方法 增加變頻器的加速時(shí)間，也可以設(shè)為轉(zhuǎn)矩自動(dòng)功能。l2. 負(fù)載重引起過流跳閘l1）啟動(dòng)現(xiàn)象 在啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)變頻器的輸出頻率上升到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速差n時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有額定轉(zhuǎn)矩TN，如此時(shí)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則l n TNIN INIM（過流設(shè)定置)跳閘。l負(fù)載慣性大和負(fù)載重引起啟動(dòng)過流有一個(gè)輸出頻率從0上升到n的過程，這是啟動(dòng)過流和其他過流的區(qū)別（負(fù)載重過流電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，這是負(fù)載重和慣性大的區(qū)別）。l2 ）排

29、除方法l負(fù)載的靜摩擦力大，起動(dòng)力矩l大過流，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩提升。l3）頻率上升到一定值過流跳閘l變頻器啟動(dòng)后負(fù)載重跳閘l因?yàn)樨?fù)載偏心和有降速裝置，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)到偏心造成的附加轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，變頻器的輸出頻率上升到一定值，變頻器過流跳閘。l設(shè)置低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。l電動(dòng)機(jī)匝間短路跳閘l當(dāng)變頻器頻率上升到十幾Hz時(shí)，變頻器過流跳閘，如電動(dòng)機(jī)不是啟動(dòng)過流，可能就是電動(dòng)機(jī)匝間局部短路。l說明：如果變頻器啟動(dòng)過流跳閘，可以選用矢量變頻器，因?yàn)槭噶孔冾l器有更強(qiáng)的過載能力（在啟動(dòng)時(shí)就有200%的輸出轉(zhuǎn)矩）。3.1.3 正常工作中負(fù)載引起過流跳閘1. 故障原因1）負(fù)載不穩(wěn)定 負(fù)載忽大忽小，即沖擊性負(fù)載。當(dāng)負(fù)載大于了

30、變頻器的容限過載電流，變頻器過流跳閘。（該跳閘屬于正常跳閘）2）變頻器的過載保護(hù)電流設(shè)置的較小變頻器的過流值設(shè)置的較小，造成變頻器過流跳閘。3. 故障排除： 1）當(dāng)變頻器跳閘達(dá)到了容限電流，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又較低時(shí)，可以考慮增加一級(jí)減速器，利用提高轉(zhuǎn)速的方法減小電動(dòng)機(jī)電流；如果沒法增加減速器，就要考慮更換高一級(jí)功率檔次的變頻器。 2）如果是變頻器的設(shè)定過載電流小于變頻器的容限電流，可重新設(shè)置過載電流。3.1.3 .外電路短路造成過流跳閘 電動(dòng)機(jī)繞組短路、接線短路、接線端子短路等引起的過流，是最危險(xiǎn)的一種過流。該過流不存在n的上升時(shí)間，過流的特征是：變頻器運(yùn)行就跳閘，不能工作。1. 過流物理現(xiàn)象分析

31、 因?yàn)殡娐芬呀?jīng)短路，不存在電動(dòng)機(jī)的頻率上升時(shí)間，運(yùn)行就過流。 短路過流時(shí)電流的陡度大，燒壞開關(guān)管。3.1.4 內(nèi)部電路損壞過流跳閘 特征為：一上電就跳閘，一般不能復(fù)位。主要原因是模 塊壞、驅(qū)動(dòng)電路壞、電流檢測(cè)電路壞。 該故障屬于變頻器內(nèi)部故障?？偨Y(jié)：變頻器過流的4種現(xiàn)象1. 頻率上升到1Hz以上跳閘，啟動(dòng)過載。2. 頻率上升到5Hz以上跳閘，啟動(dòng)過載或電動(dòng)機(jī)繞組短路。3. 運(yùn)行中不規(guī)則跳閘，沖擊負(fù)載。4. 上電運(yùn)行就跳閘，輸出短路，千萬不能再試。l3.2 故障案例案例1：?jiǎn)?dòng)過流l 某廠兩臺(tái)料漿泵配用90kW電機(jī)，額定電流為164A。選用富土FRN90P9S一4CE變頻器，額定電流176A。在

