变频器原理与维修_电子/电路_工程科技_专业资料。SINAMICS G SINAMICS S 变频器原理与应用 绪论 主要内容： ? 变频器的概念和用途 ? 变频器的发展历程 ? 变频器的应用现状和发展趋势 ? 课程内容及学习要求 变频器原

　　SINAMICS G SINAMICS S 变频器原理与应用 绪论 主要内容： ? 变频器的概念和用途 ? 变频器的发展历程 ? 变频器的应用现状和发展趋势 ? 课程内容及学习要求 变频器原理与应用 1.变频器的概念和用途 ? 变频器的概念 ? 变频器的用途 三相交流电网 3 AC, V, 50 Hz 0～50Hz可调 异步电动机 开关或接触器 变频器 转速可调 变频器原理与应用 2.变频器的发展历程 ? 直流调速系统的优缺点 ? 交流调速系统的优缺点 ? 变频器的诞生 ? 变频器的发展与成熟 变频器原理与应用 3.我国变频器的应用现状 ? 起步较晚 ? 已进入 “黄金时期” ? 国外品牌 ? 国内品牌 ? 变频调速的效果 ? 市场空间 变频器原理与应用 4.变频器的发展趋势 ? 向专用型方向发展 ? 向人性化方向发展 ? 易用性不断提高 ? 功率结构模块化 ? 智能化（信息化） ? 优化电网接口 变频器原理与应用 总结 绪论 ? 变频器的概念和用途 ? 变频器的发展历程、应用现状和发展趋势 重点：变频器的概念和用途。 难点：变频器的发展趋势。 变频器原理与应用 章 基础知识 主要内容： §1.1 三相异步电动机 §1.2 三相异步电动机的起动和制动 §1.3 电力电子器件简介 §1.4 脉冲宽度调制（PWM）原理 §1.5 变频器的组成和分类 变频器原理与应用 §1.1 三相异步电动机 本节主要内容： ? 三相异步电动机结构及工作原理 ? 三相异步电动机的电磁特性 ? 三相异步电动机的机械特性 ? 三相异步电动机的调速方式 变频器原理与应用 1.三相异步电动机结构及工作原理 定子铁心 定子 定子绕组 机座 三相感应 电动机 端盖 气隙 转子铁心 转子 鼠笼型 转子绕组 绕线型 轴 变频器原理与应用 散热筋 端环 轴 风扇 端盖 接线盒 机座 定子绕组 轴承 鼠笼转子 图1.1 三相感应电机的结构图 变频器原理与应用 图1.2 三相感应电机的结构图 变频器原理与应用 变频器原理与应用 ? 鼠笼型转子 变频器原理与应用 ? 绕线式转子 变频器原理与应用 ? 三相感应式电动机的工作模型 A 3 ~ B C 2 Z i A B C t B 1 2 3 4 5 6 f N X A Y 6 f 5 规定 C 电流从首端流入、 末端流出时为正。 S 4 n1 e2, i2 T, n S N 1 变频器原理与应用 ? 旋转磁场 ?旋转磁场的转速（同步速） 60 f1 n1 ? p 电网频率 电机的极对数 变频器原理与应用 ? 转差率 ?转差定义为： ?n ? n1 ? n ? 0 即转子与旋转磁场之间存在相对运动，是感应电动机 稳定运行的必要条件。 ?转差率定义为： S ? ?n1 ? n? / n1 n ? ?1 ? S ?n1 其大小反映了电机的转速，即 变频器原理与应用 2.三相异步电动机的电磁特性 ? 感应电动势E1 E1=4.44K1N1?1Φm=U1+△U ※ E1∝?1Φm 将△U忽略，则E1≈U1∝?1Φm ? U1/?1 =常数 变频器原理与应用 3.三相异步电动机的机械特性 ? 机械特性的参数表达式 Te ? 3 pU12 r2 / s 2 ?? ? r2 ? 2 2? f1 ?? r1 ? ? ? ? x1 ? x2 ? ? s ? ? ? ?? ? 电机参数一定， 且U1，f1不变时， T仅与S有关。 T ? f (S ) 其中：p为电机极对数； U1为相电压有效值 S ? ?n1 ? n? / n1 r1为定子每相绕组的内阻 x1为每相漏阻抗 T ? f (n) r2’为折算到定子侧的每相电阻 x2’为折算到定子侧的漏电阻 机械特性曲线 变频器原理与应用 n 额定运行点 ? 机械特性中四个关键点 D: 理想空载点(同步点) C: 额定运行点 转矩点 理想空载点 0 起 动 点 T B: 转矩点 (拐点） S ? Sm , T ? Tm 临界转差率 转矩 图1.3 感应电机的机械特性 A: 起动点 n ? 0, S ? 1, T ? TQ 起动转矩 变频器原理与应用 4.三相异步电动机的调速方式 ?