ABB变频器的常见故障及维修对策.pdf
ABBABB变频器的常见故障及维修对策变频器的常见故障及维修对策ABB 变频器进入中国的市场也并不太长，也经历了一段被广阔客户从陌生认知接受的过程，但其发展却是非常迅猛的。早期我们能看到的ABB 变频器主要有小功率的 ACS300 变频器，以及标准型的ACS500 变频器，应该说这两个系列变频器在国内并没有赢得太多的客户，而ABB 变频器真正被广阔用户认识和接受的就是采用DTC控制方式的ACS600的高端变频器。 稳定，可靠，功能丰富，应用灵活，这就是 ABB 变频器赢得市场的法宝。随着产品的不断更新， ABB 公司现在又推出了 ACS600 变频器的替代产品， ACS800，与 ACS600 相比，除保持 DTC 控制方式以及原有的一切功能之外，ACS800最明显的功能变化就是增加了简易 PLC 功能，不需要专门的工具和编程语言，用户可以自定义编程达 15 个模块。并能将程序绘制在功能模块模板上来存储该程序。此外我们还知道ACS600,ACS800 变频器的选件功能特别丰富，除了常见的 I/O 扩展模块，用于通讯的 ProfibusModbus 模块等，ABB 公司还专门针对不同行业开发了多个宏程序，包括造纸机械上使用的主从宏，纺织机械上使用的摆频宏，以及在恒压供水上使用的PFC 宏，PID 控制宏，转矩控制宏等等，应该说 ABB 变频器的选件功能相当丰富，基本满足了各个行业对变频器功能的需求。针对不同层次的客户群，ABB 公司又推出了磁通矢量控制的 ACS550 变频器，这是一款针对中端客户而开发的变频器，应该说在性价比上有很高的竞争优势， 此外还有针对低端用户使用的 ACS400 变频器，以及经济型的 ACS100,ACS140 小功率变频器。由于 ABB 变频器在中国市场还是有一个十分庞大的销售量， 包括一些早期使用的 ACS200,ACS300,ACS500 也已进入故障多发期， 在使用中必然会碰到许多问题，以下我们就 ABB 变频器的一些常见故障在这里和广阔使用者做一个探讨：对于 ACS300 的变频器，我们经常会碰到的故障就是开关电源的损坏，ACS300变频器开关电源采用了近似UC3844功能的一块叫LT1244的波形发生器集成块，受工作电压的突变，以及开关电源所带负载的损坏，而导致此集成块的损坏时有发生，由于使用了较常年数，电解电容也到了它的使用年限，那用于滤波的电容也就成了开关电源损坏的直接原因。 我们在维修中会碰到 ACS300 变频器的整流桥经常损坏，也许从经济角度考虑，选用了国际整流器公司的一款最紧凑的三相全桥整流器，体积和带载电流都较小，散热也较差，所以在使用一段时间后就会出现损坏。 ACS300 主控板发生故障的几率也是相当高的，控制盘与主板之间的通讯故障，主板CPU 故障都时有发生，通常此类故障较难排除。ACS300 选用了三菱的 IPM 模块，相对来说故障几率较低，模块损坏，只能更换，但更换前必须保证驱动电路完全正常。对于 ACS500 变频器我们较常见的故障有驱动厚膜的损坏， 此驱动厚膜已不仅仅包含驱动电路了，还包括短路检测，IGBT 模块检测，过流检测等，由于良好的保护功能， ACS500 的大功率模块很少损坏。 在维修中如果碰到驱动厚膜损坏，在没有配件的情况下，我们只能对厚膜进行维修，由于厚膜元器件都焊接于陶瓷片上，散热相当快，特别注意不要因为长时间把烙铁加热于元器件上，而导致器件的损坏。由于受到使用时间的限定，ACS500 的散热风扇也会出现故障，常见现象是上电后只听到“嗡嗡”声音，但风扇不转，由于是轴流风扇，风扇线圈和轴承往往都是正常的，检查后发现是偏转电容发生故障了，更换后就恢复了正常。对于 ACS600 变频器，应该说性能，质量还是相当可靠，但由于受到周围环境的影响，参数设置的不当，以及不正当的操作，都有可能对变频器造成损坏，当然自然损坏也是每个品牌的变频器不可防止的因素。与以往的ABB 变频器不同，ACS600 变频器采用了光纤通讯，大大提高了CPU 板和 I/O 板之间的通讯时间， 但也有可能引起了“LINK OR HWC”“ PPCC LINK”这样的故障出现，这种故障的出现与光纤的损坏不是绝对的。“ PPCC LINK”故障是 ACS600 变频器较常见的故障，CPU 板，I/O 板的损坏都有可能导致此故障的出现。开关电源损坏，在 ACS600 变频器中也会碰到，故障主要出现在开关管上，由于开关管的短路，常常也会导致用于限流的一个功率电阻烧坏。 “SHORT CIRCUIT”输出短路故障是我们碰到的最多的一类故障了，ACS600 采用了智能化的模块， 负载的故障， 以及使用中的一些问题都能导致模块的损坏，而模块的损坏也经常连带驱动板的损坏，由于备件价格比较昂贵，所以维修变频器的费用也相对较高，所以对于维修人员板级的维修提出了更高的要求。对于新推出的ACS550变频器和ACS800变频器由于进入市场时间尚短，也无明显的典型的故障可以和大家交流，所以我们这里占不做讨论。