32、系統(tǒng)啟動(dòng)過程中頻率約在12Hz時(shí)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，隨后變頻器過流跳閘，啟動(dòng)失敗數(shù)次。l檢查設(shè)定參數(shù)，變頻器轉(zhuǎn)矩提升保持為出廠設(shè)定值0.1，0.1是轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)置為減轉(zhuǎn)矩特性。由于該系統(tǒng)工藝流程影響，出口存有初始?jí)毫?，?dāng)變頻器輸出頻率上升到12Hz時(shí)，初始?jí)毫ψ畲螅斐呻妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)失敗。l該變頻器具有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)提升功能，它根據(jù)變頻器的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，自動(dòng)提升補(bǔ)償，故將轉(zhuǎn)矩提升碼改為0.0， 選擇了自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升模式，電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。l3.2 變頻器過載故障的維修l3.2.1 過載故障分類l3.2.2 過載故障定義l電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，運(yùn)行電流超過了額定值但又小于過流限定值，運(yùn)行時(shí)間又較長(zhǎng)，稱為過載。過載的基本特

33、征是：電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流（否則就變成過流故障），過載的另一個(gè)顯著特征是有一個(gè)時(shí)間的積累過程，當(dāng)積累時(shí)間達(dá)到時(shí)才報(bào)過載故障。過載報(bào)警l時(shí)間的長(zhǎng)短和過載電流的l大小有關(guān)，過載電流越大，l報(bào)警時(shí)間越短。l3.2.3 機(jī)械負(fù)載過重故障的排除l1. 機(jī)械負(fù)荷過重的判斷（正常過載） l電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了過載跳閘，因?yàn)樨?fù)荷重的原因有：l1）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，用手觸及電動(dòng)機(jī)的外殼，明顯發(fā)燙（是鑒定電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中過載的第一步）；l2）變頻器顯示屏上讀取運(yùn)行電流，與電動(dòng)機(jī)的額定電流進(jìn)行比較，明顯偏大。l2. 機(jī)械負(fù)荷過重故障的排除l如果電動(dòng)機(jī)的溫升過高，變頻器的過載電流又大于電動(dòng)

34、機(jī)的額定電流，則說明是電動(dòng)機(jī)正常過載。l電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)正常過載，說明電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷過重。l電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)負(fù)荷過重的原因有：l1）在人工喂料的負(fù)載系統(tǒng)中，控制喂料量，使電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)。如攪拌機(jī)、打漿機(jī)、提升機(jī)等。l2）在非人工喂料的系統(tǒng)中，負(fù)載的大小不可控，瞬時(shí)產(chǎn)生過載。解決的方法為：l如果是電動(dòng)機(jī)采用降速傳動(dòng)，并且電動(dòng)機(jī)的工作速度較低，可考慮適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷。如能夠加大，則加大傳動(dòng)比（例如電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為1000r/min，負(fù)載的轉(zhuǎn)速為500r/min，則可以加大傳動(dòng)比，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升到1400r/min，在保持輸出功率不變的情況下，可減小電動(dòng)機(jī)的工作電流）。l如果機(jī)械系

35、統(tǒng)無法改變，傳動(dòng)比無法加大，則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量，否則長(zhǎng)期過載要燒壞電動(dòng)機(jī)。l如果是電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，如泥漿泵、風(fēng)機(jī)等，工作中電動(dòng)機(jī)的熱量沒有超過規(guī)定值，工作電流超過了變頻器的過載電流，是變頻器的容量選的小，應(yīng)換為大一級(jí)的變頻器。l3.變頻器參數(shù)設(shè)置的不合理l變頻器有電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)功能，該功能是代替電動(dòng)機(jī)的機(jī)械熱繼電器。在使用時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電流進(jìn)行設(shè)置。l1）如果該電流設(shè)置的比較小，電動(dòng)機(jī)實(shí)際上沒有過載，變頻器達(dá)到了設(shè)定的電流，則變頻器就過載跳閘。這種情況可以重新設(shè)置過載電流，將過載電流設(shè)置的高一些（一般設(shè)定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的105%110%）。l2）變頻器沒有報(bào)過流，但電動(dòng)機(jī)過流燒毀

36、。l該種現(xiàn)象是變頻器的容量比電動(dòng)機(jī)的容量選擇的大，而變頻器的過載電流沒有改動(dòng)，還是原來的默認(rèn)值，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)變頻器不跳閘，時(shí)間一長(zhǎng)將電動(dòng)機(jī)燒壞。l3.2.4 負(fù)載異?；蜃冾l器異常引起過載跳閘l1 . 三相電壓不平衡 l1）故障現(xiàn)象 變頻器內(nèi)部開關(guān)電路異常，如缺相、輸出電壓不平衡，引起某相的運(yùn)行電流過大，導(dǎo)致過載跳閘。其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不均衡，從顯示屏上讀取運(yùn)行電流時(shí)不一定能發(fā)現(xiàn)(因很多變頻器顯示屏只顯示一相電流)；有效的方法是用電壓表測(cè)量變頻器的三相輸出電壓，以判斷變頻器是否缺相或電壓不平衡。l2）排除方法 用電壓表（數(shù)字萬用表不能用）測(cè)量電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓，l2. 誤動(dòng)作 l如果電動(dòng)機(jī)的熱