异步电动机的调速原理 变频 (他控式、自控式） 调压 60 f1 n ? (1 ? S )n1 ? (1 ? S ) p 串电阻 电磁转差离合器 耗能型 串级 设备费用高 变极 有级调速 变频器原理与应用 ? 异步电动机的变极调速 A1 X1 A2 X2 1 AA 1 1 XX 1 A2 A 2 X2 X 2 A A A1 N X X1 AA A A1 X X N X1 S X X2 A2 S X2 N 2p = 4 S 2p = 2 A2 X 变频器原理与应用 ? 异步电动机的变频调速 调速原理 60 f f 连续可调 n1 ? p 主要设备—变频器 U dc 2 n1 、n 连续可调 V1 V3 V5 ~ 整流 M U dc 2 V4 V6 V2 U dc 逆变 图1.4 变频器的结构 U abc , f 可调 变频器原理与应用 变频调速时的机械特性 同步点 n1 ? f1 1 U 转矩点：Sm ? , Tm ? ( 1 ) 2 不变 ( f ? fN , U1 ? const ) f1 f1 ? f N n S f1 f1 2 U1 U1 2 1 1 ? n T ? ? ( ) ? m 起动点： Q 3 f1 f1 f1 f1 转矩对应的转速降： 1 60 f1 1 ?nm ? Sm ? n1 ? ? ? f1 p p ?nm 不变 ? nm ? nm 1 n1 n1 fN f1 f1 2 保持 U1 不变 f ? fN ?m Tm TQ 弱磁调速 0 TZ T 变频器原理与应用 ?ffn:恒转矩调速； 图1.5 变频调速时的机械特性 ? ffn:恒功率调速； ? 异步电动机的改变转差率调速 ?调压调速 n n1 U1 U1 ? U1 ? U N U1 TZ ? kn2 1 3 U1 n1 不变 Sm 不变 Tm ? U12 TQ ? U12 Sm 2 b a n 0 c TZ Tm T 图1.6 变转差率调速时的机械特性 变频器原理与应用 ?绕线式感应电动机转子串电阻调速（串级调速） n R? n1 不变 Sm Tm不变 TQ 调速前：1，S1 n1 轻载调速 范围不大 r2 1 2 r2 ? R? n Sm Sm 调速后：2，S2 0 TZ TZ TQ TQ Tm T 图1.7 串电阻调速时的机械特性 变频器原理与应用 ? 异步电动机的三种调速方式的比较 ?变极调速 ?变转差率调速 ?变频调速 变频器原理与应用 §1.2 三相异步电动机的起动和制动 本节主要内容： ? 三相异步电动机的起动方法 ? 三相异步电动机的制动方法 变频器原理与应用 1.三相异步电动机的起动方法 ? 要求: ?有不太大的起动电流 ?足够大的起动转矩 ?动态转矩△T很小 ? 起动方法: ?直接起动 ?降压起动 ?低频起动 变频器原理与应用 图1.8 低频启动时的机械特性 变频器原理与应用 2.异步电动机的制动方法 ?电动机的制动状态：指电磁转矩 T 与转子转速 n 方向 相反的状态。 ?制动方式: ?直流制动： ?回馈制动 ?反接制动 变频器原理与应用 ?直流制动 ? 制动原理 ? 制动过程 图1.8 直流制动原理 图1.9 直流制动机械特性 变频器原理与应用 ?回馈制动 ? 制动原理 ? 回馈制动的条件：nn1 图1.10 回馈制动机械特性 变频器原理与应用 小结 1.2 三相异步电动机的起动和制动 ?三相异步电动机的起动方式 直接起动 降压起动 低频起动 直流制动 ?三相异步电动机的制动方式 回馈制动 反接制动 重点：三相异步电动机的启动和制动方式 难点：各种启动和制动方式的工作原理 变频器原理与应用 §1.3 电力电子器件简介 ? 电力电子器件是变频技术 发展的基础。 ? 在定性分析变频电路时， 可将电力电子器件作为理 想开关来对待。 图1.11 理想伏安特性 本节主要内容： ? 常用电力电子器件的基本特性。 变频器原理与应用 1.功率二极管（DIODE） ?电气符号 ?伏安特性 I IF 正向 导通 ?特性 单向导电性 反向 截至 O UTO UF U 变频器原理与应用 2.晶闸管（SCR） ?电气符号 ?内部结构 ?伏安特性 变频器原理与应用 ?开通条件 ?阳极和阴极间承受正向电压时，在门极和阴极间 也加正向电压。 ?当阳极电流上升到擎住电流后，门极电压信号即 失去作用，若撤去门极信号，晶闸管可继续导通； （擎住电流是使晶闸管由关断到导通的小电流） ?关断条件 ?使晶闸管阳极电流IA小于维持电流IH （维持电流IH是保持晶闸管导通的小电流） 变频器原理与应用 3.门极可关断晶闸管（GTO） ?电气符号 ?