第二节变频器常见故障仅供参考应该说 ABB 变频器在使用中还是会碰到一些这样那样的故障， 特别是在备件费用较高的情况下，我们如何进行线路板级的维修，对于维修人员的要求更高了，也希望在以后能有更多从事变频调速行业的人加入到此行列中， 更好地为广阔用户解决一些难题。西门子变频器应该是进入中国市场较早的一个品牌，所以有些老的产品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER 仍有大量的用户在使用，我们先就这两个系列产品的常见故障做一分析。对于 MICRO MASTER 系列变频器我们最常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842 芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。 对于 MIDI MASTER 系列变频器我们较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT 模块的损坏，MIDI MASTER 的驱动电路是由一对对管去驱动 IGBT 模块的，而这对管也是最容易损坏的元器件，损坏原因常由于 IGBT 模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。对于 6SE70 系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，我们经常会碰到的故障现象有 F008(直流电压低)，由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，所以故障 F008 的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外我们还会碰到 F025,F026,F027,关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70 系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU 板的损坏了。此外F011过电流故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因之一， 此外我们在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起 F011 报警. 我们要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。对于 ECO 的变频器，我们碰到最多的就是电源板的烧坏以及功率模块的损坏，引起的原因也主要是由于强电侧功率模块与弱电侧驱动电路没有隔离电路，导致强电进入了控制电路，引起驱动电路及开关电源大面积烧坏，此外预充电回路损坏也是常见故障30KW 以上，由于限流回路设计在交流输入侧，只要有三相交流电源任意一路送电时有时序上的超前和滞后， 都有可能引起自身一路或其余两路充电时电流过大，而使得限流电阻和切入继电器烧毁。F231 故障也是 ECO 变频器的一种常见故障，引起原因就是因为采样电阻的损坏。对于 MM420 以及 MM440 变频器的故障现象应该说没有超出我们前面讨论的范围，只是变频器在内部结构上发生了一些变化，那就是采用了著名的功率器件制造商西门康公司的一体化功率模块，缩小了机器的体积，也减少了内部的连接，因为回路之间的连接都采用了直接接触的方式。应该说 MM440 和 MM420 系列变频器还是出现了较多的故障，特别是小功率的机器。应该说西门子变频器在使用中出现的故障还是多样性的， 希望在以后能有更多从事变频调速行业的人加入到此行列中，更好地为广阔用户解决一些难题。中国变频器维修网 中国变频培训第一品牌 首页您需要的应有尽有！专教变仅供参考频器的维修！ 第一篇：变频器的故障排除及维修 2 变频器运行中有故障代码显示的故障在变频器的使用说明书中，有一栏具体阐述了变频器有故障代码显示的故障，具体如表 1 所示。注:表 1 中 Io、Vo 分别是输出额定电流、输入额定电压;Vin 是输入电压。现就这几种情况作一下分析。表 1 故障代码显示的故障2.1 短路保护假设变频器运行当中出现短路保护，停机后显示“0”，说明是变频器内部或外部出现了短路因素。这有以下几方面的原因:(1) 负载出现短路这种情况下如果把负载甩开，即将变频器与负载断开，空开变频器，变频器应工作正常。这时我们用兆欧表(或称摇表)测量一下电机绝缘，电机绕组将对地短路，或电机线及接线端子板绝缘变差，此时应检查电机及附属设施。(2) 变频器内部问题如果上述检测后负载无问题，变频器空开仍出现短路保护，这是变频器内部出现问题，应予以排除。如图 1 所示。图 1 变频器主电路示意图在逆变桥的模块当中，假设 IGBT 的某一个结击穿，都会形成短路保护，严重的可使桥臂击穿，甚至于送不上电，前面的断路器将跳闸。这种情况一般只允许再送一次电，以免故障扩大，造成更大的损失，应联系厂家进行维修。