變頻器應(yīng)用與檢修變頻器常見故障與診斷

變頻器應(yīng)用與檢修變頻器常見故障與診斷思考的問題該電路名稱是什么？電路可完成什么功能？3控制部分可用什么器件來替代它？繼電器與變頻器接線對(duì)比

變頻調(diào)速技術(shù)在港口起重機(jī)電氣傳動(dòng)上的應(yīng)用具有以下特點(diǎn):1變頻系統(tǒng)與直流傳動(dòng)方案相比,

可以不用制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維護(hù)麻煩的直流電動(dòng)機(jī),而選用方便,節(jié)能,經(jīng)濟(jì)的交流電動(dòng)機(jī)；2變頻系統(tǒng)與常規(guī)電氣控制方案相比,省去了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的大功率電阻、加速接觸器和電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)交流接觸器；3電機(jī)加減速時(shí)間可調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，軟停止，速度變化平滑，運(yùn)行平穩(wěn)，低速性能穩(wěn)定；4能滿足起升機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)速硬度、低頻轉(zhuǎn)矩特性及四象限運(yùn)行的要求;可以長時(shí)間低速運(yùn)行;能采用矢量控制閉環(huán)方式有效的防止重載空中溜鉤現(xiàn)象；5，0Hz時(shí)起升電機(jī)也能以額定轉(zhuǎn)矩輸出.實(shí)現(xiàn)零速抱閘，可以全速受控，減少抱閘閉合時(shí)的振動(dòng)及抱閘磨損；6無需采用機(jī)械變速裝置，利用變頻調(diào)速50Hz以上恒功率調(diào)速方式即可將空鉤及輕載工況的起升速度提高一倍，類似于直流電機(jī)的弱磁升速方式，可大大提高生產(chǎn)率；7配用PLC后，控制柜體積大為減少，元件少，若和變頻器之間采用通信方式，則無需使用PLC的I/O接口及變頻器輸入端子。電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式

從上式中可以看出，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)Pn一定，轉(zhuǎn)差率s—定時(shí)，改變定子繞組的供電頻率f1可以達(dá)到調(diào)速目的，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n基本上與電源的頻率f1成正比，因此，平滑地調(diào)節(jié)供電電源的頻率，就能平滑，無級(jí)地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速范圍大，低速特性較硬，基頻f=50Hz以下，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，在基頻以上，屬于恒功率調(diào)速方式，與直流電動(dòng)機(jī)的降壓和弱磁調(diào)速十分相似。且采用變頻起動(dòng)更能顯著改善交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，大幅度降低電機(jī)的起動(dòng)電流，增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)的理想調(diào)速方案。由電機(jī)理論知道，三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值是

Eg=4.44?1N1фm

式中：Eg—?dú)庀洞磐ㄔ诙ㄗ用肯嘀懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值（V）；

f1—定子頻率（Hz）；

N1—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；

фm—每極磁通量（Wb）。

電機(jī)轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，希望電動(dòng)機(jī)的主磁通保持額定值不變。磁通太弱，鐵心利用不充分，同樣的轉(zhuǎn)子電流下，電磁轉(zhuǎn)矩小，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力下降；磁通太強(qiáng)，則處于過勵(lì)磁狀態(tài)，使勵(lì)磁電流過大，電機(jī)溫升快，容易損壞。由公式

Eg=4.44?1N1фm可見，фm的值是由Eg和f1共同決定，對(duì)Eg和f1進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，就可以使氣隙磁通фm保持額定值不變，達(dá)到控制фm的目的。對(duì)此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。

（1）基頻以下調(diào)速

為了保持電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力，應(yīng)保持氣隙磁通фm不變，這就要求頻率f1從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降Eg使

即保持電動(dòng)勢(shì)與頻率之比常數(shù)進(jìn)行控制。這種控制又稱為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。但是，Eg難于直接檢測(cè)和直接控制。（當(dāng)Eg和f1的值較高時(shí)，定子的漏阻抗壓降相對(duì)比較小，如忽略不計(jì)，則可近似地保持定子相電壓U1和頻率f1的比值為常數(shù)，即認(rèn)為U1=Eg，保持U1/f1=常數(shù)即可）。這就是恒壓頻比控制方式，是近似的恒磁通控制。