37、量并不大，但變頻器的檢測(cè)電流偏大，導(dǎo)致過載跳閘，是變頻器的檢測(cè)電路誤動(dòng)作。這種情況原則上要進(jìn)行變頻器的解體維修，但可以將過載電流設(shè)置的較大，消除誤動(dòng)作。 l頻率偏置和頻率增益介紹：l該圖是西門子變頻器的頻率偏置控制特性圖。改變圖中參數(shù)，可以改變變頻器的控制信號(hào)和輸出頻率的關(guān)系。將圖中參數(shù)設(shè)置為：P0760=100%,P0759=10V(20mA)，P0758=P0760=P0757=0，得到起點(diǎn)為零的控制線（下右圖）。l故障分析：該電動(dòng)機(jī)為6極，額定轉(zhuǎn)速960r/min，轉(zhuǎn)速差為40r/min，轉(zhuǎn)差頻率為40/60=2/3Hz。變頻器的頻率偏置是轉(zhuǎn)差頻率的l 3Hz2/3Hz=4.5倍l因電動(dòng)

38、機(jī)的起動(dòng)頻率設(shè)置偏高，電動(dòng)機(jī)還沒有來得及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就已經(jīng)形成過流。將變頻器的頻率偏置設(shè)為2/3Hz以下（保證電動(dòng)機(jī)有一定的預(yù)轉(zhuǎn)矩，又可以正常啟動(dòng)），變頻器工作正常。l知識(shí)擴(kuò)展：變頻器的保護(hù)電流是以設(shè)定的電流為準(zhǔn)，并不以變頻器的容量電流為準(zhǔn)。上例中30kW變頻器的額定容量電流為46A，而33A時(shí)就報(bào)過載， 33A是設(shè)定的電動(dòng)機(jī)的額定電流。l有一鋼廠新裝了一臺(tái)西門子M440變頻器用于上料小車，發(fā)現(xiàn)小車懸在空中，電動(dòng)機(jī)既不能正轉(zhuǎn)上行，也不溜鈎下滑。其原因?yàn)橹匚锵蛳碌姆戳卣玫扔陔妱?dòng)機(jī)向上的正力矩，而變頻器形成向上的正力矩的電流正好為設(shè)定的額l定電流值。該例中如果物料裝的少l一點(diǎn)，變頻器能正常工作；多一

39、點(diǎn)，l變頻器過載。當(dāng)正好裝的不多不少時(shí)，l就出現(xiàn)了上述現(xiàn)象。l3.3.1 過壓?jiǎn)栴}的提出l電源端過壓還是電機(jī)端過壓，都是使變頻器直流母線（P、N端之間電壓）電壓升高，當(dāng)電壓上升到700V以上時(shí)，變頻器報(bào)過壓故障。l電源端過壓l電源端過壓是指RST端輸入的電壓超過了規(guī)定值，使加在直流母線上的電壓升高，輕則跳閘，重則損壞變頻器內(nèi)部電路。輸入端過壓比較好判斷，因?yàn)樵陔娋W(wǎng)上并連著其他電器。l1. 消除回饋過壓的方法 在電路中接入制動(dòng)電阻。當(dāng)電容上的電壓上升到700V以上，制動(dòng)單元VTB導(dǎo)通，制動(dòng)電阻RB放電制動(dòng)，將回饋電能消耗掉，使電動(dòng)機(jī)得到制動(dòng)力矩而制動(dòng)。 如果制動(dòng)電阻的制動(dòng)能力不夠，仍然會(huì)產(chǎn)生過壓

40、跳閘。l2. 回饋制動(dòng)l回饋制動(dòng)是將電動(dòng)機(jī)的再生電能回饋到電網(wǎng)的制動(dòng)方法。l回饋制動(dòng)電路是PWM整流和回饋制動(dòng)綜合功能電路。 PWM整流可以使輸入相電流連續(xù)，消除對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾。過壓總結(jié)：1. 只要是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于了變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)就產(chǎn)生發(fā)電效應(yīng)，給變頻器充電。2. 一旦電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了回饋電能，有制動(dòng)電阻，制動(dòng)能力不夠，也會(huì)產(chǎn)生過壓現(xiàn)象；沒有制動(dòng)電阻，意外產(chǎn)生了回饋電能，也會(huì)產(chǎn)生過壓現(xiàn)象。 在工程上，變頻器過壓現(xiàn)象是復(fù)雜的，但我們循著電動(dòng)機(jī)只要出現(xiàn)了發(fā)電效應(yīng)，必然受到了外負(fù)載能量干擾，由負(fù)載拖著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，只要找出了負(fù)載拖著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因，問題就解決了。l案例3：工頻泵停機(jī)變頻泵過

