ABB變頻器工作原理

1、. 何林濤何林濤 什么是變頻器？變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。利用電力半導(dǎo)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。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

2、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變頻器的分類按變換的環(huán)節(jié)分類：按變換的環(huán)節(jié)分類：（1）交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。（2）可分為交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器按直流電源性質(zhì)分類（1）電壓型變頻器 電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負(fù)載電壓變化較大的場合。（2

3、）電流型變頻器 電流型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場合。變頻器的分類按主電路工作方法分類：電壓型變頻器、電流型變頻器按主電路工作方法分類：電壓型變頻器、電流型變頻器按照工作原理分類：可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等按照開關(guān)方式分類：可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器按照用途分類：可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單

4、相變頻器和三相變頻器等。此外，變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類，按控制方式分類，按主開關(guān)元器件分類，按輸入電壓高低分類。變頻器的接地：變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度抑制噪聲的重要手段。變頻器接地時應(yīng)：變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度抑制噪聲的重要手段。變頻器接地時應(yīng)注意以下幾個問題注意以下幾個問題: (1)接地端E(G)的接地電阻應(yīng)小于4且越小越好。 (2)接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于2.52.長度應(yīng)控制在20m以內(nèi)，接地必須牢固。 (3)變頻器的接地裝置必須與動力設(shè)備的接地裝置分開不能共用。 (4)變頻器信號輸人線的屏蔽層應(yīng)接至E(G)上。 (5)變頻器與控制柜之間的接地應(yīng)聯(lián)通.如果安裝有

5、困難，可以用銅芯導(dǎo)線跨接。變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢：降低電力線路電壓波動 在電機(jī)工頻啟動時電流劇增的同時電壓也會大幅度波動電壓下降的幅、度將取決于啟動電機(jī)的功率大小和配電網(wǎng)的容量電壓下降將會導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常如PC 機(jī)傳感器接近開關(guān)和接觸器等均會動作出錯而采用變頻調(diào)速后由于能在零頻零壓時逐步啟動則能最大程度上消除電壓下降變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢： 控制電機(jī)的啟動電流 當(dāng)電機(jī)通過工頻直接啟動時它將會產(chǎn)生7 到8 倍的電機(jī)額定電流這個、電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量從而降低電機(jī)的壽、命而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓啟動(當(dāng)然可以適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升) 一旦頻率和電壓的關(guān)系建

6、立變頻器就可以按照V/F 或矢量控制方式帶動負(fù)載進(jìn)行工作使用變頻調(diào)速能充分降低啟動電流提高繞組承受力用戶最直接的好處就是電機(jī)的維護(hù)成本將進(jìn)一步降低電機(jī)的壽命則相應(yīng)增加變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢： 可控的加速功能 變頻調(diào)速能在零速啟動并按照用戶的需要進(jìn)行光滑地加速而且其加速、曲線也可以選擇(直線加速S 形加速或者自動加速) 而通過工頻啟動時對電機(jī)或相連的機(jī)械部分軸或齒輪都會產(chǎn)生劇烈的振動這種振動將進(jìn)一步加劇機(jī)械磨損和損耗降低機(jī)械部件和電機(jī)的壽命另外變頻啟動還能應(yīng)用在類似灌裝線上以防止瓶子倒翻或損壞變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢： 啟動時需要的功率更低 電機(jī)功率與電流和電壓的乘積成正比, 那么通過工頻直接啟動的電機(jī)消

7、耗的功率將大大高于變頻啟動所需要的功率在一些工況下其配電系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了最高極限其直接工頻啟動電機(jī)所產(chǎn)生的電涌就會對同網(wǎng)上的其他用戶產(chǎn)生嚴(yán)重的影響, 從而將受到電網(wǎng)運(yùn)行商的警告, 甚至罰款如果采用變頻器進(jìn)行電機(jī)起停, 就不會產(chǎn)生類似的問題變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢： 可調(diào)的運(yùn)行速度 運(yùn)用變頻調(diào)速能優(yōu)化工藝過程 并能根據(jù)工藝過程迅速改變 還能通過遠(yuǎn)控PLC 或其他控制器來實現(xiàn)速度變化可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限 通過變頻調(diào)速后能夠設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩極限來保護(hù)機(jī)械不致?lián)p壞從而保證工藝過程的連續(xù)性和產(chǎn)品的可*性目前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào)甚至轉(zhuǎn)矩的控制精度都能達(dá)到35 左右在工頻狀態(tài)下電機(jī)只能通過檢測電流值或熱保護(hù)來進(jìn)行

