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变频器基础知识复习题.doc
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变频器基础知识复习题.doc
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1、什么是变频器?
变频器是利用电力
半导体器件的通断作用
将工频电源变换为另一
频率的电能控制装置,
能实现对交流异步电机
的软起动、变频 调 速 、提
高运转精度、改变功率因
数、过流/过压/过载保护
等功能。
2、PWM 和 PAM 的不同
点是什么?
PWM 是英文
Pulse Width
Modulation(脉冲宽度调
制)缩写,按一定规律改
变脉冲列的脉冲宽度,以
调节输出量和波形的一
种调制方式。PAM 是英文
Pulse Amplitude
Modulation (脉冲幅值调
制) 缩写,是按一定规律
改变脉冲列的脉冲幅度,
以调节输出量值和波形
的一种调制方式。
3、电压型与电流型
有什么不同?
变频器的主电路大
体上可分为两类:电压型
是将电压源的直流变换
为交流的变频器,直流回
路的滤波是电容;电流型
是将电流源的直流变换
为交流的变频器,其直流
回路滤波是电感。
4、为什么变频器的
电压与频率成比例的改
变?
任何电动机的电磁
转矩都是电流和磁通相
互作用的结果,电流是不
允许超过额定值的,否则
将引起电动机的发热。因
此,如果 磁 通 减 小 ,电磁
转矩也必减小,导致带载
能力降低。
由公式
E=4.44*K*F*N*Φ 可以看
出,在变 频 调 速 时 ,电动
机的磁路随着运行频率
fX 是在相当大的范围内
变化,它极容易使电动机
的磁路严重饱和,导致励
磁电流的波形严重畸变,
产生峰值很高的尖峰电
流。
因此,频率与电压要
成比例地改变,即改变频
率的同时控制变频器输
出电压,使电动机的磁通
保持一定,避免弱磁和磁
饱和现象的产生。这种控
制方式多用于风机、泵类
节能型变频器。
5、电动机使用工频
电源驱动时,电压下降则
电流增加;对于变频器驱
动,如果频率下降时电压
也下降,那么电流是否增
加?
频率下降(低速)时,
如果输出相同的功率,则
电流增加,但在转矩一定
的条件下,电流几乎不变。
6、采用变频器运转
时,电机 的 起 动 电 流 、起
动转矩怎样?
采用变频器运转,随
着电机的加速相应提高
频率和电压,起动电流被
限制在 150%额定电流以
下(根据机种不同,为
125%~200%)。用工频电源
直接起动时,起动电流为
额定电流 6~7 倍,因此,
将产生机械电气上的冲
击。采用变频器传动可以
平滑地起动(起动时间变
长)。起动电流为额定电
流的 1.2~1.5 倍,起动转
矩为 70%~120%额定转矩;
对于带有转矩自动增强
功能的变频器,起动转矩
为 100%以上,可以带全
负载起动。
7、V/f 模式是什么意
思?
频率下降时电压 V
也成比例下降,这个问题
已在回答 4 说明。V 与 f
的比例关系是考虑了电
机特性而预先决定的,通
常在控制器的存储装置
(ROM)中存有几种特性,
可以用开关或标度盘进
行选择。
8、按比例地改 V 和
f 时,电机的转矩如何变
化?
频率下降时完全成
比例地降低电压,那么由
于交流阻抗变小而直流
电阻不变,将造成在低速
下产生地转矩有减小的
倾向。因此 ,在低频时给
定 V/f,要使输出电压提
高一些,以便获得一定地
起动转矩,这种补偿称增
强起动。可以采用各种方
法实现,有自动进行的方
法、选择 V/f 模式或调整
电位器等方法。
9、在说明书上写着
变速范围 60~6Hz,即 10:
1,那么在 6Hz 以下就没
有输出功率吗?
在 6Hz 以下仍可输
出功率,但根据电机温升
和起动转矩的大小等条
件,最低使用频率取 6Hz
左右,此时电动机可输出
额定转矩而不会引起严
重的发热问题。变频器实
际输出频率(起动频率)
根据机种为 0.5~3Hz。。
10、对于一般电机的
组合是在 60Hz 以上也要
求转矩一定,是否可以?
通常情况下时不可
以的。在 60Hz 以上(也
有 50Hz 以上的模式)电
压不变,大体为恒功率特
性,在 高速下要求相同
转矩时,必须注意电机与
变频器容量的选择。
11、所谓开环是什么
意思?