41、壓跳閘l某水務(wù)局一臺(tái)100KW工頻泵和一臺(tái)160KW變頻泵并聯(lián)為市區(qū)供水，當(dāng)100KW工頻泵拉閘停機(jī)時(shí)，變頻泵報(bào)過壓跳閘。l3.制動(dòng)電阻的計(jì)算（參考資料）l制動(dòng)電阻制動(dòng)就是使電動(dòng)機(jī)得到一定的制動(dòng)力矩。制動(dòng)力矩和電動(dòng)機(jī)慣性大小、制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速差成正比。也就是制動(dòng)電流與上述二者成正比。因?yàn)橥恍吞?hào)的變頻器現(xiàn)場(chǎng)工作情況不同，需要的制動(dòng)電流不同，因此制動(dòng)電阻的計(jì)算較復(fù)雜。l當(dāng)取制動(dòng)電阻的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩(TB=TN)時(shí)，有 式中，RB制動(dòng)電阻阻值，單位為 ； UPN直流母線上制動(dòng)起始電壓，一般為760V； IN電動(dòng)機(jī)的額定電流，單位為A。 當(dāng)需要制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于或小于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)電阻的

42、阻值減小或增大，因此，制動(dòng)電阻的選擇范圍為 （式中x為選擇系數(shù)）選擇系數(shù)0.82.5對(duì)應(yīng)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的2.50.8倍。如選x=0.8，制動(dòng)力矩為2.5倍額定力矩。l四、變頻器四、變頻器PWM控制原理控制原理4.1 電路組成電路組成4.1.1 主電路主電路整流電路、起動(dòng)保護(hù)、濾波電路、逆變電路整流電路、起動(dòng)保護(hù)、濾波電路、逆變電路 、指示電路、指示電路 、制動(dòng)單元制動(dòng)單元 、輸入端子、輸入端子、 輸出端子。輸出端子。 l4.1.2 逆變電路逆變電路l作用作用：將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電：將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電l圖中，圖中，VT1VT6，逆變管（等效為開關(guān)），在電路中，逆變管（等效為開

43、關(guān)），在電路中起開關(guān)作用，將直流電逆變?yōu)槿嗾医涣麟?。起開關(guān)作用，將直流電逆變?yōu)槿嗾医涣麟?。VD7VD12，續(xù)流二極管，當(dāng)電動(dòng)機(jī)有能源回饋時(shí)該二極管，續(xù)流二極管，當(dāng)電動(dòng)機(jī)有能源回饋時(shí)該二極管導(dǎo)通，保護(hù)開關(guān)管免受反向電壓而損壞。導(dǎo)通，保護(hù)開關(guān)管免受反向電壓而損壞。4.2 逆變?cè)砟孀冊(cè)硐旅娣治鲈鯓訉⒁粋€(gè)直流電下面分析怎樣將一個(gè)直流電變?yōu)檎也ǖ膯栴}。變?yōu)檎也ǖ膯栴}。4.2.1 采樣原理采樣原理PWM技術(shù)的理論基礎(chǔ)是采技術(shù)的理論基礎(chǔ)是采樣控制理論中的面積等效樣控制理論中的面積等效控制原理。即：控制原理。即：加在慣性加在慣性環(huán)節(jié)上的窄脈沖，盡管形環(huán)節(jié)上的窄脈沖，盡管形狀不同，只要面積相等，

44、狀不同，只要面積相等，其作用在慣性環(huán)節(jié)上的效其作用在慣性環(huán)節(jié)上的效果相同果相同（慣性環(huán)節(jié)就是電（慣性環(huán)節(jié)就是電感、電容）。感、電容）。4.2.2 脈寬調(diào)制波（脈寬調(diào)制波（PWM波）波）將一個(gè)正弦波電壓分為將一個(gè)正弦波電壓分為N等份，并把正弦等份，并把正弦曲線每一等份所包圍的面積都用一個(gè)與曲線每一等份所包圍的面積都用一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，脈其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，脈沖的寬度與正弦波的大小成正比，這樣沖的寬度與正弦波的大小成正比，這樣就得到寬度不等的脈沖列，簡(jiǎn)稱為就得到寬度不等的脈沖列，簡(jiǎn)稱為PWM波。波。 實(shí)際應(yīng)用中實(shí)際應(yīng)用中PWM波的形成方法為：波的形成方法為：通過載波