變壓變頻目的：恒力矩（磁通）可限流。

低頻時(shí)，U1和Eg都較小，定子漏阻抗壓降（主要是定子電阻壓降）不能再忽略。這種情況下，可以人為地適當(dāng)提高定子電壓以補(bǔ)償定子電阻壓降的影響，使氣隙磁通基本保持不變。（近似的Eg/f1=c）。

（2）基頻以上調(diào)速

在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從f1N往上增上，但電壓U1卻不能超過額定電壓UN，最多只能保持U1=U1N。由式2-2可知，這必然會(huì)使主磁通фm隨著f1的上升而減小，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的情況，屬于近似的恒功率調(diào)速方式。

功率∝力矩×速度=常數(shù)由上可見，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻裝置獲得電壓頻率均可調(diào)的供電電源。變頻器功能特點(diǎn)功能

利用功率開關(guān)將直流電變成不同頻率、不同電壓幅值的交流電。

通過控制電力電子器件的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)交流無觸點(diǎn)的開關(guān)、調(diào)壓、調(diào)速等的目的特點(diǎn)變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變)，又要處理信息的收集、交換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高電壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題，后者要解決控制模塊的硬、軟件開發(fā)問題

變頻器電路硬件組成1）主控板：輸入輸出口，故障信號(hào)，熱敏電阻，與驅(qū)動(dòng)板通信，操作面板2）IGBT：大功率絕緣柵雙極型晶體管開關(guān)頻率很高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，觸發(fā)電壓低，但在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一旦有短路電流，IGBT易被擊穿3）驅(qū)動(dòng)板：觸發(fā)IGBT的信號(hào)4）阻容吸收模塊，吸收高次諧波5）限流電阻6）濾波電容7）內(nèi)部接觸器8）制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻9）電源板10）接線端子變頻器電路1構(gòu)造由主電路和控制電路兩大部分組成變頻器方框圖變頻器=整流回路中間回路逆變回路++PG反饋主控板電機(jī)驅(qū)動(dòng)板通信板PLC的CPU，其它變頻器主電路主電路2主電路一套直流電源供多臺(tái)變頻器使用好處是節(jié)能、占用空間少等3控制電路主板、驅(qū)動(dòng)板等包括運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、輸入/輸出口電路、驅(qū)動(dòng)電路等完成功能對(duì)變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)模式、運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)裝置監(jiān)控，生產(chǎn)脈沖信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)板；對(duì)變頻器內(nèi)部、外部保護(hù)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以保護(hù)變頻器正常運(yùn)行；具有運(yùn)算、加減速速率調(diào)節(jié)、PWM波形產(chǎn)生等功能。（1）脈幅調(diào)制（PAM）變頻器將變壓與變頻分開完成，即在把交流電整流為直流電的同時(shí)改變直流電壓的幅值，而后將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟姇r(shí)改變交流電頻率的變壓變頻控制方式。

（2）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器輸出電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來實(shí)現(xiàn)的，且載頻信號(hào)用等腰三角波，而基準(zhǔn)信號(hào)采用正弦波。

中、小容量的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。變頻器應(yīng)用技術(shù)4驅(qū)動(dòng)電路變頻器驅(qū)動(dòng)電路圖注意：嚴(yán)禁在整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，直接下筆測(cè)量驅(qū)動(dòng)電路——由表筆引入的干擾信號(hào)會(huì)誤觸通IBGT，造成嚴(yán)重?fù)p壞！在脫開逆變電路或切斷逆變電路供電的情況下，和CPU主板能輸出正常六路驅(qū)動(dòng)脈沖的情況下，可以在線檢測(cè)驅(qū)動(dòng)光耦的工作狀態(tài)。