给所使用的电机装
置设速度检出器(PG),
将实际转速反馈给控制
装置进行控制的,称为
“闭环 ”,不用 PG 运转
的就叫作“开 环 ”。通用
变频器多为开环方式,也
有的机种利用选件可进
行 PG 反馈.无速度传感
器闭环控制方式是根据
建立的数学模型根据磁
通推算电机的实际速度,
相当于用一个虚拟的速
度传感器形成闭环控制。
12、实际转速对于给
定速度有偏差时如何办?
开环时,变频器即使
输出给定频率,电机在带
负载运行时,电机的转速
在额定转差率的范围内
(1%~5%)变动。对于要
求调速精度比较高,即使
负载变动也要求在近于
给定速度下运转的场合,
可采用具有 PG 反馈功能
的变频器(选用件)。
13、如果用带有 PG
的电机,进行反馈后速度
精度能提高吗?
具有 PG 反馈功能的
变频器,精度 有 提 高 。但
速度精度的值取决于 PG
本身的精度和变频器输
出频率的分辨率。
14、失速防止功能是
什么意思?
如果给定的加速时
间过短,变频器的输出频
率变化远远超过转速(电
角频率)的变化,变频器
将因流过过电流而跳闸,
运转停止,这就叫作失速。
为了防止失速使电机继
续运转,就要检出电流的
大小进行频率控制。当加
速电流过大时适当放慢
加速速率。减速时也是如
此。两者结合起来就是失
速功能。
15、有加速时间与减
速时间可以分别给定的
机种,和加减速时间共同
给定的机种,这有什么意
义?
加减速可以分别给
定的机种,对于短时间加
速、缓慢 减 速 场 合 ,或者
对于小型机床需要严格
给定生产节拍时间的场
合是适宜的,但对于风机
传动等场合,加减速时间
都较长,加速时间和减速
时间可以共同给定。
16、什么是再生制
动?
电动机在运转中如
果降低指令频率,则电动
机变为异步发电机状态
运行,作为制动器而工作,
这就叫作再生(电气)制
动。
17、是否能得到更大
的制动力?
从电机再生出来的
能量贮积在变频器的滤
波电容器中,由于电容器
的容量和耐压的关系,通
用变频器的再生制动力
约为额定转矩的
10%~20%。如采用选用件
制动单元,可以达到
50%~100%。
18、请说明变频器的
保护功能?
保护功能可分为以
下两类:
(1)检知异常状态
后自动地进行修正动作,
如过电流失速防止,再生
过电压失速防止。
(2)检知异常后封
锁电力半导体器件 PWM
控制信号,使电机自动停
车。如过 电 流 切 断 、再生
过电压切断、半导体冷却
风扇过热和瞬时停电保
护等。
19、为什么用离合器
连接负载时,变频器的保
护功能就动作?
用离合器连接负载
时,在连 接 的 瞬 间 ,电机
从空载状态向转差率大
的区域急剧变化,流过的
大电流导致变频器过电
流跳闸,不能运转。
20、在同一工厂内大
型电机一起动,运转中变
频器就停止,这是为什
么?
电机起动时将流
过和容量相对应的起动
电流,电机定子侧的变压
器产生电压降,电机容量
大时此压降影响也大,连
接在同一变压器上的变
频器将做出欠压或瞬停
的判断,因而有时保护功
能(IPE)动作,造成停
止运转。
21、什么是变频
分辨率?有什么意义?
对于数字控制的变
频器,即使频率指令为模
拟信号,输出频率也是有
级给定。这个级差的最小
单位就称为变频分辨率。
变频分辨率通常取值为
0.015~0.5Hz.例如,分辨
率为 0.5Hz,那么 23Hz
的上面可变为 23.5、
24.0 Hz,因此电机的动
作也是有级的跟随。这样
对于像连续卷取控制的
用途就造成问题。在这种
情况下,如果分辨率为
0.015Hz 左右,对于 4 级
电机 1 个级差为 1r/min
以下,也可 充 分 适 应 。另
外,有的机种给定分辨率
与输出分辨率不相同。
22、装设变频器时安
装方向是否有限制。
变频器内部和背面
的结构考虑了冷却效果
的,上下的关系对通风也
是重要的,因此 ,对于单
元型在盘内、挂在墙上的
都取纵向位,尽可能垂直
安装。
23、不采用软起动,
将电机直接投入到某固
定频率的变频器时是否
可以?
在很低的频率下是
可以的,但如果给定频率
高则同工频电源直接起
动的条件相近。将流过大
的起动电流(6~7 倍额定
电流),由于变频器切断
过电流,电机不能起动。
24、电机超过 60Hz
运转时应注意什么问题?