(3) 变频器内部干扰或检测电路有问题有些机子内部干扰也易造成此类问题，此时变频器并无太大的问题，只是不间断的、无规律的出现短路保护，即所谓的误保护，这就是干扰造成的。变频器的短路保护一般是从主回路的正负母线上分流取样， 用电流传感器经主控板的检测传至主控芯片进行保护的，因此这些环节上任何一处出现问题，都可能造成故障停机。对于干扰问题，现低压大功率的及中高压变频器都加了光电隔离，但也有出现干扰的，主要是电流传感器的控制线走线不合理，可将该线单独走线，远离电源线、强电压、大电流线及其他电磁辐射较强的线，或采用屏蔽线，以增强抗干扰能力，防止出现误保护。对于检测电路出现的问题， 一般是电流传感器、 取样电阻或检测的门电路问题。电流传感器应用示波器检测，其正常波形应如图2 所示。图 2 电流传感器波形图假设波形不好或出现杂乱波形甚至于无波形，即说明电流传感器有问题，可更换一只新的。对取样电阻问题，有的机子使用时间长了，其阻值会变大，甚至于断路，用万用表可检测出来，应予以更换成原来的阻值的或少小一些的电阻。对于检测的门电路，应检查在静态时的工作点，假设状态不对应更换之。(4) 参数设置问题对于提升机类或其他(如拉丝机、 潜油电泵等)重负荷负载， 需要设置低频补偿。假设低频补偿设置不合理，也容易出现短路保护。一般以低频下能启动负载为宜，且越小越好，假设太高了，不但会引起短路保护，还会使启动后整个运行仅供参考过程电流过大，引起相关的故障，如 IGBT 栅极烧断，变频器温升高等。因此应逐渐加补偿，使负荷刚能正常启动为最正确。如图3 所示，V1 为启动电压，V0 为额定输出电压。图 3 启动过程的电压曲线(5) 在多单元并联的变频器中，假设某一单元出现问题。势必使其他单元承担的电流大，造成单元间的电流不平衡，而出现过流或短路保护。因此对于多单元并联的变频器，应首先测其均流情况，发现异常应查找原因，排除故障。各单元的均流系数应不大于 5%。2.2 过流保护变频器出现过流保护，代码显示“1”，一般是由于负载过大引起，即负载电流超过额定电流的 1.5 倍即故障停机而保护。这一般对变频器危害不大，但长期的过负荷容易引起变频器内部温升高，元器件老化或其他相应的故障。图 4 传感器的波形图这种保护也有因变频器内部故障引起的，假设负载正常，变频器仍出现过流保护，一般是检测电路所引起，类似于短路故障的排除，如电流传感器、取样电阻或检测电路等。该处传感器波形如图4 所示，其包络类似于正弦波，假设波形不对或无波形，即为传感器损坏，应更换之。过流保护用的检测电路是模拟运放电路，如图5 所示。图 5 过流检测电路在静态下，测 A 点的工作电压应为 2.4V，假设电压不对即为该电路有问题，应查找原因予以排除。R4 为取样电阻，假设有问题也应更换之。过流保护的另一个原因就是缺相。当变频器输入缺相时，势必引起母线电压降低，负载电流加大，引起保护。而当变频器输出端缺相时，势必使电机的另外两相电流加大而引起过流保护。所以对输入及输出都应进行检查，排除故障。2.3 过、欠压保护变频器出现过、欠压保护，大多是由于电网的波动引起的，在变频器的供电回路中，假设存在大负荷电机的直接启动或停车，引起电网瞬间的大范围波动即会引起变频器过、欠压保护，而不能正常工作。这种情况一般不会持续太久，电网波动过后即可正常运行。这种情况的改善只有增大供电变压器容量， 改善电网质量才能防止。当电网工作正常时，即在允许波动范围(380V20%)内时，假设变频器仍出现这种保护，这就是变频器内部的检测电路出现故障了。一般过、欠压保护的检测电路如图 6 所示。图 6 过、欠压保护的检测电路当 W1 调节不当时，即会使过、欠压保护范围变窄，出现误保护。此时可适当调节电位器，一般在网电 380V 时，使变频器面板显示值(运行中按住“”键与实际值相符即可。当检测回路损坏时，如图中的整流桥、滤波电容或R1、W1 及 R2 中任一器件出现问题，也会使该电路工作不正常而失控。如有的机子 R1 损坏造成开路，使该电路 P 点得不到电压，芯片即认为该处检测不对而出现欠压保护。P 点的工作点范围为 1.92.1V，即对应其电压波动范围。对于提升机变频器，因回馈电网污染，增加了隔离电路，如图7 所示。图 7 提升机变频器过、欠压保护的检测电路有时调节不当也会出现误保护，此时应根据电网的波动仔细调节。因提升机负载在运行中电网是波动的，在提升重物时，电压下降(有的可降 20V)，在下放仅供参考时回馈电网电压升高，可根据这种变化进行调节，一般是增大W3，减小 W2，直至在稳态下适合为止。2.4 温升过高保护变频器的温升过高保护(面板显示“5”)，一般是由于变频器工作环境温度太高引起的，此时应改善工作环境，增大周围的空气流动，使其在规定的温度范围内工作。再一个原因就是变频器本身散热风道通风不畅造成的， 有的工作环境恶劣，灰尘、粉尘太多，造成散热风道堵塞而使风机抽不进冷风，因此用户应对变频器内部经常进行清理(一般每周一次)。也有的因风机质量差运转过程中损坏，此时应更换风机。还有一种情况就是在大功率的变频器(尤其是多单元或中高压变频器)中， 因温度传感器走线太长，靠近主电路或电磁感应较强的地方，造成干扰，此时应采取抗干扰措施。