5反饋制動(dòng)電路

提升電機(jī)在下放重物時(shí)，由于重力加速度的原因，電機(jī)反轉(zhuǎn)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲(chǔ)在電壓型變頻器的濾波電容器的兩端，使直流電壓不斷上升，甚至能夠擊穿電器絕緣。當(dāng)電壓上升到設(shè)定值時(shí)，接入泄能電阻來消耗直流電路的這部分能量，保證變頻器安全運(yùn)行。

制動(dòng)電路分析安川變頻器應(yīng)用簡介安川變頻器應(yīng)用參數(shù)控制方式轉(zhuǎn)矩可調(diào)速范圍速度精度使用事項(xiàng)V/f控制3Hz

150%1:40±2-3%帶PG

V/f控制3Hz

150%1:40±0.03無PG矢量控制0.3Hz

200%1:200±0.2%帶PG矢量控制0min-1

200%1:1500±0.01%PM用無PG矢量控制5%速度

100%1:20±0.2%(不能用于升降機(jī))PM用無PG高級(jí)矢量控制0min-1

200%1:100±0.2%(不能用于升降機(jī))PM用帶PG矢量控制0min-1

200%1:1500±0.01%

主電路變頻器設(shè)計(jì)壽命：10年

采用使用年限長的風(fēng)扇、電容器、繼電器、IGBT等部件，變頻器的設(shè)計(jì)壽命可達(dá)10年整流回路逆變回路安川變頻器操作盤狀態(tài)指示燈按鍵數(shù)字操作器（616G7)操作鍵示意表安川變頻器基本參數(shù)設(shè)置模式選擇：驅(qū)動(dòng)模式、QUICK（簡易）模式、ADVANCED（全程序）模式、校驗(yàn)?zāi)Ｊ?、自學(xué)習(xí)模式A1-02=2選擇控制模式0無PG的V/F控制、1帶PGV/F控制、2無PG的矢量控制1、3帶PG矢量控制、4無PG矢量控制2B、運(yùn)行模式選擇：

b1-01=1頻率指令0面板操作、1控制回路端子（模擬量輸入）模擬量、

2MEMOBUS通信、3選擇卡、4脈沖序列輸入

b1-02=1選擇運(yùn)行指令0數(shù)字式（面板鍵）1控制回路端子（順控輸入）開關(guān)量、2MEMOBUS通信、3選擇卡b1-03=0停止方式法0按斜波下降時(shí)間停止1慣性停止、2直流制動(dòng)停止

3時(shí)間選擇停止）

安川變頻器基本參數(shù)設(shè)置C：調(diào)整C1-01=10S頻率從0%升到100%所需時(shí)間（加速時(shí)間）（10S）C1-02=10S頻率從100%降到0%所需時(shí)間（減速時(shí)間）（10S）C6-02=6選擇載波頻率的固定曲線C6-11=4選擇無PG矢量2控制的載波頻率4=8KHZD指令：d1-01=？HZ頻率指令1用O1-03為單位設(shè)定頻率指令d1-02=？頻率指令2多段速指令2d1-03=？頻率指令3多段速指令3d1-04=？頻率指令4多段速指令4d1-17=？點(diǎn)動(dòng)頻率指令多功能選擇指令E電機(jī)參數(shù)：E1-01=400輸入電壓設(shè)定E1-04=50.0最高輸出頻率E1-5=380/400V最高輸出電壓E1-09=0.5HZ最低頻率E2-01=電機(jī)電流E2-04=？電機(jī)極數(shù)E2-11=？電機(jī)功率F01-01=600PG參數(shù)PG脈沖數(shù)安川變頻器基本參數(shù)設(shè)置H端子功能選擇（H1輸入端子H2輸出端子H3模擬量輸入H4多功能模擬量輸出）

