高壓變頻器工作原理及故障排除

關于高壓變頻器工作原理及故障排除第一章變頻器基本原理第2頁,共44頁，2024年2月25日，星期天交-直-交變頻器的主要結(jié)構(gòu)框圖整流器逆變器中間電路電動機控制電路～～～交-直-交變頻器的主要結(jié)構(gòu)框圖第3頁,共44頁，2024年2月25日，星期天交-直-交變頻器原理圖M交交直交-直-交變頻器原理圖第4頁,共44頁，2024年2月25日，星期天直流傳動和交流傳動的比較—電機直流電機結(jié)構(gòu)復雜有電刷,維護困難轉(zhuǎn)子粗短，轉(zhuǎn)矩慣量大交流電機結(jié)構(gòu)簡單無電刷,維護簡單轉(zhuǎn)子細長，轉(zhuǎn)矩慣量小無電刷，適用環(huán)境較廣變流裝置較貴因為有電刷，所以在環(huán)境惡劣的不適用變流裝置較便宜功率注入轉(zhuǎn)子，散熱所需通風機功率較大功率注入定子子，散熱所需通風機功率較小效率０.７～０.７５效率０.８５～０.９1.2、變頻器典型應用直流傳動和交流傳動的比較—電機第5頁,共44頁，2024年2月25日，星期天傳動按應用領域的分類：

1、通用機械的節(jié)能調(diào)速：

指風機，泵等機械，此類機械在不調(diào)速交流電機調(diào)速時，風量和流量使用擋板和閥門調(diào)節(jié)，調(diào)速后可節(jié)電30％～40％，而且優(yōu)化了工藝過程，減少了管道和閥門的壓力，提高了設備的壽命，減少了維修。

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用三臺變頻器控制三臺風機，其中兩用一備，電機的功率P=55KW，設計風量為Q?？蛰d損耗為10%，轉(zhuǎn)速1250轉(zhuǎn)/分。若風機正常在970轉(zhuǎn)/分以下連續(xù)可調(diào)，每天所需的供風量為1.5Q。（1）一臺工頻運行，一臺變頻運行；則全速

P0=55*10%=5.5KW

P1=55KW

由PL=P0+KPnL3得:KP=55-5.5=49.5KWP2=5.5+49.5*（50%）3=11.7KW

總消耗的功率為55+11.7=67KW風機的節(jié)電率統(tǒng)計舉例第7頁,共44頁，2024年2月25日，星期天系統(tǒng)應用效果使用了變頻器以后，不但免去了許多繁瑣的人工操作，消除了許多不安全隱患因素，并使系統(tǒng)始終處于一種節(jié)能狀態(tài)下運行，合理地輪換使用電機延長了設備的使用壽命，更好的適應了生產(chǎn)需要。而且變頻器豐富的內(nèi)部控制功能可以很方便地與其他控制系統(tǒng)或設備實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。這在實現(xiàn)自動控制的同時，提高了控制精度，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。第8頁,共44頁，2024年2月25日，星期天直流傳動和交流傳動的比較--應用

2、工藝調(diào)速：由于工藝的要求需要調(diào)速運行的機械，如金屬加工，造紙等需要穩(wěn)態(tài)精度很高的領域，目前該領域正在向交流調(diào)速過渡。

3、牽引調(diào)速：運輸機械的電驅(qū)動，此類機械對設備的尺寸，重量和防護等級有有嚴格的要求，所以交流調(diào)速比較占優(yōu)勢。如火車，輪船等系統(tǒng)。

4、

特殊調(diào)速：對調(diào)速有特殊要求的調(diào)速系統(tǒng)，如調(diào)速范圍達到1：50000～1：100000的場合，只能由特殊的永磁交流電動機實現(xiàn)。如高精度磨床，車床等

第9頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第二章變頻器分類第10頁,共44頁，2024年2月25日，星期天11按主電路工作方法分類：電壓型變頻器、電流型變頻器按電壓等級分類：⑴、高壓變頻器：3KV、6KV、10KV⑵、中壓變頻器：660V、1140V⑶、低壓變頻器：220V、380V按電壓性質(zhì)分類：⑴、交流變頻器：AC-DC-AC（交-直-交）、AC-AC（交-交）⑵、直流變頻器：DC-AC（直-交）按變頻器調(diào)壓方法：⑴、PAM變頻器是一種通過改變電壓源Ud或電流源Id的幅值進行輸出控制的。⑵、WM變頻器方式是在變頻器輸出波形的一個周期產(chǎn)生個脈沖波個脈沖，其等值電壓為正弦波，波形較平滑。