如采用继电器隔离，或加滤波电容等。如图8 所示。图 8 温升过高保护的抗干扰措施2.5 电磁干扰太强这种情况变频器停机后不显示故障代码，只有小数点亮。这是一种比较难处理的故障。包括停机后显示错误，如乱显示，或运行中突然死机，频率显示正常而无输出，都是因变频器内外电磁干扰太强造成的。这种故障的排除除了外界因素，将变频器远离强辐射的干扰源外，主要是应增强其自身的抗干扰能力。特别对于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取对外界隔离的方式尤为重要。首先应尽量使主控板与外界的接口采用隔离措施。 我们在高中压及低压大功率变频器及提升机变频器中采用了光纤传输隔离，在外界取样电路(包括短路保护、过流保护、温升保护及过、欠压保护)中采用了光电隔离，在提升机与外界接口电路中采用了 PLC 隔离，这些措施都有效防止了外界的电磁干扰，在实践应用中都得到了较好的效果。再一点就是对变频器的控制电路(主控板、 分信号板及显示板)中应用的数字电路，如74HC14、74HC00、74HC373 及芯片 89C51、87C196 等，应特别强调每个集成块都应加退耦电容，即如图 9 所示。图 9 集成电路的退耦电容每个集成块的电源脚对控制地都应加 10F/50V 的电解电容并接 103(0.01F)的瓷片电容，以减小电源走线的干扰。对于芯片，电源与控制地之间应加电解电容 10F /50V 并接 105(1F)的独石电容，效果会更好些。笔者曾对一些干扰严重的机型进行过以上处理，效果较好。对这类故障应逐渐积累经验，不断寻求解决途径。有些机子使用时间太久，线路板上的滤波电容容量不够造成滤波效果差，造成变频器死机或失控，这种情况不太好处理，可更换一块新线路板，一般可解决问题。3 变频器的其他故障除以上有变频器故障代码显示的故障外，变频器还有一些非显示的故障，现分析如下，供大家参考。3.1 主回路跳闸这种故障表现为变频器运行过程中有大的响声(俗称“放炮”)，或开机时送不上电， 变频器控制用的断路器或空气开关跳闸。 这种情况一般是由于主电路(包括整流模块、电解电容或逆变桥)直接击穿短路所致，在击穿的瞬间强烈的大仅供参考电流造成模块炸裂而产生巨大响声。关于模块的损坏原因，是多方面的，不好一概而论。现仅就笔者所遇到的几类情况加以列举。(1) 整流模块的损坏大多是由于电网的污染造成的。 因变频器控制电路中使用可控整流器(如可控硅电焊机、机车充电瓶等都是可控整流器)，使电网的波形不再是规则的正弦波，使整流模块受电网的污染而损坏，这需要增强变频器输入端的电源吸收能力。在变频器内部一般也设计了该电路。但随着电网污染程度的加深，该电路也应不断改良，以增强吸收电网尖峰电压的能力。(2) 电解电容及 IGBT 的损坏主要是由于不均压造成的，这包括动态均压及静态均压。在使用日久的变频器中，由于某些电容的容量减少而导致整个电容组的不均压，分担电压高的电容肯定要炸裂。IGBT 的损坏主要是由于母线尖蜂电压过高而缓冲电路吸收不力造成的。在 IGBT 导通与关断过程中，存在着极高的电流变化率，即 di/dt，而加在 IGBT 上的电压即为:U=Ldi/dt其中 L 即为母线电感，当母线设计不合理，造成母线电感过高时，即会使模块承担的电压过高而击穿，击穿的瞬间大电流造成模块炸裂，所以减小母线电感是作好变频器的关键。我们改良电路采用的宽铜排结构效果较好。国外采用的多层母线结构值得借鉴。(3) 参数设置不合理。尤其在大惯量负载下，如离心风机、离心搅拌机等，因变频器频率下降时间过短，造成停机过程电机发电而使母线电压升高，超过模块所能承受的界限而炸裂。这种情况应尽量使下降时间放长，一般不低于300s， 或在主电路中增加泄放回路， 采用耗能电阻来释放掉该能量。 如图 10 所示。图 10 耗能电阻接线图R 即为耗能电阻。在母线电压过高时，使A 管导通，使母线电压下降，正常后关断。使母线电压趋于稳定，保证主器件的安全。(4) 当然模块炸裂的原因还有很多。如主控芯片出现紊乱，信号干扰造成上下桥臂直通等都容易造成模块炸裂，吸收电路不好也是其直接原因，应分别情况区别对待，以期把变频器作的更好。3.2 延时电阻烧坏这主要是由于延时控制电路出问题造成的。(1) 在变频器延时电路中，大多是用的晶闸管(可控硅)电路，当其不导通或性能不良时，就可造成延时电阻烧坏。这主要是开机瞬间造成的。(2) 在变频器运行过程当中，当控制电路出现问题，有的是由于主电路模块击穿，造成控制电路电压下降，使延时可控硅控制电路工作异常，可控硅截止使延时电阻烧坏。也有的是控制变压器供电回路出现问题，使主控板失去电压瞬间造成晶闸管工作异常而使延时电阻烧坏。3.3 只有频率而无输出这种故障一般是 IGBT 的驱动电路受开关电源控制的电路中，当开关电源或其驱动的功率激励电路出现故障时，即会出现这种问题。如图11 所示。图 11 开关电源及其驱动电路框图在风光变频器中，开关电源一般是选 3035V, 15V 或12V，功率激励的输出为一方波，其幅度为35V，频率在7kHz 左右。