H1-01=24端子S3功能選擇（外部安全回路）

H1-03=F無用S5功能選擇（減速）

H2-01=5M1M2功能選擇（抱閘信號(hào)）要設(shè)定L4-01（抱閘臨界頻率）L4-01=3~10HZ觀察U1-83峰值電流（1HZ）H3-01=0頻率指令端子A1信號(hào)電平選擇0代表0~+10伏H3-02=100%端子A1輸入增益H3-03=0%端子A1輸入偏置H4-01=2端子FM監(jiān)視選擇H4-01=2表示監(jiān)視U1-02（輸出頻率）H4-02=0~100%端子FM增益（1）H4-04=3端子AM監(jiān)視選擇H4-04=3表示監(jiān)視U1-03（輸出電流）H4-05=0~100%端子AM增益（0.5）L保護(hù)功能L1-01=1各種電機(jī)保護(hù)功能0無效益1為通用電機(jī)2變頻專用電機(jī)

3矢量專用電機(jī)

L3-04=30無效1有效2最適調(diào)整3減速中防止失速功能（帶制動(dòng)電阻）L7-01=120%正轉(zhuǎn)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩極限L7-02=-120%反轉(zhuǎn)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩極限安川變頻器基本參數(shù)設(shè)置自學(xué)習(xí)按MENU鍵選擇ATUNE自學(xué)習(xí)模式按DATA/ENTER進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式T1-00=1電機(jī)選擇T1-01=0旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)T1-02=？電機(jī)的額定輸出功率（單位為Kw）T1-03=？電機(jī)額定電壓VT1-04=？電機(jī)額定電流AT1-05=？電機(jī)額定頻率HZTI-06=？電機(jī)的極數(shù)T1-07=？電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速變頻器的故障判斷與檢修一變頻器接線圖機(jī)型安川CIMR-G7A4055故障現(xiàn)象一臺(tái)門機(jī)變幅機(jī)構(gòu)控制電動(dòng)機(jī)的變頻器不能正常工作，其顯示屏顯示故障信息：UV1故障分析故障信息UV1其含義表示主回路直流電壓過低。

維修案例一分析變頻器主回路直流電壓過低,主要原因有：

（1）三相電源電壓偏低；

（2）整流橋器件不良；（3）旁路接觸器觸頭不能吸合；（4）直流電壓濾波電容失效等。

(5)充電電阻不良

電路分析參看下圖維修案例一變頻器主電路安川變頻器原理圖整流回路逆變回路故三相交流電源輸入點(diǎn)L1、L2、L3障檢一組或兩組整流橋正反向電阻值測(cè)關(guān)接觸器觸點(diǎn)旁通是否良好鍵點(diǎn)兩只濾波電容容量是否衰退或開路維修案例一變頻器整流路主接觸器充電燈儲(chǔ)能電容整流橋

三相交流電源輸入電壓誤差不宜超過±20伏；二極管整流橋內(nèi)部短路會(huì)發(fā)生燒保險(xiǎn)，若開路會(huì)出現(xiàn)直流電壓降低；接觸器觸點(diǎn)接觸不良，電阻R1長期串入，造成電容兩端的所充電壓達(dá)不到要求；由于該類電容的容量較大，數(shù)千微法以上，一些儀器難以測(cè)試，可用指針式萬用表（如MF47型）進(jìn)行測(cè)量，一般用電阻R100檔或R1K檔測(cè)電容的充放電情況粗略判斷其容量大小。還可以利用在線電壓測(cè)量法來診斷電容的好壞。維修案例一

關(guān)于變頻器輸入電源的供電問題

(1)若輸入電源為三相380V，變頻器直流母線上可得

220×2.34=513(V)

（2）若輸入電源為三相缺相，變頻器直流母線上只得

380×0.9=342（V）這時(shí)，變頻器因直流電壓過低而跳閘（3）如用單相（或兩相）供電，為保證直流母線上電壓在額定范圍內(nèi)，需用變壓器升高輸入到變頻器上的電壓至 570V，這時(shí)變頻器直流母線上的電壓仍為

570×0.9=513（V）因單相全波整流后的脈動(dòng)直流電壓為100Hz(三相全波整流為300HZ），所以要加大濾波電容的容量，具體由變頻器的功率及負(fù)載而定。維修案例一變頻器整流電壓維修案例一

