變頻器應(yīng)用技術(shù)

變頻器應(yīng)用及維修技術(shù)分享

2023/2/6第一章變頻器的基礎(chǔ)知識(shí)

通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓和頻率可調(diào)的交流電的裝置稱作‘變頻器’。把直流電（DC)變換為交流電（AC)的裝置稱為逆變器。1變頻器的概念2023/2/6富士變頻器匯川變頻器2023/2/6臺(tái)達(dá)變頻器一.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本原理2023/2/6(1).結(jié)構(gòu)定子定子繞組、鐵芯、機(jī)座繞線式:三相轉(zhuǎn)子繞組可串電阻鼠籠式轉(zhuǎn)子當(dāng)三相對(duì)稱的電流流入三相定子繞組后，電動(dòng)機(jī)內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).

方向:相序決定

大小:電流決定2023/2/6（亦稱同步轉(zhuǎn)速）(2).旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng):

f1=50P

12

34

工頻

n0

=300015001000750

轉(zhuǎn)速:例如2023/2/6(3).異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)

通入三相電源→產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)→轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁場(chǎng)→產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中→產(chǎn)生電磁力→對(duì)軸心產(chǎn)生二個(gè)方向相反、大小相等的電磁轉(zhuǎn)矩→轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)2023/2/6轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的原因(4).轉(zhuǎn)速（1）.改變極對(duì)數(shù)P調(diào)速電機(jī)（2）.改變轉(zhuǎn)差率S

滑差電機(jī)（3）.改變頻率f1

變頻調(diào)速(5)

.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法（亦稱異步轉(zhuǎn)速）2023/2/6(6).異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速(實(shí)際應(yīng)用)輸出0-380V等效正弦波實(shí)際PWM波輸入正弦波380V三相50Hz三相0-50(200)Hz2023/2/6專為滿足變頻器調(diào)速需要而設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)：（1）磁飽和程度較低，鐵芯齒槽深（2）繞組漏阻抗低（3）提高了電機(jī)熱容量和絕緣等級(jí)（4）另外設(shè)置了冷卻風(fēng)機(jī)專用電動(dòng)機(jī)所具有的優(yōu)點(diǎn)：（1）具有很好的轉(zhuǎn)矩特性（2）解決了低速散熱和高速動(dòng)態(tài)平衡及軸承承受能力（3）允許在基頻的基礎(chǔ)上作較大范圍的變化(7).變頻器專用電動(dòng)機(jī)2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/6二變頻器的基本結(jié)構(gòu)

所有變頻器其基本結(jié)構(gòu)相同，但具體電路各有差異。2023/2/6A.主電路(主回路)

①整流電路:將三相交流電變成脈動(dòng)直流電②濾波電路:使脈動(dòng)直流電成為較平滑的直流電電容器電壓型變頻器電感器電流型變頻器③限流電路:限止剛接通電源時(shí)的充電電流，以保護(hù)整流二極管④制動(dòng)電路:吸收泵生電壓和增大電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩⑤逆變電路:在驅(qū)動(dòng)電路的控制，將直流電變成交流電濾波元件2023/2/6整流電路逆變電路制動(dòng)電路緩沖電路變頻器主電路2023/2/6整流模塊主要參數(shù)①耐壓1600V(1200V)②電流根據(jù)實(shí)際需要2023/2/6部分功率模塊、IPM、電力半導(dǎo)體器件及驅(qū)動(dòng)電路GTR、電力MOSFET和IGBT等器件2023/2/6二單元IGBT逆變模塊:2023/2/66單元IGBT逆變模塊富士6M系列模塊與7M系列的區(qū)別是：6M模塊不帶制動(dòng)IGBT，而7M系列模塊內(nèi)部有制動(dòng)IGBT。如6MBI100S-120-02，7MBR50SA0602023/2/6B.控制電路

①保護(hù)電路:由取樣、放大、處理三部分電路組成。②驅(qū)動(dòng)電路:把CPU送出的PWM信號(hào)進(jìn)行電壓和功。

率放大，控制逆變電路中六個(gè)開(kāi)關(guān)器件。③I/O電路:處理變頻器對(duì)外輸入和輸出相關(guān)信號(hào)的

電路。④操作面板:一是用于顯示，另外作為操作鍵盤⑤CPU:

變頻器的核心電路，按照相關(guān)信號(hào)控制變頻器的工作。⑥開(kāi)關(guān)電源:向控制電路提供所需的直流工作電壓。2023/2/6C.變頻器輸出頻率的幾種控制方法①操作面板控制②電壓控制0-5V(0-10V、0-15V)③電流控制4-20mA(0-20mA)④通訊控制通過(guò)通訊接口⑤脈沖控制2023/2/6日立變頻器接線圖1.變頻器的選擇

U/f

控制方式一般性能的調(diào)速矢量直接轉(zhuǎn)矩高性能的調(diào)速風(fēng)機(jī)水泵型伺服型高壓型專用設(shè)備型2023/2/6第二章變頻器的應(yīng)用通用變頻器專用變頻器2023/2/62.變頻器容量的選擇①一拖一：一般與電動(dòng)機(jī)的功率相同以下情況需要高一檔次:六極八極電機(jī)，加減速時(shí)間較短，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大。

同時(shí)啟動(dòng)同時(shí)停止不同時(shí)啟動(dòng)不同時(shí)停止②一拖幾2023/2/63.變頻器常用參數(shù)的設(shè)置

1無(wú)特殊要求默認(rèn)“出廠設(shè)置”，有要求的按要求重新設(shè)置

2主要功能參數(shù)

(1)基本頻率—電動(dòng)機(jī)電源的額定頻率

(2)基本電壓—電動(dòng)電源的額定電壓

(3)最高頻率—指給定信號(hào)為最大值時(shí)變頻器的輸出頻率

(4)上、下限頻率—變頻器的輸出頻率被限制在這兩個(gè)頻率之間2023/2/6(5)最高頻率電壓—最高頻率輸出時(shí)對(duì)應(yīng)輸出的電壓點(diǎn)動(dòng)頻率—調(diào)試點(diǎn)動(dòng)時(shí)的輸出頻率，一般較低加速時(shí)間—指變頻器啟動(dòng)到輸出最高頻率所需的時(shí)間

2023/2/6

(8)減速時(shí)間—變頻器從最高頻率下降到零頻率需的時(shí)間

(9)上升，下降方式：線性方式

S型方式(反)

半S型方式(反)2023/2/6

正常(停止)—停止時(shí)輸出頻率逐漸下降自由滑行—停止時(shí)變頻器停止輸出

離線：輸入相關(guān)電機(jī)參數(shù)在線：可以隨溫度變化而自動(dòng)修正參數(shù)，使運(yùn)行保持穩(wěn)定(10)停止方式(11)自整定2023/2/6第三章.變頻器的實(shí)際應(yīng)用

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)—恒量控制

1.恒壓供水系統(tǒng)

所謂恒壓供水系統(tǒng)是指不管用水量如何變化水管的供水壓力始終保持設(shè)定值。變頻調(diào)速系統(tǒng)2023/2/6

XE=XD-XF

通過(guò)PID調(diào)節(jié)

XE>0XG上升f上升

XE<0XG下降f下降

XE=0XG=Cf

不變恒壓控制的過(guò)程當(dāng)用水量Q0上升→XF下降→XE=X0-XF>0，經(jīng)PID調(diào)節(jié)，XG上升→f上升→供水量Qi上升→XF上升，直至XE=XD-XF=0，水壓回升到設(shè)定值恒壓供水，此時(shí)，XG、f

、Qi

保持不變。2023/2/6

當(dāng)用水量Q0下降→XF上升→XE=XD-XF<0，經(jīng)PID調(diào)節(jié)，XG下降→f下降→供水量Qi下降→XF下降，直至XE=X0-XF=0，水壓回升到設(shè)定值恒壓供水，此時(shí)，XG，f

，Qi

保持不變。

可見(jiàn)，供水系統(tǒng)在任何情況下，經(jīng)過(guò)恒壓供水系統(tǒng)，其水壓始終恒定在設(shè)定狀態(tài)。2023/2/62.變頻器的參數(shù)預(yù)置最高頻率上限頻率下限頻率啟動(dòng)頻率加減速時(shí)間

PID參數(shù)2023/2/6第四章變頻器的維修

1.修理的基本條件①修理人員必須掌握了解變頻器基本工作原理，熟悉基本結(jié)構(gòu)，掌握常見(jiàn)電路的原理作用；思路敏捷，動(dòng)手能力強(qiáng)，堅(jiān)韌的個(gè)性。②基本工具：指針式萬(wàn)用表、直流穩(wěn)壓電源、示波器、信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、自制工具，電機(jī)等。2023/2/62.修理的通常方法①逐步縮小法：通過(guò)故障報(bào)警信息及現(xiàn)象分析、檢測(cè)將故障范圍逐步縮小，直至故障點(diǎn)。②順藤摸瓜法：按電路電信號(hào)傳輸?shù)耐緩竭M(jìn)行檢測(cè)，判斷故障所在。2023/2/6