按工作原理分：⑴、U/f控制變頻器（VVVF控制）；⑵、SF控制變頻器（轉(zhuǎn)差頻率控制）；⑶、VC控制變頻器（VectoryControl矢量控制)。

2.1分類第11頁,共44頁，2024年2月25日，星期天12HARSVERT-A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術，屬高-高電壓源型變頻器，直接6KV輸入，直接6KV高壓輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成；2.2高壓變頻器簡介第12頁,共44頁，2024年2月25日，星期天13圖1電氣一次主接線圖1、QF1-真空斷路器2、QS1、QS2、QS3-單向刀閘

3、M-電機第13頁,共44頁，2024年2月25日，星期天14高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第14頁,共44頁，2024年2月25日，星期天15輸入側(cè)結(jié)構(gòu)輸入側(cè)由移相變壓器給每個功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，根據(jù)電壓等級和模塊串聯(lián)級數(shù)，由36脈沖系列構(gòu)成多級相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形（網(wǎng)側(cè)電壓電流諧波指標滿足IEEE519-1992和GB/T14549-93的要求）。使其負載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無需任何功率因數(shù)補償、諧波抑制裝置。由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，類似常規(guī)低壓變頻器，便于采用現(xiàn)有的成熟技術。

第15頁,共44頁，2024年2月25日，星期天16輸出側(cè)結(jié)構(gòu)輸出側(cè)由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，對電纜和電機的絕緣無損壞，無須輸出濾波器，就可以延長輸出電纜長度，可直接用于普通電機。同時，電機的諧波損耗大大減少，消除負載機械軸承和葉片的振動。