45、和調(diào)制波相比較，來通過載波和調(diào)制波相比較，來確定脈沖寬度和脈沖間隔。確定脈沖寬度和脈沖間隔。 調(diào)制波調(diào)制波ur： 所希望生成的等效所希望生成的等效正弦波正弦波 。 載波載波uc： 等腰三角波或鋸齒波。等腰三角波或鋸齒波。l1. PWM波的生成波的生成l 按照調(diào)制脈沖的極性按照調(diào)制脈沖的極性關(guān)系，關(guān)系，PWM逆變電路的逆變電路的控制方式分為：控制方式分為：l1）單極性控制）單極性控制: 任一時(shí)任一時(shí)刻載波與調(diào)制波的極性刻載波與調(diào)制波的極性相同，在任意半個(gè)周期相同，在任意半個(gè)周期PWM波單方向變化波單方向變化 ；正半周：正半周：ur uc時(shí)，有時(shí)，有脈沖；脈沖；ur uc時(shí)，無脈時(shí)，無脈沖。副半周

46、：沖。副半周： ur uc時(shí)，有脈沖；時(shí)，有脈沖；ur uc時(shí)，無脈沖。時(shí)，無脈沖。l2)雙極性控制：雙極性控制：載波雙方向變化載波雙方向變化，在任意半個(gè)周，在任意半個(gè)周期期SPWM波雙方波雙方向變化；向變化；lur uc時(shí)，正脈時(shí)，正脈沖；沖；lur uc時(shí)，負(fù)脈時(shí)，負(fù)脈沖沖3)三相逆變波形三相逆變波形加在加在6只逆變管上的信號(hào)都為開關(guān)信號(hào)，只逆變管上的信號(hào)都為開關(guān)信號(hào)，6只逆變管就相只逆變管就相當(dāng)于當(dāng)于6個(gè)開關(guān)，管子導(dǎo)通相當(dāng)于開關(guān)閉合，截止時(shí)相當(dāng)個(gè)開關(guān)，管子導(dǎo)通相當(dāng)于開關(guān)閉合，截止時(shí)相當(dāng)于開關(guān)斷開。于開關(guān)斷開。l五、欠壓與電磁干擾的維修五、欠壓與電磁干擾的維修n 5.1.1 l1. 缺相分

47、析缺相分析 在三相交流電路中，通過三相整流橋整流，得到直流母線上在三相交流電路中，通過三相整流橋整流，得到直流母線上515V的直流電壓。如果有一相斷路，電路變?yōu)閱蜗嗾鳎惆l(fā)生了缺相的直流電壓。如果有一相斷路，電路變?yōu)閱蜗嗾?，便發(fā)生了缺相故障。故障。n1）正常情況）正常情況n 當(dāng)變頻器正常工作時(shí)，直流母線上當(dāng)變頻器正常工作時(shí)，直流母線上的電壓的電壓 如圖所示，一個(gè)工頻周期如圖所示，一個(gè)工頻周期內(nèi)將有內(nèi)將有6個(gè)波頭，此時(shí)直流電壓個(gè)波頭，此時(shí)直流電壓 的最大值為的最大值為537V，平均值為平均值為515V，最小值最小值465V。對(duì)于一個(gè)。對(duì)于一個(gè)7.5KW的變的變頻器，其濾波電容容量一般為頻器，

48、其濾波電容容量一般為900 ，當(dāng)滿載運(yùn)行時(shí)，電壓降落，當(dāng)滿載運(yùn)行時(shí)，電壓降落大約為大約為40V，即，即n 平均電壓為平均電壓為500V左右。當(dāng)左右。當(dāng)n 濾波電容容量下降，滿載濾波電容容量下降，滿載n 時(shí)平均電壓會(huì)低于時(shí)平均電壓會(huì)低于500V。2）缺相情況）缺相情況 當(dāng)輸入缺相時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)只有當(dāng)輸入缺相時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)只有2個(gè)電壓波頭，且整流個(gè)電壓波頭，且整流電壓最低值為零。此時(shí)電壓最低值為零。此時(shí)電壓的平均值為電壓的平均值為342V，比正常，比正常情況低了情況低了170V。但當(dāng)空載時(shí)，因?yàn)橛袨V波電容，仍可。但當(dāng)空載時(shí)，因?yàn)橛袨V波電容，仍可使直流母線上電壓達(dá)到使直流母線上電壓達(dá)到500V以上。

