變頻器應用技術

變頻器應用及維修技術分享

2023/2/6第一章變頻器的基礎知識

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臺達變頻器一.異步電動機調(diào)速的基本原理2023/2/6(1).結構定子定子繞組、鐵芯、機座繞線式:三相轉(zhuǎn)子繞組可串電阻鼠籠式轉(zhuǎn)子當三相對稱的電流流入三相定子繞組后，電動機內(nèi)便會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場.

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:

f1=50P

12

34

工頻

n0

=300015001000750

轉(zhuǎn)速:例如2023/2/6(3).異步電動機的旋轉(zhuǎn)

通入三相電源→產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場→轉(zhuǎn)子導條切割磁場→產(chǎn)生感應電動勢(電流)帶電導體在磁場中→產(chǎn)生電磁力→對軸心產(chǎn)生二個方向相反、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)磁場有相對運動是電動機旋轉(zhuǎn)的原因(4).轉(zhuǎn)速（1）.改變極對數(shù)P調(diào)速電機（2）.改變轉(zhuǎn)差率S

滑差電機（3）.改變頻率f1

變頻調(diào)速(5)

.異步電動機調(diào)速方法（亦稱異步轉(zhuǎn)速）2023/2/6(6).異步電動機變頻調(diào)速(實際應用)輸出0-380V等效正弦波實際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)速需要而設計，其特點：（1）磁飽和程度較低，鐵芯齒槽深（2）繞組漏阻抗低（3）提高了電機熱容量和絕緣等級（4）另外設置了冷卻風機專用電動機所具有的優(yōu)點：（1）具有很好的轉(zhuǎn)矩特性（2）解決了低速散熱和高速動態(tài)平衡及軸承承受能力（3）允許在基頻的基礎上作較大范圍的變化(7).變頻器專用電動機2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/6二變頻器的基本結構

所有變頻器其基本結構相同，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直流電②濾波電路:使脈動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:限止剛接通電源時的充電電流，以保護整流二極管④制動電路:吸收泵生電壓和增大電機制動轉(zhuǎn)矩⑤逆變電路:在驅(qū)動電路的控制，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)實際需要2023/2/6部分功率模塊、IPM、電力半導體器件及驅(qū)動電路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IGBT，而7M系列模塊內(nèi)部有制動IGBT。如6MBI100S-120-02，7MBR50SA0602023/2/6B.控制電路

①保護電路:由取樣、放大、處理三部分電路組成。②驅(qū)動電路:把CPU送出的PWM信號進行電壓和功。

率放大，控制逆變電路中六個開關器件。③I/O電路:處理變頻器對外輸入和輸出相關信號的

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，按照相關信號控制變頻器的工作。⑥開關電源: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)速風機水泵型伺服型高壓型專用設備型2023/2/6第二章變頻器的應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機的功率相同以下情況需要高一檔次:六極八極電機，加減速時間較短，啟動轉(zhuǎn)矩要大。

同時啟動同時停止不同時啟動不同時停止②一拖幾2023/2/63.變頻器常用參數(shù)的設置

1無特殊要求默認“出廠設置”，有要求的按要求重新設置

2主要功能參數(shù)

(1)基本頻率—電動機電源的額定頻率

(2)基本電壓—電動電源的額定電壓

(3)最高頻率—指給定信號為最大值時變頻器的輸出頻率

(4)上、下限頻率—變頻器的輸出頻率被限制在這兩個頻率之間2023/2/6(5)最高頻率電壓—最高頻率輸出時對應輸出的電壓點動頻率—調(diào)試點動時的輸出頻率，一般較低加速時間—指變頻器啟動到輸出最高頻率所需的時間

2023/2/6

(8)減速時間—變頻器從最高頻率下降到零頻率需的時間

(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)—停止時輸出頻率逐漸下降自由滑行—停止時變頻器停止輸出

離線：輸入相關電機參數(shù)在線：可以隨溫度變化而自動修正參數(shù)，使運行保持穩(wěn)定(10)停止方式(11)自整定2023/2/6第三章.變頻器的實際應用

開環(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定值。變頻調(diào)速系統(tǒng)2023/2/6

XE=XD-XF

通過PID調(diào)節(jié)

XE>0XG上升f上升

XE<0XG下降f下降

XE=0XG=Cf

不變恒壓控制的過程當用水量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，水壓回升到設定值恒壓供水，此時，XG、f

、Qi

保持不變。2023/2/6

當用水量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，水壓回升到設定值恒壓供水，此時，XG，f

，Qi

保持不變。

可見，供水系統(tǒng)在任何情況下，經(jīng)過恒壓供水系統(tǒng)，其水壓始終恒定在設定狀態(tài)。2023/2/62.變頻器的參數(shù)預置最高頻率上限頻率下限頻率啟動頻率加減速時間

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，熟悉基本結構，掌握常見電路的原理作用；思路敏捷，動手能力強，堅韌的個性。②基本工具：指針式萬用表、直流穩(wěn)壓電源、示波器、信號發(fā)生器、頻率計、自制工具，電機等。2023/2/62.修理的通常方法①逐步縮小法：通過故障報警信息及現(xiàn)象分析、檢測將故障范圍逐步縮小，直至故障點。②順藤摸瓜法：按電路電信號傳輸?shù)耐緩竭M行檢測，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，初查故障問題③拆卸清洗（年久要檢測530V的濾波電容并更換所有驅(qū)動電源小電解電容）④故障診斷⑤故障處理，更換器件原則：盡量相同正常轉(zhuǎn)⑦一步存在問題回第④步⑦填寫修理記錄