超过 60Hz 运转时应
注意以下事项:
(1)机械和装置在
该速下运转要充分可能
(机械强度、噪声 、振动
等)。
(2)电机进入恒功
率输出范围,其输出转矩
要能够维持工作(风机、
泵等轴输出功率于速度
的立方成比例增加,所以
转速少许升高时也要注
意)。
(3)产生轴承的寿
命问题,要充分加以考虑。
(4)对于中容量以
上的电机特别是 2 极电
机,在 60Hz 以上运转时
要与厂家仔细商讨。
25、变频器可以传动
齿轮电机吗?
根据减速机的结构
和润滑方式不同,需要注
意若干问题。在齿轮的结
构上通常可考虑 70~80Hz
为最大极限,采用油润滑
时,在低速下连续运转关
系到齿轮的损坏等。
26、变频器能用来驱
动单相电机吗?可以使
用单相电源吗?
基本上不能用。对于
调速器开关起动式的单
相电机,在工作点以下的
调速范围时将烧毁辅助
绕组;对于电容起动或电
容运转方式的,将诱发电
容器爆炸。变频器的电源
通常为 3 相,但对于小容
量的,也有用单相电源运
转的机种。
27、变频器本身消耗
的功率有多少?
它与变频器的机种、
运行状态、使用频率等有
关,但要 回 答 很 困 难 。不
过在 60Hz 以下的变频器
效率大约为 94%~96%,据
此可推算损耗,但内藏再
生制动式(FR-K)变频器,
如果把制动时的损耗也
考虑进去,功率消耗将变
大,对于操作盘设计等必
须注意。
28、为什么不能在
6~60Hz 全区域连续运转
使用?
一般电机利用装
在轴上的外扇或转子端
环上的叶片进行冷却,若
速度降低则冷却效果下
降,因而不能承受与高速
运转相同的发热,必须降
低在低速下的负载转矩,
或采用容量大的变频器
与电机组合,或采用专用
电机。
29、使用带制动
器的电机时应注意什么?
制动器励磁回路电
源应取自变频器的输入
侧。如果变频器正在输出
功率时制动器动作,将造
成过电流切断。所以要在
变频器停止输出后再使
制动器动作。
30、想用变频器传动
带有改善功率因数用电
容器的电机,电机却不动,
请说明原因。
变频器的电流流入
改善功率因数用的电容
器,由于其充电电流造成
变频器过电流(OCT),所
以不能起动,作为对策,
请将电容器拆除后运转,
至于改善功率因数,在变
频器的输入侧接入 AC 电
抗器是有效的。
31、变频器的寿命有
多久?
变频器虽为静止装
置,但也有像滤波电容器、
冷却风扇那样的消耗器
件,如果对它们进行定期
的维护,可望有 10 年以
上的寿命。
32、变频器内藏有冷
却风扇,风的方向如何?
风扇若是坏了会怎样?
对于小容量也有无
冷却风扇的机种。有风扇
的机种,风的方向是从下
向上,所以装设变频器的
地方,上、下部不要放置
妨碍吸、排气的机械器材。
还有,变频器上方不要放
置怕热的零件等。风扇发
生故障时,由电扇停止检
测或冷却风扇上的过热
检测进行保护
33、滤波电容器为消
耗品,那么怎样判断它的
寿命?
作为滤波电容器使
用的电容器,其静电容量
随着时间的推移而缓缓
减少,定期地测量静电容
量,以达到产品额定容量
的 85%时为基准来判断寿
命。
34、装设变频器时安
装方向是否有限制。
应基本收藏在盘内,
问题是采用全封闭结构
的盘外形尺寸大,占用空
间大,成本 比 较 高 。其措
施有:
(1)盘的设计要针
对实际装置所需要的散
热;
(2)利用铝散热片、
翼片冷却剂等增加冷却
面积;
(3)采用热导管。
35、变频器直流电抗
器的作用是什么?
减小输入电流的高
次谐波干扰,提高输入电
源的功率因数。
36、变频器附件正弦
滤波器有什么作用?
正弦滤波器允许变
频器使用较长的电机电
缆运行,也适用于在变频
器与电机之间有中间变
压器的回路。 37、变频
器的给定电位器的电阻
值多大?
变频器的给定电位
器的阻值一般为 1KΩ 至
10KΩ。
38、为什么变频器不
能用作变频电源?
