变频器的概述与应用及其常见问题的处理.docx
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1、变频器的概述与应用及其常见问题的处理摘 要变频器在沟通拖动系统应用中呈现优良的掌握性,可以实现软起动和无级调速,进展加减速掌握,使电动机获得高性能,而且具有显著的节能效果。所以应用变频调速可以提高生产机械的掌握精度、生产效率和产品质量,从而利于实现生产过程的自动化。因此变频器近年来在工业生产各环节得到了广泛的应用。但变频器在实际应用和维护检修中也暴露出一些问题需要引起重视。关键字:变频器的概念,节能,参数设定,故障排解,模块检测,维护保养10一、绪论21 世纪,沟通电动机变频传动是工业生产、日常生活等所依靠的根本技术之一,其重要性随着社会和生产力的进展变得越来越突出。变频器可与三相沟通电机、减
2、速机构视需要构成完整的传动系统。在现代工业传动应用中,这种“一站式”驱动解决方案具有明显的优势。这种理念正如德国伦茨公司所提出:“上至电网,下至输出轴的传动。”这种传动系统的中心就是变频器。变频传动在掌握性能、调速性能、效率以及维护方面性能优良,因此变频技术已成为现代传动掌握技术必不行少的重要手段。有人曾经这样描述:“变频器+异步电动机=高性能传动系统。”使用时只要将变频器的输入接入电源,变频器的输出与电动机相连就可以了,比起变频器内部的简单程度,使用实在是便利了。变频器在设计时尽可能地为用户供给了众多的功能,以满足不同应用场合下使用;早先变频传动的对象绝大局部是鼠笼型异步电动机,这种鼠笼构造
3、转子的沟通电动机,在全部电动机中,构造简洁、结实耐用、易于维护和价格廉价,正是由于这一系列的优点,给变频器带来了巨大的市场。实际上,在 1889 年三相沟通异步电动机诞生之日时,人们就知道只要转变沟通电动机定子的电源频率,就能转变其转子的旋转速度,但真正“变频”的愿望几乎是在一个世纪之后,即计算机技术、电力电子技术和功率变换技术高度进展的今日才得以实现。固然,现代变频器所驱动的对象已经不仅仅是异步电动机, 它还包括同步电动机、伺服电动机。变频器的广泛使用是世界生产力高度进展的必定,机身产过程和理化、实现高作业效率和高产品品质的需要。在现代工业中,沟通传动以其优越于直流传动的特点,在很多场合中都
4、被作为首选的传动方案,承受变频器掌握的电机系统, 有着节能效果显着、调整掌握便利、维护简洁、可网络化集中、远程掌握、可与PLC 组成自动化掌握系统等优点。变频器的这些特点使其在电力电子系统、工业自动掌握等领域的应用广泛。市场上不同型号规格变频器的安装、接线、调试各有特点,但主要方法及留意事项根本全都、但使用变频器时,一旦发生故障,工矿企业的一般运行人员就很难处理。变频器故障的产生可能是产品质量问题、运行问题、应用方式问题,也可能是变频器参数设置问题。二、变频器的概念及组成1、变频器的概念变频器是利用电力半导体器的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能 掌握装置,能实现对沟通异步电动机的软起动、
5、变频调速、提高运转精度、转变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。此外,它还具有转变沟通电电压的关心功能。过去,变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的消灭,人们已经可以生产完全独立的变频器。2、变频器主要是由主电路、掌握电路组成1、 主电路是给异步电动机供给调压调频电源的电力变换局部,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沟通的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为沟通的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三局部构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸取在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功
6、率变换为沟通功率的“逆变器”。(1) 整流器:最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进展再生运转。(2) 平波回路:在整流器整流后的直流电压中,含有电源 6 倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,承受电感和电容吸取脉动电压电流。装置容量小时,假设电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感承受简洁的平波回路。(3) 逆变器:同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的沟通功率,以所确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相沟通输出。以电压型 PWM 逆变器
7、为例示出开关时间和电压波形。2、掌握电路是给异步电动机供电电压、频率可调的主电路供给掌握信号的回路,它有频率、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”,将运算电路的掌握信号进展放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。(1) 运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进展比较运算,打算逆变器的输出电压、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:驱动主电路器件的电路。它与掌握电路隔离使主电路器件导通、关断。(4) 速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg 等)的