检测这几个电压值，用示波器测量功率激励的输出即可加以判别，如图 12 所示。但更换这部分器件后，应加以调整，使驱动板上的电压符合规定值(+15V、-10V)为宜。仅供参考图 12 功率激励级的输出波形3.4 送电后面板无显示这主要是提升机类变频器常出现的故障， 因此类变频器主控板用的电源为开关电源，当其损坏时即会使主控板不正常而无显示。这种电源大多是其内部的熔断器损坏造成的。 因在送电的瞬间开关电源受冲击较大，造成保险丝瞬间熔断，可更换一个合适的熔断器即可解决问题。有的是其内的压敏电阻损坏，可更换一支新的开关电源。3.5 频率不上升即开机后变频器只在“2.00”Hz 上运行而不上升，这主要是由于外控电压不正常所致。变频器的外控电压是通过主控板的16 脚端子引入的，假设外控电压不正常，或 16 脚的内部运放出了问题，即会引起该故障，如图13 所示。图 13 频率调节电路变频器所出现的故障很多， 正像维修其他电器一样， 有很多是意想不到的问题，需要我们认真分析，弄清工作原理，逐步的把其电路学深学透，才能把握其本质，快速而准确的处理问题，从而更快、更好的服务于用户。本文只是在作者维修经验的基础上，对变频器的一些常见故障进行了分析探讨，在工作中还需要不断的分析、总结，积累一些常见的维修技巧，为用户排忧解难。也使我们的产品在应用过程中不断改良、升华，使其做的更好，更全面、更完善地服务于广阔的用户，尽量少出问题、不出问题，出了问题能及时解决，这正是我们的期望所在。变频器的控制电路及几种常见故障分析1 引言随着变频器在工业生产中日益广泛的应用，了解变频器的结构，主要器件的电气特性和一些常用参数的作用，及其常见故障越来越显示出其重要性。2 变频器控制电路给异步电动机供电 (电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路，称为控制电路，如图1 所示。控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。在图 1 点划线内，无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路， 即增加速度指令， 可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。2)电压、电流检测电路与主回路电位隔离检测电压、电流等。3)驱动电路为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。4)I/0 输入输出电路为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入 (比方运行、多段速度运行等)信号，还有各种内部参数的输出“ 比方电流、频率、保护动作驱动等)信号。5)速度检测电路以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG 等)的信号为速度信号，送入仅供参考运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。6)保护电路检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种， 保护功能如下(1)逆变器保护瞬时过电流保护由于逆变电流负载侧短路等， 流过逆变器器件的电流到达异常值 (超过容许值)时，瞬时停止逆变器运转，切断电流。变流器的输出电流到达异常值，也同样停止逆变器运转。这时请检查调节频率用的电位 W2(3.9K)，测量一下 16 脚有无 05V 的电压，进而检测运放电路 C 点工作是否正常。假设 16 脚电压正常，而 C 点无输出，一般是运放的工作电压不正常所致， 应检查其供电电压是否正常或运放是否损坏等。简述三相异步电动机变频调速的工作原理?最正确答案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。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式VVVF 变频或矢量控制变频，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供应电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4 个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 IGBT 三相桥式逆变器，且输出为PWM 波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。变频器选型：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，防止变频器出力不足，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；仅供参考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 055， 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。