好轉(zhuǎn)第②一步壞轉(zhuǎn)第③步②通電檢測(cè)，初查故障問(wèn)題③拆卸清洗（年久要檢測(cè)530V的濾波電容并更換所有驅(qū)動(dòng)電源小電解電容）④故障診斷⑤故障處理，更換器件原則：盡量相同正常轉(zhuǎn)⑦一步存在問(wèn)題回第④步⑦填寫(xiě)修理記錄

①靜態(tài)檢測(cè)功率模塊⑥試運(yùn)行3.修理的步驟2023/2/64.變頻器常見(jiàn)故障分析與處理①整流模塊的損壞損壞的四大原因：過(guò)流、過(guò)壓、高溫、老化2023/2/6過(guò)流（1）限流電路繼電器觸點(diǎn)燒結(jié)在一起（可控硅損壞短路）（2）濾波電容損壞短路；控制電路異常，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（3）制動(dòng)電路開(kāi)關(guān)管損壞短路（4）逆變電路損壞，一個(gè)橋臂短路（5）負(fù)載過(guò)載：

Ⅰ.負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大

Ⅱ.電動(dòng)機(jī)損壞過(guò)流2023/2/6過(guò)壓1制動(dòng)電路損壞不工作：開(kāi)關(guān)管損壞開(kāi)路控制電路不發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào)2減速時(shí)間過(guò)短，又未裝設(shè)制動(dòng)電路3電源串入高壓

高溫1冷卻風(fēng)扇未工作或是風(fēng)量不足2散熱板進(jìn)風(fēng)受阻3現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度偏高2023/2/6②.逆變模塊的損壞過(guò)流

(1)驅(qū)動(dòng)電路故障引起逆變模塊損壞

(2)主電路由于油污粉塵污染受潮損壞

(3)過(guò)負(fù)載高溫、過(guò)壓等原因同整流電路

2023/2/6變頻器外殼不拆開(kāi)，用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檔對(duì)變頻器進(jìn)行初步檢測(cè)：整流電路的檢測(cè)

用黑筆表筆靠著變頻器的P端，用紅表筆分別測(cè)R

S

T進(jìn)線端，所測(cè)數(shù)值相同，如有不同，則有故障；紅表筆靠著N端，黑表筆分別測(cè)R

S

T進(jìn)線端，所測(cè)數(shù)值相同，如有不同則有故障。5.初步靜態(tài)(不拆機(jī)不通電)檢2023/2/6逆變電路的檢測(cè)用黑筆表筆靠著變頻器的P端，用紅表筆分別測(cè)U

V

W出線端，所測(cè)數(shù)值相同，如有不同，則有故障；紅表筆靠著N端，黑表筆分別測(cè)U

V

W進(jìn)線端，所測(cè)數(shù)值相同，如有不同則有故障。2023/2/6通電后根據(jù)變頻器顯示屏的顯示的故障代碼進(jìn)行檢修，一般有：通電沒(méi)顯示通電有顯示有報(bào)警代碼通電有顯示沒(méi)報(bào)警代碼經(jīng)整流及逆變部分的檢測(cè)正常后可通電進(jìn)行檢查。6.動(dòng)態(tài)(通電)檢查2023/2/6故障多為開(kāi)關(guān)電源電路出故障通電沒(méi)顯示《康沃CVF-G-5.5kW變頻器》開(kāi)關(guān)電源電路圖2023/2/6

R40、R41、LED組成上電啟動(dòng)電路，為振蕩芯片U1-3844B提供上電時(shí)的起振電流。在電路起振工作后，由自供電繞組、D13、D14、C30構(gòu)成的整流濾波電路為U1提供工作電源。自供電繞組、D13、C31整流濾波電路輸出的電壓，同時(shí)也作為反饋電壓信號(hào)輸入到U1的2腳，由內(nèi)部誤差放大器與基準(zhǔn)電壓比較，輸出控制電壓控制內(nèi)部PWM波發(fā)生器，改變U1的6腳輸出脈沖的占空比，從而控制開(kāi)關(guān)管K2225的導(dǎo)通與截止時(shí)間，維持次級(jí)繞組輸出電壓的穩(wěn)定。自供電繞組、D13、D14、C30、C31既是U1的供電電源，同時(shí)構(gòu)成了穩(wěn)壓電路，將因電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變動(dòng)引起的次級(jí)繞組輸出電壓的變化，反饋到U1的2腳，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。