49、當(dāng)以上。當(dāng) 變頻器一帶載，電壓隨變頻器一帶載，電壓隨 負(fù)載的增加迅速下降，當(dāng)負(fù)載的增加迅速下降，當(dāng) 頻率上升到十幾頻率上升到十幾Hz，電壓，電壓 下降到下降到400V以下。最好的以下。最好的 判斷方法是判斷方法是用電壓表測(cè)量用電壓表測(cè)量 開機(jī)時(shí)直流母線電壓的下開機(jī)時(shí)直流母線電壓的下 降情況。降情況。l2. 欠壓欠壓l欠壓是指直流母線上的電壓較低，當(dāng)?shù)陀诹俗冾l器的欠壓檢出值欠壓是指直流母線上的電壓較低，當(dāng)?shù)陀诹俗冾l器的欠壓檢出值，變頻器報(bào)欠壓。，變頻器報(bào)欠壓。l造成變頻器欠壓的原因有兩個(gè)方面：造成變頻器欠壓的原因有兩個(gè)方面：l1）380V交流電低于了正常值（低于交流電低于了正常值（低于360V）

50、，使變頻器的直流母），使變頻器的直流母線上的電壓下降。線上的電壓下降。l2）變頻器內(nèi)部電路問題，如變頻器內(nèi)部電路問題，如SL接觸器不能吸合，限流電阻造成直接觸器不能吸合，限流電阻造成直流母線電壓低；變頻器檢測(cè)電路故障，造成變頻器誤報(bào)等。流母線電壓低；變頻器檢測(cè)電路故障，造成變頻器誤報(bào)等。l不管是由什么原因造成的欠壓，都可以用不管是由什么原因造成的欠壓，都可以用測(cè)量直流母線電壓的方測(cè)量直流母線電壓的方法檢測(cè)出來。法檢測(cè)出來。l3.變頻器瞬間掉電欠壓保護(hù)變頻器瞬間掉電欠壓保護(hù)l在大型企業(yè)，當(dāng)有大型電器啟動(dòng)時(shí)，會(huì)造成電壓的瞬時(shí)下降，當(dāng)在大型企業(yè)，當(dāng)有大型電器啟動(dòng)時(shí)，會(huì)造成電壓的瞬時(shí)下降，當(dāng)電壓下降到

51、變頻器的欠壓保護(hù)值時(shí)，變頻器便停止輸出。電壓下降到變頻器的欠壓保護(hù)值時(shí)，變頻器便停止輸出。l遇此情況，設(shè)置瞬時(shí)停電再啟動(dòng)。遇此情況，設(shè)置瞬時(shí)停電再啟動(dòng)。l案例案例2森蘭變頻器，工作報(bào)欠壓。森蘭變頻器，工作報(bào)欠壓。l案例現(xiàn)象案例現(xiàn)象：一臺(tái)森蘭：一臺(tái)森蘭SB70G22、30KW變頻器，上電顯變頻器，上電顯示正常，但是加負(fù)載后顯示示正常，但是加負(fù)載后顯示“Er.dcL”直流母線欠壓故直流母線欠壓故障。障。 l案例檢查案例檢查：上電后測(cè)量直流母線電壓，正常。變頻器負(fù)：上電后測(cè)量直流母線電壓，正常。變頻器負(fù)載運(yùn)行，再測(cè)量直流母線電壓，發(fā)現(xiàn)隨著輸出頻率的上載運(yùn)行，再測(cè)量直流母線電壓，發(fā)現(xiàn)隨著輸出頻率的上升

52、，母線電壓下降到升，母線電壓下降到500V以下，判斷為整流電路故障以下，判斷為整流電路故障。l案例維修案例維修：用萬用表直流：用萬用表直流10 擋，測(cè)量擋，測(cè)量6只整流二極只整流二極管的正向?qū)娮?。?jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)該變頻器整流橋有一管的正向?qū)娮琛＝?jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)該變頻器整流橋有一路橋臂開路，更換新品后故障排除。路橋臂開路，更換新品后故障排除。 5.2 變頻器過熱故障的檢修變頻器過熱故障的檢修5.2.1 變頻器過熱原因變頻器過熱原因l5.2.2 排除方法排除方法l1. 環(huán)境溫度過高環(huán)境溫度過高l造成環(huán)境溫度高的原因有：造成環(huán)境溫度高的原因有：l1）夏天氣溫過高夏天氣溫過高 夏天環(huán)境溫度高于夏天環(huán)境