同时应防止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；仅供参考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。变频器应该安装在控制柜内部，控制柜在设计时要注意以下问题1) 散热问题：变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走， 假设风扇不能正常工作， 应立即停止变频器运行；大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇，控制柜的风道要设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，防止在柜中形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇，风扇安装要注意防震问题。2) 电磁干扰问题：I.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，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统 25%以上，需要考虑控制电源的抗干扰措施。II.当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变频器本身会因为干扰而出现保护，则考虑整个系统的电源质量问题。3) 防护问题需要注意以下几点：I.防水防结露：如果变频器放在现场，需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点， 在变频器附近不能有喷溅水流， 总之现场柜体防护等级要在 IP43以上。II. 防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理，维护。防尘网的网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。III.防腐蚀性气体： 在化工行业这种情况比较多见， 此时可以将变频柜放在控制室中。变频器接线标准：信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰， 请将控制变频器的信号线与强电回路主回路及顺控回路分开走线。距离应在 30cm 以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线标准。 该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部： 连接 PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内， 极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰， 因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。1) 模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短5-7mm 左右 ，同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。2) 为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。仅供参考变频器的运行和相关参数的设置：变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。控制方式：即速度控制、转距控制、PID 控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。最高运行频率：一般的变频器最大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转， 这对普通电机来说， 其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要防止压缩机的喘振点。常见故障分析：1) 过流故障：过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、 负载发生突变、 负荷分配不均， 输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。2) 过载故障：过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。3) 欠压：说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。仅供参考