①靜態(tài)檢測功率模塊⑥試運行3.修理的步驟2023/2/64.變頻器常見故障分析與處理①整流模塊的損壞損壞的四大原因：過流、過壓、高溫、老化2023/2/6過流（1）限流電路繼電器觸點燒結在一起（可控硅損壞短路）（2）濾波電容損壞短路；控制電路異常，開關管導通時間過長（3）制動電路開關管損壞短路（4）逆變電路損壞，一個橋臂短路（5）負載過載：

Ⅰ.負載轉(zhuǎn)矩增大

Ⅱ.電動機損壞過流2023/2/6過壓1制動電路損壞不工作：開關管損壞開路控制電路不發(fā)驅(qū)動信號2減速時間過短，又未裝設制動電路3電源串入高壓

高溫1冷卻風扇未工作或是風量不足2散熱板進風受阻3現(xiàn)場環(huán)境溫度偏高2023/2/6②.逆變模塊的損壞過流

(1)驅(qū)動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)過負載高溫、過壓等原因同整流電路

2023/2/6變頻器外殼不拆開，用數(shù)字萬用表的二極管檔對變頻器進行初步檢測：整流電路的檢測

用黑筆表筆靠著變頻器的P端，用紅表筆分別測R

S

T進線端，所測數(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R

S

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

V

W出線端，所測數(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U

V

W進線端，所測數(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行檢修，一般有：通電沒顯示通電有顯示有報警代碼通電有顯示沒報警代碼經(jīng)整流及逆變部分的檢測正常后可通電進行檢查。6.動態(tài)(通電)檢查2023/2/6故障多為開關電源電路出故障通電沒顯示《康沃CVF-G-5.5kW變頻器》開關電源電路圖2023/2/6

R40、R41、LED組成上電啟動電路，為振蕩芯片U1-3844B提供上電時的起振電流。在電路起振工作后，由自供電繞組、D13、D14、C30構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，同時也作為反饋電壓信號輸入到U1的2腳，由內(nèi)部誤差放大器與基準電壓比較，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，從而控制開關管K2225的導通與截止時間，維持次級繞組輸出電壓的穩(wěn)定。自供電繞組、D13、D14、C30、C31既是U1的供電電源，同時構成了穩(wěn)壓電路，將因電網(wǎng)電壓波動或負載電流變動引起的次級繞組輸出電壓的變化，反饋到U1的2腳，實現(xiàn)穩(wěn)壓控制。

U1的4腳外接振蕩電路的定時元件提供充、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。

開關變壓器BT的初級繞組與開關管串接，由開關管的導通和截止，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?，再耦合到次級電路。與主繞組相并聯(lián)的D15、C32、R39等元件，提供開關管截止時主繞組感生反向電流的泄放通路，抑制了反向電壓的峰值，并加快了開關管的截止速度，同時也避免了開關管承受過高反壓而損壞，具有一定保護作用；開關管源極串聯(lián)的電流采樣電路R37，將流過主繞組和開關管的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸入到U1的3腳，當開關管流過異常電流時，R37上電壓降上升，U1的3腳內(nèi)部電流信號處理電路，輸出控制信號，或改變6腳脈沖信號的占空比，使開關管截止時間變長，以降低的輸出電流。《康沃CVF-G-5.5kW變頻器》開關電源電路原理2023/2/6在有過流狀況發(fā)生但R36上電壓降在1V以下時，內(nèi)部電流信號處理電路輸入信號，控制6腳輸出信號的占空比，實施限流控制。而當過流嚴重使R36上電壓上升為1V以上時，內(nèi)部電流信號處理電路使U1停振，以實施過流保護。當聽到開關電源發(fā)出“打嗝”聲，處于時振時停狀態(tài)下，說明負載電路有嚴重過流情況發(fā)生，處于過流停振保護的臨界點上?！按蜞谩爆F(xiàn)象，實質(zhì)上是電路本身實施的保護動作。次級繞組輸出電壓經(jīng)D9、C25整流濾波成+8V直流電源，送入CPU主板，再經(jīng)后級電路穩(wěn)壓成+5V，供CPU電路；次級繞組輸出電壓經(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，先由充電電阻給直流電路的儲能電容器充電，CPU再輸出一個MC閉合指令（由CON1端子的29腳進入），MC閉合，將充電電阻短接。24V電源還作為兩只散熱風扇的供電電源，兩只散熱風扇由三極管T2、T3驅(qū)動，風扇運轉(zhuǎn)指令也由CPU以端子CON1的27腳輸入，控制T2、T3的導通與截止。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，再由后級穩(wěn)壓電路處理成+15V、-15V直流穩(wěn)壓電源，供電流、電壓保護檢測電路和控制電路。-18V的供電繞組，同時還由D7正向整流成正電壓，作為直流電壓的檢測信號，送入后級直流電路電壓檢測電路，進一步處理后，送入CPU，供過、欠壓保護、直流電壓顯示、參與輸出電路控制等。《康沃CVF-G-5.5kW變頻器》開關電源電路原理2023/2/6通電有顯示有報警代碼一上電就顯示報警,故障一般有:過流過流檢測電路及驅(qū)動電路有故障欠壓1本身檢測電路有故障;

2整流電路故障;

3濾波電路故障;輸入電路缺相.過熱