8、信号为速度信号,送入运算回路,依据指令和运算可使电动机按指令速度运转。(5) 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特别时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停顿工作或抑制电压、电流值。三、变频器的选型选用变频器要依据生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求,打算选用那种掌握方式的变频器。通常负载有三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。因此选用变频器首先要搞清电动机所带负载的性质。不同负载类型,选不同类型的变频器。并且两者功率要相互匹配。良好的选型是保证变频器长周期安全运行的前提。四、变频器的运行环境即安装要点变频器属周密电子装置,所以温度、灰尘
9、与潮湿也对其寿命影响较大。变频器的环境运行温度一般要求10+50,良好的运行工作环境,可降低变频器的故障率,延长变频器的寿命。安装接线,变频器输入端加装空气开关,以防变频器发生短路时起到保护作用。变频器输出端要加装接触器通过自身掌握使其导通。掌握线尽量不要太长,否则易受干扰产生误动作。掌握线要选用屏蔽线,一端接地。接地地线应保证良好以防止地线带电而损坏变频器。五、变频器根本参数的设定1、出厂设置常用变频器,一般出厂时,厂家对每一个参数都有一个默认值,这些参数叫工厂值。在这些参数值的状况下,用户能以面板操作方式正常运行的。2、频率限制即设定变频器输出频率的上、下限幅值。一般状况下电机散热靠本身风
10、扇进展冷却,因此下限频率不能低于15HZ。假设工艺要求常常低速运行小于15HZ,则电机要另加散热风扇。上限频率幅值不能超出50HZ,否则损坏电机。假设工艺要求频率大于50HZ,需配置专用电机。3、电机参数在相应参数组中设定电机的功率、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。4、加减速时间加减速时间就是输出频率从0上升到最大频率和从最大频率下降到0所需时 间。设定时要满足在电动机加速时防止过电流,减速时以防止过电压。这需要依据负载特性定出最正确加减速时间。以使运转中不发生过电流、过电压报警为原则, 将加减速时间缩短。5、掌握方式变频器实行的掌握方式,即速度掌握、转距掌握、P
11、ID 掌握或其他方式。实行掌握方式后,一般要依据掌握精度,需要进展静态或动态辨识。6、变频器启动方式一般变频器在出厂时设定从面板启动,用户可以依据实际状况选择启动方式,可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。7、信号给定方式一般变频器的频率给定也可以有多种方式,面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定,固然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后,变频器根本上能正常工作,如要获得更好的掌握效果则只能依据实际状况修改相关参数。8、保护参数设定变频器供给了过压、过流、断相、接地等一系列保护功能,用户可依据实际状况选取相应功能。六、变频器常见故障及处
12、理变频器由主回路、电源回路、IPM 驱动及保护回路、冷却风扇等几局部组成。其构造多为单元化或模块化形式。由于使用方法不正确或设置环境不合理,将简洁造成变频器误动作及发生故障,或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然, 事先对故障缘由进展认真分析尤为重要。1、主回路常见故障分析主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM 逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中很多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所打算,在回路设计时已经选定了电容器的型号,所以内部的温度对电解电容器的寿命起打算作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命,一般温度每上升
13、10,寿命减半。因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度,另一方面可以实行措施削减脉动电流。承受改善功率因数的沟通或直流电抗器可以削减脉动电流,从而延长电解电容器的寿 命。在电容器维护时,通常以比较简洁测量的静电容量来推断电解电容器的劣化状况,当静电容量低于额定值的80%,绝缘阻抗在5 M以下时,应考虑更换电解电容器。2、主回路典型故障分析故障现象:变频器在加速、减速或正常运行时消灭过电流跳闸。首先应区分是由于负载缘由,还是变频器的缘由引起的。假设是变频器的故障,可通过历史记录查询在跳闸时的电流,超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值, 而三相电压和电流是平衡的,则应考虑是否有过载或突变,