变频电源的整个电
路由交流一直流一交流
一滤波等部分构成,因此
它输出的电压和电流波
形均为纯正的正弦波,非
常接近理想的交流供电
电源。可以输出世界任何
国家的电网电压和频率。
而变频器是由交流一直
流一交流(调制波)等电
路构成的,变频器标准叫
法应为变频调速器。其输
出电压的波形为脉冲方
波,且谐波成分多,电压
和频率同时按比例变化,
不可分别调整,不符合交
流电源的要求。原则上不
能做供电电源的使用,一
般仅用于三相异步电机
的调速。
39、变频器有哪些干
扰方式及一般如何处理?
A. 传播方式:
(1)辐射干扰;
(2)传导干扰
B. 抗干扰措施:对于
通过辐射方式传播的干
扰信号,主要通过布线以
及对放射源和对被干扰
的线路进行屏蔽的方式
来削弱。对于通过线路传
播的干扰信号,主要通过
在变频器输入输出侧加
装滤波器,电抗器或磁环
等方式来处理。具体方法
及注意事项如下:
(1)信号线与动力
线要垂直交叉或分槽布
线。
(2)不要采用不同
金属的导线相互连接。
(3)屏蔽管(层)
应可靠接地,并保证整个
长度上连续可靠接地。
(4)信号电路中要
使用双绞线屏蔽电缆。
(5)屏蔽层接地点
尽量远离变频器,并与变
频器接地点分开。
(6)磁环可以在变
频器输入电源线和输出
线上使用,具体方法为:
输入线一起朝同一方向
绕 4 圈,而输出线朝同一
方向绕 3 圈即可。绕线时
需注意,尽量将磁环靠近
变频器。
(7)一般对被干扰
设备仪器,均可采取屏蔽
及其它抗干扰措施。
40、想提高原有
输送带的速度,以 80Hz
运转,变频器的容量该怎
样选择?
输送带消耗的功
率与转速成正比,因此若
想以 80HZ 运行,变频器
和电机的功率都要按照
比例增加为 80HZ/50HZ,
即提高 60%容量。
41 、转矩提升问题
自 控 系 统 的 设 定 信 号 可
通 过 变 频 器 灵 活 自 如 地
指挥频率变化,控制工艺
指标,如在烟草行业的糖
料、香料 工 序 ,可由皮带
称 的 流 量 信 号 来 控 制 变
频器频率,使泵的转速随
流量信号自动变化,调节
加料量,均匀地加入香精、
糖料。也可利用生产线起
停信号通过正、反端子控
制变频器的起、停及正、
反转,成为自动流水线的
一部分。此外在流水生产
线上,当前方设备有故障
时後方设备应自动停机。
变 频 器 的 紧 急 停 止 端 可
以 实 现 这 一 功 能 。 在
SANKEN、MF、FUT 和 FVT
系 列 变 频 器 中 可 以 预 先
设 定 三 四 个 甚 至 多 达 七
个频率,在有些设备上可
据此设置自动生产流程。
设 定 好 工 作 频 率 及 时 间
後,变频器可使电机按顺
序 在 不 同 的 时 间 以 不 同
的转速运行,形成一个自
动的生产流程。
变 频 器 选 型 时 要 确 定 以
下几点:
1) 采 用 变 频 的 目 的 ; 恒
压控制或恒流控制等。
2) 变 频 器 的 负 载 类 型 ;
如叶片泵或容积泵等,特
别注意负载的性能曲线,
性 能 曲 线 决 定 了 应 用 时
的方式方法。
3) 变 频 器 与 负 载 的 匹 配
问题;
I. 电 压 匹 配 ; 变 频 器 的
额 定 电 压 与 负 载 的 额 定
电压相符。
II. 电流匹配;普通的离
心泵,变频器的额定电流
与电机的额定电流相符。
对 于 特 殊 的 负 载 如 深 水
泵 等 则 需 要 参 考 电 机 性
能参数,以最大电流确定
变频器电流和过载能力。
III.转矩匹配;这种情况
在 恒 转 矩 负 载 或 有 减 速
装置时有可能发生。
4) 在 使 用 变 频 器 驱 动 高
速电机时,由于高速电机
的电抗小,高次谐波增加
导致输出电流值增大。因
此 用 于 高 速 电 机 的 变 频
器的选型,其容量要稍大
于普通电机的选型。
5) 变 频 器 如 果 要 长 电 缆
运行时,此时要采取措施
抑 制 长 电 缆 对 地 耦 合 电
容的影响,避免变频器出
力不足,所以在这样情况
下,变频器容量要放大一