本例中，通過對(duì)上述各點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)濾波電容其中一個(gè)外殼有澎脹現(xiàn)象，且容量嚴(yán)重減少，判斷其開路失效。由于電容開路，直流電壓的濾波作用失效，變頻器的操作手柄剛一動(dòng)作，直流電壓即下降嚴(yán)重致使微處理器檢索到欠壓信號(hào)并發(fā)出報(bào)警保護(hù)，關(guān)斷變頻器的輸出。該例還可根據(jù)指示燈的工作狀態(tài)來判斷：將輸入電源關(guān)斷后，若指示燈很快熄滅，可基本確定電容器存在開路現(xiàn)象。維修案例一機(jī)型與上例相同故障現(xiàn)象變頻器剛一起動(dòng)顯示屏即打出報(bào)警信號(hào)

OC代碼故障分析OC故障碼表示主電流輸出過流。變頻器輸出電流過大應(yīng)檢查以下部位：電動(dòng)機(jī)及其線路短路

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)堵死、抱閘松不開變頻器驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常變頻器IGBT模塊短路維修案例二IGBT好壞檢測(cè)采用指針式萬用表（MF47型）維修案二a

將萬用表置R1K檔紅表筆接E極、黑表筆接C極，此時(shí)電阻值無窮大；調(diào)換表筆電阻值為數(shù)百歐；然后測(cè)量G極對(duì)C、E極電阻，無論表筆如何換接，電阻均為無窮大，以上測(cè)量結(jié)果說明IGBT沒有短路損壞。維修案二IGBT好壞檢測(cè)采用指針式萬用表（MF47型）a

將萬用表置R1K檔紅表筆接E極、黑表筆接C極，此時(shí)電阻值無窮大；調(diào)換表筆電阻值為數(shù)百歐；然后測(cè)量G極對(duì)C、E極電阻，無論表筆如何換接，電阻均為無窮大，以上測(cè)量結(jié)果說明IGBT沒有短路損壞。b

先將萬用表置R10K檔，紅筆接E極，黑筆點(diǎn)接一下G極，然后換為R10檔，紅筆仍然接E，黑筆接C極，阻值接近為零，說明管子具有控制導(dǎo)通作用。維修案二b

先將萬用表置R10K檔，紅筆接E極，黑筆點(diǎn)接一下G極，然后換為R10檔，紅筆仍然接E，黑筆接C極，阻值接近為零，說明管子具有控制導(dǎo)通作用。維修案二

測(cè)量后應(yīng)將G極與E極短接放電安裝管子后需檢查G極控制電路是否開路注意檢查驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)能使管子飽和導(dǎo)通或迅速截止檢查驅(qū)動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，不能直接用 測(cè)筆測(cè)試信號(hào)端，防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)受干擾而使逆變器模塊誤動(dòng)作。

預(yù)防IGBT損壞要點(diǎn)

導(dǎo)通時(shí)，在集射電流一定的情況下，VGE越高，VCE就越低，器件的盡可能損耗就越小，管子的工作越安全。IGBT的VGE一般選正3~15V，而晶體管的VBE大約在0.7V左右,兩者區(qū)別很大。關(guān)斷時(shí)，為了能向IGBT提供足夠的反向柵壓，應(yīng)給處于截止?fàn)顟B(tài)的管子加一反向柵壓（約為負(fù)的5~15V）。

預(yù)防IGBT損壞要點(diǎn)變頻器常見故障還有

過壓跳閘發(fā)電機(jī)反饋制動(dòng)能量處理電路負(fù)載開路電動(dòng)機(jī)主線路接觸不良加減速時(shí)間設(shè)置不合理驅(qū)動(dòng)板損壞等重點(diǎn)檢查制動(dòng)電阻等部位IGBT損壞后連帶重點(diǎn)檢查部位燒斷路器

一臺(tái)30KW變頻器的斷路器跳閘，電工沒查清楚就合上它，結(jié)果發(fā)出巨響，開關(guān)被炸爛！雖然沒造成傷害，但場(chǎng)