14、如电机堵转等。在负载惯性较大时,可适当延长加速时间,此过程对变频器本身并无损坏。假设跳闸时的电流,在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内,可推断是 IPM 模块或相关局部发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子 U、V、W 分别与直流侧的 P、N 端子之间的正反向电阻,来推断 IPM 模块是否损坏。如模块未损坏,则是驱动电路出了故障。假设减速时 IPM 模块过流或变频器对地短路跳闸,一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障;而加速时 IPM 模块过流,则是下半桥的模块或其驱动电路局部故障,发生这些故障的缘由,多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。3、掌握回路故障分析掌
15、握回路影响变频器寿命的是电源局部,是平滑电容器和 IPM 电路板中的缓冲电容器,其原理与前述一样,但这里的电容器中通过的脉动电流,是根本不受主回路负载影响的定值,故其寿命主要由温度和通电时间打算。由于电容器都焊接在电路板上,通过测量静电容量来推断劣化状况比较困难,一般依据电容器环境温度以及使用时间,来推算是否接近其使用寿命。1、电源电路板给掌握回路、IPM 驱动电路和外表操作显示板以及风扇等供给电源,这些电源一般都是从主电路输出的直流电压,通过开关电源再分别整流而得到的。因此,某一路电源短路,除了本路的整流电路受损外,还可能影响其他局部的电源,如由于误操作而使掌握电源与公共接地短接,致使电源电
16、路板上开关电源局部损坏,风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观看电源电路板就比较简洁觉察。2、规律掌握电路板是变频器的核心,它集中了 CPU、MPU、RAM、EEPROM 等大规模集成电路,具有很高的牢靠性,本身消灭故障的概率很小,但有时会因开机而使全部掌握端子同时闭合,导致变频器消灭 EEPROM 故障,这只要对EEPROM 重复位就可以了。3、IPM 电路板包含驱动和缓冲电路,以及过电压、缺相等保护电路。从规律掌握板来的 PWM 信号,通过光耦合将电压驱动信号输入 IPM 模块,因而在检测模快的同时,还应测量 IPM 模块上的光耦。4、冷却系统冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中冷
17、却风扇寿命较短,接近使用寿命时,风扇产生震惊,噪声增大最终停转,变频器消灭 IPM 过热跳闸。冷却风扇的寿命受陷于轴承,大约为1000035000 h。当变频器连续运转时,需要23 年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命,一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行。5、外部的电磁感应干扰假设变频器四周存在干扰源,它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部, 引起掌握回路误动作,造成工作不正常或停机,严峻时甚至损坏变频器。削减噪声干扰的具体方法有:变频器四周全部继电器、接触器的掌握线圈上,加装防止冲击电压的吸取装置,如 RC 浪涌吸取器,其接线不能超过20 cm;尽量缩短掌握回路的配线距离
18、,并使其与主回路分别;变频器掌握回路配线绞合节距离应在15 mm 以上,与主回路保持10 cm 以上的间距;变频器距离电动机很远时超过100 m,这时一方面可加大导线截面面积,保证线路压降在2%以内,同时应加装变频器输出电抗器,用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流。变频器接地端子应按规定进展接地,必需在专用接地点牢靠接地,不能同电焊、动力接地混用;变频器输入端安装无线电噪声滤波器,削减输入高次谐波,从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响;同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器,以降低其输出端的线路噪声。6、安装环境1、变频器属于电子器件装置,对安装环境要求比较严格,在其说明书中有具
19、体安装使用环境的要求。在特别状况下,假设确实无法满足这些要求,必需尽量承受相应抑制措施:振动是对电子器件造成机械损伤的主要缘由,对于振动冲击较大的场合,应承受橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件锈蚀、接触不良、绝缘降低而形成短路,作为防范措施,应对掌握板进展防腐防尘处理,并承受封闭式构造;温度是影响电子器件寿命及牢靠性的重要因素, 特别是半导体器件,应依据装置要求的环境条件安装空调或避开日光直射。2、除上述几点外,定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是格外必要 的。对于特别的高寒场合,为防止微处理器因温度过低不能正常工作,应实行设置空气加热器等必要措施。7、电源特别电源特别
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- 变频器 概述 应用 及其 常见问题 处理
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