档 或 者 在 变 频 器 的 输 出
端安装输出电抗器。
6) 对 于 一 些 特 殊 的 应 用
场合,如高温,高海拔,
此 时 会 引 起 变 频 器 的 降
容,变频器容量要放大一
挡。
变频器控制原理图设计:
1) 首 先 确 认 变 频 器 的 安
装环境;
I. 工 作 温 度 。 变 频 器 内
部是大功率的电子元件,
极 易 受 到 工 作 温 度 的 影
响,产品一般要求为 0~
55℃,但为了保证工作安
全、可靠 ,使用时应考虑
留 有 余 地 , 最 好 控 制 在
40℃以下。在控制箱中,
变 频 器 一 般 应 安 装 在 箱
体上部,并严格遵守产品
说明书中的安装要求,绝
对 不 允 许 把 发 热 元 件 或
易 发 热 的 元 件 紧 靠 变 频
器的底部安装。
II. 环境温度。温度太高
且温度变化较大时,变频
器内部易出现结露现象,
其 绝 缘 性 能 就 会 大 大 降
低,甚至可能引发短路事
故。必要 时 ,必须在箱中
增加干燥剂和加热器。在
水处理间,一般水汽都比
较重,如果温度变化大的
话,这个问题会比较突出。
III.腐蚀性气体。使用环
境 如 果 腐 蚀 性 气 体 浓 度
大,不仅会腐蚀元器件的
引线、印刷 电 路 板 等 ,而
且 还 会 加 速 塑 料 器 件 的
老化,降低绝缘性能。
IV. 振动和冲击。装有变
频 器 的 控 制 柜 受 到 机 械
振动和冲击时,会引起电
气接触不良。淮安热电就
出现这样的问题。这时除
了 提 高 控 制 柜 的 机 械 强
度、远离振动源和冲击源
外,还应使用抗震橡皮垫
固 定 控 制 柜 外 和 内 电 磁
开 关 之 类 产 生 振 动 的 元
器件。设备运行一段时间
后,应对其进行检查和维
护。
V. 电 磁 波 干 扰 。 变 频 器
在 工 作 中 由 于 整 流 和 变
频,周围产生了很多的干
扰电磁波,这些高频电磁
波对附近的仪表、仪器有
一定的干扰。因此 ,柜内
仪表和电子系统,应该选
用金属外壳,屏蔽变频器
对仪表的干扰。所有的元
器件均应可靠接地,除此
之外,各电 气 元 件 、仪器
及 仪 表 之 间 的 连 线 应 选
用屏蔽控制电缆,且屏蔽
层应接地。如果处理不好
电磁干扰,往往会使整个
系统无法工作,导致控制
单元失灵或损坏。
2) 变 频 器 和 电 机 的 距 离
确定电缆和布线方法;
I. 变 频 器 和 电 机 的 距 离
应该尽量的短。这样减小
了电缆的对地电容,减少
干扰的发射源。
II. 控制电缆选用屏蔽电
缆,动力电缆选用屏蔽电
缆 或 者 从 变 频 器 到 电 机
全部用穿线管屏蔽。
III. 电 机 电 缆 应 独 立 于
其它电缆走线,其最小距
离为500mm。同时应
避 免 电 机 电 缆 与 其 它 电
缆长距离平行走线,这样
才 能 减 少 变 频 器 输 出 电
压 快 速 变 化 而 产 生 的 电
磁干扰。如果控制电缆和
电源电缆交叉,应尽可能
使它们按90度角交叉。
与 变 频 器 有 关 的 模 拟 量
信 号 线 与 主 回 路 线 分 开
走线,即使在控制柜中也
要如此。
IV. 与变频器有关的模拟
信 号 线 最 好 选 用 屏 蔽 双
绞线,动力电缆选用屏蔽
的三芯电缆(其规格要比
普 通 电 机 的 电 缆 大 档 )
或 遵 从 变 频 器 的 用 户 手
册。
3) 变频器控制原理图;
I. 主 回 路 : 电 抗 器 的 作
用 是 防 止 变 频 器 产 生 的
高 次 谐 波 通 过 电 源 的 输
入 回 路 返 回 到 电 网 从 而
影响其他的受电设备,需
要 根 据 变 频 器 的 容 量 大
小 来 决 定 是 否 需 要 加 电
抗器;滤波器是安装在变
频器的输出端,减少变频
器输出的高次谐波,当变
频 器 到 电 机 的 距 离 较 远
时,应该 安 装 滤 波 器 。虽
然 变 频 器 本 身 有 各 种 保
护功能,但缺相保护却并
不完美,断路器在主回路