8、控制而無法像在變頻控制一樣設(shè)置精確的轉(zhuǎn)矩值來動作 變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢：受控的停止方式 如同可控的加速一樣, 在變頻調(diào)速中, 停止方式可以受控并且有不同的停止方式可以選擇(減速停車自由停車減速停車直流制動)同樣它能減少對機(jī)械部件和電機(jī)的沖擊從而使整個系統(tǒng)更加可*壽命也會相應(yīng)增加 變頻器的特點(diǎn)及優(yōu)勢：節(jié)能 離心風(fēng)機(jī)或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗這在十幾年的工程經(jīng)驗中已經(jīng)得到體現(xiàn)由于最終的能耗是與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成立方比 所以采用變頻后投資回報就更快廠家也樂意接受 可逆運(yùn)行控制 在變頻器控制中要實現(xiàn)可逆運(yùn)行控制無須額外的可逆控制裝置只需要改變輸出電壓的相序即可這樣就能降低維護(hù)成本和節(jié)省安裝空間 減

9、少機(jī)械傳動部件 由于目前矢量控制變頻器加上同步電機(jī)就能實現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出,從而節(jié)省齒輪箱等機(jī)械傳動部件,最終構(gòu)成直接變頻傳動系統(tǒng)從而就能降低成本和空間, 提高穩(wěn)定性.變頻器的組成.變頻器接線圖.變頻器接線圖.數(shù)字輸入端子的配置方式接線.。.標(biāo)準(zhǔn)宏.ACS510ACS510系列變頻系列變頻器應(yīng)用宏有：器應(yīng)用宏有：ABBABB標(biāo)準(zhǔn)宏（默認(rèn)）、標(biāo)準(zhǔn)宏（默認(rèn)）、3-3-線宏、交變宏、線宏、交變宏、電動電位器宏、電動電位器宏、手動手動/ /自動宏、自動宏、PIDPID控制宏、控制宏、PFCPFC控制宏、控制宏、SPFCSPFC控控制宏。制宏。具體選用何種宏，具體選用何種宏，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際使

10、用、滿足工藝使用、滿足工藝流程進(jìn)行正確選流程進(jìn)行正確選擇擇制動電阻制動電阻，是波紋電阻的一種，主要用于變頻器控制電機(jī)快速停車的機(jī)械系統(tǒng)中，幫助電機(jī)將其因快速停車所產(chǎn)生的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能故障診斷診斷顯示：傳動單元檢測到異常事件，使用下列方式進(jìn)行顯示：1、傳動單元柜體上的綠色或紅色LED指示燈。2、控制盤上的LED指示燈（如裝有控制盤）3、控制盤顯示屏4、故障字和報警字（參數(shù)03050309）.故障字和報警字各位的定義。5、顯示形式取決于事件的嚴(yán)重程度。用戶可以定義事件的嚴(yán)重程度，使傳動根據(jù)事件的嚴(yán)重程度做出不同的反應(yīng)：A:忽略該事件信息B：報告該事件信息C:報告故障信息故障診斷紅燈亮-故障 傳

11、動監(jiān)測到一個嚴(yán)重的問題或者故障后，可能會作出下列反應(yīng)：A:點(diǎn)亮傳動單元上的紅色LED指示燈（LED亮或閃爍）。B:在故障字參數(shù)0305到0307里設(shè)置對應(yīng)位。C:控制盤顯示故障代碼。D:電機(jī)停止（如果正在運(yùn)行）控制盤上的故障代碼顯示是暫時的，按下列任何一鍵可清除故障信息：MENU菜單，ENTER進(jìn)入，UP上或DOWN下。如果故障依然存在，故障信息會在幾秒鐘后再次出現(xiàn)。故障診斷綠燈閃爍報警：不太嚴(yán)重的錯誤，稱為報警，診斷顯示是建議性的。出現(xiàn)不太嚴(yán)重的錯誤時，傳動單元通常用下列方式報告發(fā)現(xiàn)異常： A:傳動單元上綠LED指示燈閃爍（不適用于來自于控制盤操作錯誤引起的報警） B:報警字參數(shù)（0308或