53、溫度高于40度時(shí)，造成變頻器的體度時(shí)，造成變頻器的體溫度更高，變頻器要降額使用。溫度更高，變頻器要降額使用。l2）安裝不合理安裝不合理 因?yàn)榘惭b不合理，造成變頻器散熱不良。因?yàn)榘惭b不合理，造成變頻器散熱不良。l2.變頻器風(fēng)扇壞、風(fēng)道堵塞變頻器風(fēng)扇壞、風(fēng)道堵塞l工作在灰塵、絮狀物較多的場(chǎng)合，如果變工作在灰塵、絮狀物較多的場(chǎng)合，如果變頻器沒有防塵措施，很容易造成風(fēng)道堵塞頻器沒有防塵措施，很容易造成風(fēng)道堵塞，散熱不良，極易造成模塊損壞。，散熱不良，極易造成模塊損壞。l散熱軸流風(fēng)機(jī)，工作有年限要求，當(dāng)風(fēng)機(jī)散熱軸流風(fēng)機(jī)，工作有年限要求，當(dāng)風(fēng)機(jī)的軸承干涸、風(fēng)葉堵塞、繞組損壞等，會(huì)的軸承干涸、風(fēng)葉堵塞、繞組

54、損壞等，會(huì)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢或停轉(zhuǎn)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢或停轉(zhuǎn)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢或停轉(zhuǎn)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢或停轉(zhuǎn)會(huì)使散熱器溫度迅速上升，如不馬上停機(jī)會(huì)使散熱器溫度迅速上升，如不馬上停機(jī)保護(hù)，會(huì)使模塊過熱損壞。保護(hù)，會(huì)使模塊過熱損壞。l5.2 電磁干擾故障的排除電磁干擾故障的排除l5.2.1 電磁干擾的三種途徑電磁干擾的三種途徑l 變頻器的干擾途徑為：傳導(dǎo)干擾、變頻器的干擾途徑為：傳導(dǎo)干擾、電磁波輻射干擾和磁場(chǎng)耦合干擾。電磁波輻射干擾和磁場(chǎng)耦合干擾。l1.傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾l是整流電源電流的不連續(xù)性造成的。他是沿著電源線傳是整流電源電流的不連續(xù)性造成的。他是沿著電源線傳播，凡是接到該電源上的電器，都要受到干擾。播，凡是接到該電

55、源上的電器，都要受到干擾。l2. 電磁波輻射干擾電磁波輻射干擾l是因?yàn)樽冾l器輸出端是因?yàn)樽冾l器輸出端PWM波輻射造成的。是無線傳播波輻射造成的。是無線傳播，當(dāng)信號(hào)線離干擾線較近時(shí)會(huì)受到干擾當(dāng)信號(hào)線離干擾線較近時(shí)會(huì)受到干擾。l3.磁場(chǎng)耦合干擾磁場(chǎng)耦合干擾l是電流流動(dòng)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生是電流流動(dòng)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生l的磁場(chǎng)形成的干擾。的磁場(chǎng)形成的干擾。干擾距干擾距l(xiāng)離較近。離較近。l5.2.2 受干擾的原因受干擾的原因l變頻器受到電磁變頻器受到電磁 干擾的主要原因是變頻器的屏蔽不良。干擾的主要原因是變頻器的屏蔽不良。一是：一是：電電源線屏蔽不良，源線屏蔽不良，PWM波輻射嚴(yán)重；波輻射嚴(yán)重；l二是：二是：控制

56、設(shè)備、信號(hào)線屏蔽不良，感應(yīng)進(jìn)了干擾信號(hào)；控制設(shè)備、信號(hào)線屏蔽不良，感應(yīng)進(jìn)了干擾信號(hào)；l三是：三是：沒有合理的接地，信號(hào)屏蔽線接地、變頻器外殼接地、電沒有合理的接地，信號(hào)屏蔽線接地、變頻器外殼接地、電動(dòng)機(jī)外殼接地等。動(dòng)機(jī)外殼接地等。l四是：四是：工頻電源的干擾諧波傳入了控制設(shè)備。變頻器的輸入端沒工頻電源的干擾諧波傳入了控制設(shè)備。變頻器的輸入端沒有安裝電抗器、有安裝電抗器、EMC電磁濾波器，信號(hào)電源和變頻器用同一電源電磁濾波器，信號(hào)電源和變頻器用同一電源。從發(fā)生的電磁干擾案例分析，問題主要出現(xiàn)在上述四個(gè)方面。從發(fā)生的電磁干擾案例分析，問題主要出現(xiàn)在上述四個(gè)方面。l當(dāng)判斷變頻器為電磁干擾，首先檢查變