中起到过载,缺相等保护,
选 型 时 可 按 照 变 频 器 的
容量进行选择。可以用变
频 器 本 身 的 过 载 保 护 代
替热继电器。
II. 控制回路:具有工频
变频的手动切换,以便在
变 频 出 现 故 障 时 可 以 手
动切工频运行,因输出端
不能加电压,固工频和变
频要有互锁。
4) 变频器的接地;
变 频 器 正 确 接 地 是 提 高
系统稳定性,抑制噪声能
力的重要手段。变频器的
接 地 端 子 的 接 地 电 阻 越
小越好,接地导线的截面
不小于 4mm,长度不超过
5m。变频器的接地应和动
力设备的接地点分开,不
能共地。信号线的屏蔽层
一 端 接 到 变 频 器 的 接 地
端,另一 端 浮 空 。变频器
与控制柜之间电气相通。
变频器维修检测方法
一、静态测试
1、测试整流电路
找 到 变 频 器 内 部 直 流 电
源的 P 端和 N 端,将万用
表调到电阻 X10 档,红表
棒接到 P,黑表棒分别依
到 R、S、T,应该有大约
几十欧的阻值,且基本平
衡。相反将黑表棒接到 P
端,红表棒依次接到 R、S、
T, 有 一 个 接 近 于 无 穷 大
的阻值。将红表棒接到 N
端,重复 以 上 步 骤 ,都应
得到相同结果。如果有以
下结果,可以判定电路已
出现异常,A.阻值三相不
平衡,可以说明整流桥故
障。B.红表棒接 P 端时,
电阻无穷大,可以断定整
流 桥 故 障 或 起 动 电 阻 出
现故障。
2、测试逆变电路
将 红 表 棒 接 到 P 端 ,黑 表
棒分别接 U、V、W 上 ,应
该有几十欧的阻值,且各
相阻值基本相同,反相应
该为无穷大。将黑表棒接
到 N 端,重复以上步骤应
得到相同结果,否则可确
定逆变模块故障
二、动态测试
在 静 态 测 试 结 果 正 常 以
后,才可进行动态测试,
即上电试机。在上电前后
必须注意以下几点:
1、 上 电 之 前 , 须 确 认 输
入 电 压 是 否 有 误 , 将
380V 电源接入 220V 级变
频器之中会出现炸机(炸
电 容 、 压 敏 电 阻 、 模 块
等)。
2、 检 查 变 频 器 各 接 播 口
是 否 已 正 确 连 接 ,连 接 是
否 有 松 动 ,连 接 异 常 有 时
可 能 导 致 变 频 器 出 现 故
障 ,严 重 时 会 出 现 炸 机 等
情况。
3、 上 电 后 检 测 故 障 显 示
内 容 ,并 初 步 断 定 故 障 及
原因。
4、如未显示故障,首先检
查 参 数 是 否 有 异 常 ,并 将
参 数 复 归 后 , 进 行 空 载
( 不 接 电 机 ) 情 况 下 启 动
变 频 器 ,并 测 试 U、 V、 W
三相输出电压值。如出现
缺相、三相不平衡等情况,
则 模 块 或 驱 动 板 等 有 故
障
5、 在 输 出 电 压 正 常 ( 无
缺相、三相平衡)的情况
下,带载测试。测试时,
最好是满负载测试。
三、故障判断
1、整流模块损坏
一 般 是 由 于 电 网 电 压 或
内部短路引起。在排除内
部短路情况下,更换整流
桥。在现场处理故障时,
应 重 点 检 查 用 户 电 网 情
况,如电 网 电 压 ,有无电
焊 机 等 对 电 网 有 污 染 的
设备等。
2、逆变模块损坏
一 般 是 由 于 电 机 或 电 缆
损 坏 及 驱 动 电 路 故 障 引
起。在修复驱动电路之后,
测驱动波形良好状态下,
更换模块。在现场服务中
更换驱动板之后,还必须
注 意 检 查 马 达 及 连 接 电
缆。在确定无任何故障下,
运行变频器。
3、上电无显示
一 般 是 由 于 开 关 电 源 损
坏 或 软 充 电 电 路 损 坏 使
直流电路无直流电引起,
如启动电阻损坏,也有可
能是面板损坏。
4、 上 电 后 显 示 过 电 压 或
欠电压
一般由于输入缺相,电路
老化及电路板受潮引起。
找 出 其 电 压 检 测 电 路 及
检测点,更换损坏的器件。
5、 上 电 后 显 示 过 电 流 或
接地短路