U1的4腳外接振蕩電路的定時(shí)元件提供充、放電能量，4腳R、C元件與內(nèi)部電路配合，在4腳產(chǎn)生鋸齒波振蕩脈沖，該脈沖送入內(nèi)部PWM波形成電路。

開(kāi)關(guān)變壓器BT的初級(jí)繞組與開(kāi)關(guān)管串接，由開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，將直流供電能量經(jīng)BT繞組轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔兡芰浚姶拍芰浚?，再耦合到次?jí)電路。與主繞組相并聯(lián)的D15、C32、R39等元件，提供開(kāi)關(guān)管截止時(shí)主繞組感生反向電流的泄放通路，抑制了反向電壓的峰值，并加快了開(kāi)關(guān)管的截止速度，同時(shí)也避免了開(kāi)關(guān)管承受過(guò)高反壓而損壞，具有一定保護(hù)作用；開(kāi)關(guān)管源極串聯(lián)的電流采樣電路R37，將流過(guò)主繞組和開(kāi)關(guān)管的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，輸入到U1的3腳，當(dāng)開(kāi)關(guān)管流過(guò)異常電流時(shí)，R37上電壓降上升，U1的3腳內(nèi)部電流信號(hào)處理電路，輸出控制信號(hào)，或改變6腳脈沖信號(hào)的占空比，使開(kāi)關(guān)管截止時(shí)間變長(zhǎng)，以降低的輸出電流。《康沃CVF-G-5.5kW變頻器》開(kāi)關(guān)電源電路原理2023/2/6在有過(guò)流狀況發(fā)生但R36上電壓降在1V以下時(shí)，內(nèi)部電流信號(hào)處理電路輸入信號(hào)，控制6腳輸出信號(hào)的占空比，實(shí)施限流控制。而當(dāng)過(guò)流嚴(yán)重使R36上電壓上升為1V以上時(shí)，內(nèi)部電流信號(hào)處理電路使U1停振，以實(shí)施過(guò)流保護(hù)。當(dāng)聽(tīng)到開(kāi)關(guān)電源發(fā)出“打嗝”聲，處于時(shí)振時(shí)停狀態(tài)下，說(shuō)明負(fù)載電路有嚴(yán)重過(guò)流情況發(fā)生，處于過(guò)流停振保護(hù)的臨界點(diǎn)上。“打嗝”現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是電路本身實(shí)施的保護(hù)動(dòng)作。次級(jí)繞組輸出電壓經(jīng)D9、C25整流濾波成+8V直流電源，送入CPU主板，再經(jīng)后級(jí)電路穩(wěn)壓成+5V，供CPU電路；次級(jí)繞組輸出電壓經(jīng)D6、C20整流濾波成24V直流電源，供充電繼電器MC的線圈供電，變頻器上電時(shí)，先由充電電阻給直流電路的儲(chǔ)能電容器充電，CPU再輸出一個(gè)MC閉合指令（由CON1端子的29腳進(jìn)入），MC閉合，將充電電阻短接。24V電源還作為兩只散熱風(fēng)扇的供電電源，兩只散熱風(fēng)扇由三極管T2、T3驅(qū)動(dòng)，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)指令也由CPU以端子CON1的27腳輸入，控制T2、T3的導(dǎo)通與截止。另有兩組D10、C27和D8、C23等整流濾波電源，分別輸出+18V和-18V兩路供電，送入CPU主板，再由后級(jí)穩(wěn)壓電路處理成+15V、-15V直流穩(wěn)壓電源，供電流、電壓保護(hù)檢測(cè)電路和控制電路。-18V的供電繞組，同時(shí)還由D7正向整流成正電壓，作為直流電壓的檢測(cè)信號(hào)，送入后級(jí)直流電路電壓檢測(cè)電路，進(jìn)一步處理后，送入CPU，供過(guò)、欠壓保護(hù)、直流電壓顯示、參與輸出電路控制等?！犊滴諧VF-G-5.5kW變頻器》開(kāi)關(guān)電源電路原理2023/2/6通電有顯示有報(bào)警代碼一上電就顯示報(bào)警,故障一般有:過(guò)流過(guò)流檢測(cè)電路及驅(qū)動(dòng)電路有故障欠壓1本身檢測(cè)電路有故障;

2整流電路故障;

3濾波電路故障;輸入電路缺相.過(guò)熱