第16頁,共44頁，2024年2月25日，星期天17二、高壓變頻器故障案例案例1：2011年1月14日，變頻器故障斷電復位后，一直顯示“控制器連接中。“。“控制器未就緒“。經(jīng)仔細辨別檢查，發(fā)現(xiàn)變頻器的C相板卡上的綠色指示燈一直閃爍。A、B相的板卡綠色指示燈一直亮著。更換該板卡后，變頻器重新上電自檢正常，顯示“控制器就緒“，后送電運行正常。第17頁,共44頁，2024年2月25日，星期天18第18頁,共44頁，2024年2月25日，星期天19案例2：2012年2月1日，變頻器在變頻備用時，突然A相、B相的12個單元全部報“光纖故障（XR）“。變頻器報重故障。經(jīng)仔細辨別檢查，發(fā)現(xiàn)變頻器的A、B相板卡上的綠色指示燈一直閃爍。C相的板卡綠色指示燈一直亮著。更換該2塊光纖通訊板卡后，變頻器重新上電自檢正常，顯示“控制器就緒“，后送電運行正常。第19頁,共44頁，2024年2月25日，星期天20第20頁,共44頁，2024年2月25日，星期天21第21頁,共44頁，2024年2月25日，星期天22第22頁,共44頁，2024年2月25日，星期天23第23頁,共44頁，2024年2月25日，星期天24輕故障分類與報警系統(tǒng)發(fā)生下列故障時,按照輕故障處理：單元旁路運行；變壓器輕度過熱；柜門連鎖故障；單元柜風機故障；電機輕度過熱；UPS輸入掉電；工控機故障。第24頁,共44頁，2024年2月25日，星期天25上述任何一個故障發(fā)生時，系統(tǒng)給出間歇的“音響報警”和間斷的“故障指示”。報警狀態(tài)下，如果用戶發(fā)出“報警解除”指令，則系統(tǒng)撤消“音響報警”信號，只保留間斷的“故障指示”。對于輕故障的發(fā)生，系統(tǒng)不作記憶處理。故障存在時報警，如果故障自行消失，則報警自動取消。系統(tǒng)運行時如果發(fā)生這類故障，變頻器并不立即停機。在停機狀態(tài)下，如果存在這類故障，用戶也還能進行啟動等操作。第25頁,共44頁，2024年2月25日，星期天26重故障分類與報警系統(tǒng)發(fā)生下列故障時,按照重故障處理：單元重故障；變壓器嚴重過熱；現(xiàn)場機械故障；電機嚴重過熱；閉環(huán)運行時給定和反饋掉線。第26頁,共44頁，2024年2月25日，星期天27上述任何一個故障發(fā)生時，系統(tǒng)給出連續(xù)的“音響報警”、“故障指示”、“高壓急切”以及“緊急停機”指令。用戶可以用“報警解除”按鈕清除報警的音響信號，但系統(tǒng)保持“故障指示”、“高壓急切”以及“緊急停機”指令。以上四類重故障發(fā)生后，系統(tǒng)作記憶處理。故障一旦發(fā)生，系統(tǒng)報警并自動跳閘停機。如果故障自行消失，“故障指示”、“高壓急切”以及“急?！钡戎噶钜捕家恢北３郑收显虮挥涗?。只有故障徹底排除，并且用“系統(tǒng)復位”按鈕將系統(tǒng)復位后才能重新開機。第27頁,共44頁，2024年2月25日，星期天28重故障發(fā)生時，高壓電源將自動分斷。如果因為其他原因沒有分斷，用戶可以用柜門的“急?！卑粹o將高壓電源強行手動分斷。第28頁,共44頁，2024年2月25日，星期天29常見問題的處理措施單元過電壓請檢查輸入的高壓電源正向波動是否超過允許值；如果是減速時過電壓，請適當加大變頻器的減速時間設定值。變頻器輸入電壓正向波動值最大為+5%。第29頁,共44頁，2024年2月25日，星期天30單元欠電壓請檢查輸入的高壓電源負向波動是否超過允許值，高壓開關是否掉閘，整流變壓器副邊是否短路，接線螺栓是否緊固。檢查功率單元三相進線是否松動，功率單元三相進線熔斷器是否完好。變頻器輸入電壓負向波動值最大為-10%；第30頁,共44頁，2024年2月25日，星期天31單元過電流請檢查功率單元輸出UV端子是否短路，電機絕緣是否完好，裝置是否過載運行，負載是否存在機械故障。如果是啟動時過電流，請適當增大變頻器的加速時間設定值。第31頁,共44頁，2024年2月25日，星期天32單元過熱請檢查環(huán)境溫度是否超過允許值，單元柜風機是否正常工作，進風口和出風口是否暢通，裝置是否長時間過載運行。最后檢查功率單元溫度繼電器是否正常。變頻器在塵土較大環(huán)境中運行時，請經(jīng)常清理柜門防塵罩灰塵。如果環(huán)境溫度超過允許值，用戶最好配置空調(diào)和通風設備。第32頁,共44頁，2024年2月25日，星期天33單元缺相請檢查輸入的高壓開關是否掉閘，整流變壓器副邊是否短路，接線螺栓是否緊固，檢查功率單元三相進線是否松動，功率單元三相進線熔斷器是否完好。第33頁,共44頁，2024年2月25日，星期天34單元光纖通訊故障請檢查功率單元控制電源是否正常（正常時，L1綠色指示燈發(fā)光），功率單元以及控制器的光纖連接頭是否脫落，光纖是否折斷。第34頁,共44頁，2024年2月25日，星期天35控制器不就緒控制器自檢不能通過時報告該故障，可重新設定變頻器參數(shù)，再次復位系統(tǒng)嘗試；如果仍不能排除，檢查電路板之間的連接是否可靠，或更換單片機控制板。第35頁,共44頁，2024年2月25日，星期天36旁路運行報警個別功率單元出現(xiàn)故障時，本系統(tǒng)可以將其用繼電器短路而旁路，在不停機情況下使變頻器降額運行，這種情況下系統(tǒng)提供旁路運行報警。系統(tǒng)旁路運行后，用戶不能使用變頻器長期滿額運行第36頁,共44頁，2024年2月25日，星期天37柜門連鎖報警變壓器柜、單元柜或者控制柜的柜門開啟時報告該故障。請檢查柜門是否嚴密關閉，行程開關是否完好，配線是否脫落。第37頁,共44頁，2024年2月25日，星期天38單元柜風機故障表示單元柜的冷卻風機有故障，請檢查風機的電源及開關、啟動電容、風量繼電器及風管等附件第38頁,共44頁，2024年2月25日，星期天39變壓器嚴重過熱整流變壓器嚴重過熱節(jié)點閉合。請檢查變壓器副邊接線絕緣是否完好，是否短路，裝置是否過載運行，環(huán)境溫度是否過高，變壓器的冷卻風機是否正常，風路是否通暢，溫度控制器功能是否完好，溫度控制器過熱保護參數(shù)是否設定合理，參數(shù)是否被非法復位或修改。系統(tǒng)設定的變壓器過熱保護溫度為130℃。第39頁,共44頁，2024年2月25日，星期天40變壓器輕度過熱整流變壓器輕度過熱節(jié)點閉合。請檢查變壓器副邊接線絕緣是否完好，是否短路，裝置是否過載運行，環(huán)