一 般 是 由 于 电 流 检 测 电
路损坏。如霍 尔 元 件 、运
放等。
6、启动显示过电流
一 般 是 由 于 驱 动 电 路 或
逆变模块损坏引起。
7、空载输出电压正常,带
载后显示过载或过电流
该 种 情 况 一 般 是 由 于 参
数 设 置 不 当 或 驱 动 电 路
老化,模块损伤引起。
1.变频器基本结构
1.1 变频器基本原理(主
电路)
变频器是把电压、频率
固定的交流电变成电压、频
率可调的交流电的变换器,
其基本原理(主电路)图构
成如下:
图 2.1
变频器基本原理(主电路)
图
变流器 大量使用的
是二极管/晶闸管桥整流器,
它把 工频电源变换为 直流
电源。
平波回路 抑制电 压 波
动,采用电感和电容吸收脉
动电压(电流)。装置容量小
时,可以省去电感。
逆变器 逆变器是将
直流 功率变换为所要 求频
率的交流功率。
制动回路 电动机 在 转
差率为负时,再生能量可用
制动回路(开关和电阻)消
耗。
1.2 控制电路
控制电 路 是 给 系统电
路提供控制信号的回路,具
有设定和显示运行参数、信
号检测、系统保护、计算与
控制、驱动逆变管等作用。
(1)主控电路:变频
器控 制的核心是由单 片机
构成的中央处理单元组成,
包括控制程序、控制方式等。
外部的控制信号、内部的检
测信号、用户的参数设定等
送到 CPU,经 CPU 处理后,
对变频器进行相关控制。
(2)驱动电路:主要
包括 PWM 信号分配电路、输
出信号电路等。主要作用是
产生 符合系统控制要 求的
驱动信号。
(3)保护及报警单元:
变频 器通常都有故障 自诊
断功能和自保护功能。当变
频器出现故障或输入、输出
信号异常时,能使变频器停
止工作或抑制电压、电流值。
(4)参数设定和监视
单元:该单元主要由操作面
板组成,用于对变频器的参
数设 定和监视变频器 当前
工作状态,并显示故障代码。
(5)检测电路:包括
电压、电流、以及温度的信
息采样,将采样信息送至主
控电路。
2. 变频器的控制方式
(1)U/f 控制。逆变器
采用 IGBT 元件组成,用 PWM
方式进行控制。逆变器的脉
冲发 生器同时受控于 频率
指令和电压指令,而 U 与 f
之间 的关系是由曲线 发生
器(模式形成)决定的。这
样以 PWM 控制之后,变频器
的输出频率、输出电压之间
的关 系就是曲线发生 器所
确定的关系。
转速的 改 变 是 靠改变
频率的设定值来实现的,电
动机 的实际转速要根 据负
载的大小,即转差率的大小
来决定。负载变化时,在不
变条件下,电机转速将随负
载转矩变化而变化,故它常
用于 速度精度要求不 十分
严格 或负载变动较小 的场
合。
转速开环控制,无需速
度传感器,控制电路简单,
负载 可能是通用的标 准异
步电动机,所以通用性强,
经济性好,是目前通用变频
器产 品中使用较多的 一种
控制方式。
(2)转差频率控制。
由于 U/f 控 制 没 有转矩控
制功能,为了提高静态稳定
性、加大调速范围、改善启
动性能,并避免不必要的过
电流跳闸,就提出了转差频
率控制方式。
根据异 步 电 动 机稳定
数学模型可知,当频率一定
时,异步电动机的电磁转矩
正比于转差率,机械特性为
直线。转差频率控制就是通
过控 制转差频率来控 制转
矩和电流。但是该控制方式
结果复杂,通用性较差。
(3)矢量控制。U/f 控
制思 想建立在异步电 动机
的静态数学模型上,动态性
能指标不高。对于对动态性
能要求较高的场合,可以采
用矢量控制。
采用矢 量 控 制 方式的
目的,主要是为了提高变频
调速的动态性能。根据交流
电动机的动态数学模型、利
用坐标变换手段,将交流电
动机 的定子电流分解 成磁
场分 量电流和转矩分 量电
流,并分别加以控制,即模
仿自 然解耦的直流电 动机
控制方式,对电动机磁场和
转矩分别进行控制,以获得
类似 于直流调速系统 的动
态性能。
在矢量控制方式中,磁
场电 流和转矩电流可 以根
据可 测定的电动机定 子电
压、电流的实际值经计算求
得。磁场电流和转矩电流再