57、頻器的接地情況，信號(hào)線當(dāng)判斷變頻器為電磁干擾，首先檢查變頻器的接地情況，信號(hào)線的屏蔽情況和走向，電源線是否進(jìn)行了屏蔽，是否套入共軛磁環(huán)的屏蔽情況和走向，電源線是否進(jìn)行了屏蔽，是否套入共軛磁環(huán)，是否接入濾波器等?？捎檬静ㄆ鬟M(jìn)行控制信號(hào)的觀察，從而發(fā)，是否接入濾波器等?？捎檬静ㄆ鬟M(jìn)行控制信號(hào)的觀察，從而發(fā)現(xiàn)干擾途徑?，F(xiàn)干擾途徑。 l5.2.4 消除干擾的方法消除干擾的方法l1.進(jìn)行良好屏蔽進(jìn)行良好屏蔽l2.分區(qū)安裝分區(qū)安裝l5.2.5 故障案例分析故障案例分析l案例案例1： 電磁干擾引起紡織機(jī)不能正常工作電磁干擾引起紡織機(jī)不能正常工作l1.案例現(xiàn)象案例現(xiàn)象：一臺(tái)新改裝的紡織機(jī)，用：一臺(tái)新改裝的紡織

58、機(jī)，用3.7KW的變頻器拖動(dòng)一臺(tái)的變頻器拖動(dòng)一臺(tái)4KW電動(dòng)機(jī)。調(diào)試后設(shè)備投入試運(yùn)行。工作幾個(gè)小時(shí)后電動(dòng)機(jī)不電動(dòng)機(jī)。調(diào)試后設(shè)備投入試運(yùn)行。工作幾個(gè)小時(shí)后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，變頻器有頻率顯示，也不報(bào)故障保護(hù)。用戶認(rèn)為是變頻器有轉(zhuǎn)，變頻器有頻率顯示，也不報(bào)故障保護(hù)。用戶認(rèn)為是變頻器有問題，要求更換一臺(tái)新機(jī)，后來廠家更換了新機(jī)故障依然如此。問題，要求更換一臺(tái)新機(jī)，后來廠家更換了新機(jī)故障依然如此。l2.案例分析案例分析：由于更換了新機(jī)，排除了變頻器本身的故障。在檢查：由于更換了新機(jī)，排除了變頻器本身的故障。在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，按正轉(zhuǎn)按鈕起動(dòng)變頻器運(yùn)行時(shí)，變頻器面板的正轉(zhuǎn)和反時(shí)發(fā)現(xiàn)，按正轉(zhuǎn)按鈕起動(dòng)變頻器運(yùn)行時(shí)，變頻器面

59、板的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指示燈都亮，也就是說變頻器正轉(zhuǎn)指令和反轉(zhuǎn)指令都啟用了，轉(zhuǎn)指示燈都亮，也就是說變頻器正轉(zhuǎn)指令和反轉(zhuǎn)指令都啟用了，難怪電動(dòng)機(jī)不運(yùn)行。在檢查中發(fā)現(xiàn)變頻器沒有采取有效的防電磁難怪電動(dòng)機(jī)不運(yùn)行。在檢查中發(fā)現(xiàn)變頻器沒有采取有效的防電磁干擾措施，判斷該故障為電磁干擾所致。干擾措施，判斷該故障為電磁干擾所致。l3.處理方法處理方法：在變頻器輸入輸出電源線上套上磁環(huán)，把所有控制線：在變頻器輸入輸出電源線上套上磁環(huán)，把所有控制線更換成屏蔽線，同時(shí)降低了變頻器載波頻率。通過上述處理，故更換成屏蔽線，同時(shí)降低了變頻器載波頻率。通過上述處理，故障排除。障排除。l案例案例2：電磁干擾引起注塑機(jī)不能正常工作：

60、電磁干擾引起注塑機(jī)不能正常工作l1.案例現(xiàn)象案例現(xiàn)象：一臺(tái)：一臺(tái)18.5KW注塑機(jī)做節(jié)能改造，變頻器注塑機(jī)做節(jié)能改造，變頻器在現(xiàn)場(chǎng)安裝并設(shè)置好參數(shù)后，變頻器起動(dòng)調(diào)試。注塑機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)安裝并設(shè)置好參數(shù)后，變頻器起動(dòng)調(diào)試。注塑機(jī)的電動(dòng)機(jī)、注塑機(jī)上的比例流量、比例壓力信號(hào)等都能的電動(dòng)機(jī)、注塑機(jī)上的比例流量、比例壓力信號(hào)等都能正常反饋到變頻器，但發(fā)現(xiàn)注塑機(jī)各項(xiàng)動(dòng)作反映很慢，正常反饋到變頻器，但發(fā)現(xiàn)注塑機(jī)各項(xiàng)動(dòng)作反映很慢，尤其是在射膠時(shí)電磁閥開度很小，射出的塑膠達(dá)不到要尤其是在射膠時(shí)電磁閥開度很小，射出的塑膠達(dá)不到要求，出現(xiàn)廢品。求，出現(xiàn)廢品。l2.案例分析案例分析：開始以為是變頻器參數(shù)設(shè)置的不對(duì)，通過：開