12、0309）的相應(yīng)位。 C:利用控制盤查看報警代碼和信息。幾秒鐘后報警信號會從控制盤上消失。但是只要報警情況存在，報警信息將周期性的返回到控制盤上。故障排除：推薦的糾正方法為： A:使用下面故障列表找出問題的主要原因。 B:傳動復(fù)位。常見故障OVERCURRENT:過流 輸出電流過大。檢查和排除：1、電機(jī)過載2、加速時間過短3、電機(jī)故障，電機(jī)電纜故障或接線錯誤 DC OVERVOLT: 直流過壓中間回路DC電壓過高。檢查和排除：1、輸入側(cè)的供電電源發(fā)生靜態(tài)或瞬間過電壓。2、減速時間過短3、制動斬波器選型太小（如果有）。4、確認(rèn)過電壓控制器處于正常工作狀態(tài) DEV OVERTEMP 過溫,散熱器過

13、溫。溫度達(dá)到或超過極限值。R1R4：115，R5/R6:125檢查和排除：1、風(fēng)扇故障。2、空氣流通受阻。3、散熱器積塵。4、環(huán)境溫度過高。5、電機(jī)負(fù)載過大。SHORT CIRC 短路 短路故障。檢查和排除：1、電機(jī)電纜或電機(jī)短路。2、供電電源擾動。 DC UNDERVOLT 直流欠壓中間回路DC電壓不足。檢查和排除：1、供電電源缺相。2、熔斷器熔斷。3、主電源欠壓。AI1 LOSS AI1丟失模擬輸入1丟失。模擬輸入值小于參數(shù)3021AI1FLT LIMIT （AI故障極限）的值。檢查和排除：1、模擬輸入信號源及其接線。2、參數(shù)3021AIFLT LIMIT（AI故障極限）的設(shè)置，并且檢查3

14、001 AI小于MIN FUNCTION（AI故障功能） AI2 LOSS AI2丟失模擬輸入2丟失。模擬輸入值小于參數(shù)3022 AI2 FLT LIMIT（AI故障極限）的值。檢查和排除。1、模擬輸入信號源及其接線。2、參數(shù)3022 AI2 FLT LIMIT （AI故障極限）的設(shè)置，并檢查3001 AI小于MIN FUNCTION（AI故障功能）。常見故障MOT TEMP 電機(jī)過溫電機(jī)過熱，基于傳動的估算或溫度反饋信號。1、檢查電機(jī)是否過載。2、調(diào)整用于估算的參數(shù)（30053009）.3、檢查溫度傳感器和參數(shù)組35中的參數(shù)設(shè)置。 PANEL LOSS 控制盤丟失控制通訊盤丟失，并且：1、傳

15、動處于本地控制（控制盤顯示LOC，本地），或2、傳動處于遠(yuǎn)程控制模式（REM，遠(yuǎn)程），且起/停/方向/給定信號值來自控制盤。檢查：1、通訊鏈路和接線。2、參數(shù)3002 PANEL COMM EEROR （控制盤丟失故障）。3、參數(shù)組10的參數(shù)：控制命令輸入和參數(shù)11給定選擇（傳動單元運(yùn)行于REM（遠(yuǎn)程）模式）。 MOTOR STALL 電機(jī)堵轉(zhuǎn)電機(jī)或工藝堵轉(zhuǎn)。電機(jī)運(yùn)行于堵轉(zhuǎn)區(qū)。檢查以下各項：1、過載。2、電機(jī)功率不夠。3、參數(shù)30103012.OVERCURRENT:過流。輸出電流過大。檢查和排除：1.電機(jī)過載2.加速時間過短（參數(shù)2202 ACCELER TIME 1(加速時間1)和2205 ACCELER TIME 2(加速時間2)）。3.電機(jī)故障，電機(jī)電纜故障或接線錯誤常見故障DC OVERVOLT：直流過壓。中間回路DC電壓過高。檢查和排除：1.輸入供電電源發(fā)生靜態(tài)或瞬態(tài)過壓。2.減速時間過短（參數(shù)2203 D