与相 应的设定值相比 较并
根据需要进行必要的校正。
矢量控制的主要优点如下:
1)良好 的 速 度 追踪性
能;
2)速度 控 制 可 低至零
速;
3)负载 变 化 对 调速精
度影响小。
(4)直接转矩控制方式。
它是 利用空间矢量的 分析
方法,直接在定子坐标系下
计算 与控制交流电动 机的
转矩,采用定子磁场定向,
借助 于离散的两点式 调节
产生 PWM 信号,直接对逆变
器的开关状态进行控制,以
获得转矩的高动态性能。它
是一种控制结构简单、控制
手段直接,具有高静态、动
态性能的交流调速方法。
三、变频器常见故障的原因
及处理方法
当变 频器出 现故
障时,一般将检修的重点放
在主 电路和微处理器 后的
接口电路,而微处理系统由
于与其他电路可靠隔离,它
的故障率极低,即使有故障,
也难 以用常规的方法 检测
出来。变频器常见故障的原
因及处理方法如下:
1. 过电流故障
过流 故障可 能是
由于加减速时间太短、输出
端短路、负荷分配不均、负
载发生突变等原因引起的。
这时 一般可通过延长 加减
速时间、对线路进行检查、
进行负荷分配调整、减少负
载突 变或外加能耗制 动元
件进行处理。如果断开负载
还是过电流故障,则说明变
频器逆变电路已坏,需更换
变频器。
2. 过电压故障
过电 压故障 可能
是由于减速时间太短、出现
负负载(由负载带动旋转)
电源 电压过高等原因 引起
的。此时可以通过延长减速
时间、调整负载情况、切断
电源等方法进行处理。如果
延长 减速时间仍不能 解决
问题 ,选用制动电阻 (单
元)。
3. 过载故障
过载 故障包 括变
频器过载和电机过载,其可
能是加速时间太短、直流制
动量过大、电网电压太低、
负载过重等原因引起的。可
通过延长加速时间、延长制
动时间、检查电网电压等方
法处理。如果是负载过重,
可能 是所选电机和变 频器
不能拖动该负载,也可能是
机械润滑不好引起的,若是
前者,则必须更换大功率电
机或变频器,若是后者,则
要对生产机械进行检修。
4. 对地短路故障
对地 短路故 障可
能是电机绝缘老化、负载侧
接触不良等原因引起的,检
查电 机和负载侧接线 是否
与地线之间有短路。
5. 温度过高故障
故障 原因可 能是
冷却风扇故障、环境温度过
高、过滤网堵塞,可以通过
更换冷却风扇、降低环境温
度、清洗过滤网等方法处理。
6.其它故障
如硬件故障、通信
故障,此类故障可以与厂家
联系解决。
此外,外部的各种
干扰信号(如容量较大的晶
闸管换流设备,电力补偿电
容等 电网中存在的谐 波源
工作中产生的畸形波)以及
变频 器自身产生的高 次谐
波干 扰信号都会影响 变频
器的正常运行。
四、变频器日常维护要点
1. 变频器的日常
检查
变频 器日常 检查
非常重要,检查一般使用耳
听、目测、触感和气味等。
一般日常检查的内容有:
(1) 周围
环
境、
温
度、
湿度
是否
符合
要
求。
(2) 进风
口和
出风
口有
无积
灰,
是否
被积
灰堵
死。
(3) 噪
声、
振
动、
气味
是否
在正
常范
围之
内。
(4) 运行
参数
及面
板显
示是
否正
常。
2. 变频器定期维
护与保养
变频器 运 行 环 境条件
要求较高,其各种元器件也
需要很高的精度,因此,对
变频 器的维护和保养 尤为
重要,维护和保养内容主要
包括:
(1) 定期
检查
除
尘。
除尘
时应
先切
断电
源,
待变
频器
的储
能电
容充
分放
电后
再打
开机
盖,
用毛
刷或
压缩
空气
对积
灰进
行清
理。
除尘
时,
不要
触及
机芯
的元
器件
及微
型开
关、
接插
件端
子
等。
(2) 定期
检查
电路
的主
要参
数。
如主
电路
和控
制电
路电
压是
否正
常;
滤波
电容
是否
漏液
及容
量是
否下
降
等。
此外
面板
显示
清楚
与
否,
有无
缺少
字符
也应
是检
查的
内
容。
(3) 定期
检查
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