内部结构： GTO 是一种多元功率集 成器件，它是由十几个甚至数百个 共阳极的小GTO元组成。 ?伏安特性：与SCR的特性相似。 ?导通与关断条件：导通条件与 SCR 相同，但关断时门极需要负脉冲。 ?缺点 ?驱动功率大，驱动电 路复杂； ?工作频率不够高，一 般在10KHz以下。 ?优点 ?电 压 、 电 流 容 量 较 大 ，可达到 6000V 、 6000A 。 ?多 应 用 于 大 功 率 高 压 变频器。 变频器原理与应用 4.电力晶体管（GTR） ?电气符号 ?伏安特性 ?内 部 结 构 ： 与普通的 双极结型晶体管类似。 ?工 作 状 态 ： GTR 作 为 开 关器件，应在截止（关） 和饱和（开）两种状态之 间交替。 ?缺点 ?GTR 耐冲击能力差，易 受二次击穿损坏。 ?目前 GTR 的应用一般被 IGBT所替代。 变频器原理与应用 5.电力场效应晶体管（MOSFET） ?电气符号 ?伏安特性 ?转移特性 ?优点：驱动功率小，开 ?导通条件： 关速度快 ?uDS加正压，且 ?缺点：电流容量小，耐 ?uGS﹥UGS(th) )(开启电压) 压低 变频器原理与应用 6.绝缘栅双极晶体管（IGBT） ?电气符号 ?等效电路 ?输出特性 ?优点： ?导通条件： ?驱动功率小 ?uCE加正压，且 ?开关速度快 ?uGE﹥UGE(th) )(开启电压) ?电 流 容 量 大 ， 耐 压 高 变频器原理与应用 7.集成门极换流晶闸管（IGCT） ?IGCT 是 GTO 的派生器件，其基本结构在 GTO 的基础进 行了改进，如特殊的环状门极、与管芯集成在一起的 门极驱动电路等等。 ?使IGCT不仅具有与GTO相当的容量，而且具有优良的 开通和关断能力。 ?目前，0A、4500V及5500V的IGCT已研制成功。在 大容量变频电路中，IGCT被广泛应用。 变频器原理与应用 8.智能功率模块（IPM） ?IPM是将大功率开关器件和驱动电路、保护电路、检 测电路等集成在同一个模块内，是电力集成电路的一 种。 ?优点：高度集成化、结构紧凑，避免了由于分布参数 、保护延迟所带来的一系列技术难题。适合逆变器高 频化发展方向的需要。 ?目前，IPM一般以IGBT为基本功率开关元件，构成单 相或三相逆变器的专用功能模块，在中小容量变频器 中广泛应用。 变频器原理与应用 小 结 1.3 电力电子器件简介 ? 常用电力电子器件的基本特性 ?不控器件：DIODE ?半控器件：SCR， ?全控器件： GTO，GTR, P.MOSFET ?复合器件： IGBT，IGCT ?功率集成电路： IPM 重点：常用电力电子器件的基本特性 难点：复合器件的特点 变频器原理与应用 §1.4 脉冲宽度调制（PWM）原理 ? 电能变换的类型 图1.2 电力变换类型 图1.12 电能变换的类型 变频器原理与应用 ? AC/DC变换器 图1.13 整流电路 变频器原理与应用 ? DC/DC变换器 图1.14 直流斩波电路 变频器原理与应用 ? DC/AC变换器 图1.15 单相逆变电路 变频器原理与应用 ? AC/AC变换器 图1.16 单相交流调压器 图1.17 交交变频器 变频器原理与应用 ? （交直交）变频器的结构 图1.18 交直交变频器 ? 脉冲宽度调制（缩写为PWM）技术 按照一定的规则和要求对一系列脉冲宽度进行 调制，来得到所需要的等效波形。 本节主要内容： ? PWM的基本原理，调制方法 ? SPWM逆变电路 变频器原理与应用 1. PWM技术的基本原理 ? 理论基础:面积等效原理 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节 上时，其效果基本相同。 冲量 效果基本相同 f (t) f (t) 窄脉冲的面积 环节的输出响应波形基本相同 f (t) f (t) d (t) O a)矩形脉冲 t O t t O t O b)三角形脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数 图1.19 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 变频器原理与应用 具体的实例说明“面积等效原理” a） e (t)－电压窄脉冲，是 电路的输入。 i (t)－输出电流，是 电路的响应。 图1.20 惯性环节的电路 图1.21 冲量相等的 各种窄脉冲的响应 波形 变频器原理与应用 ? 正弦脉宽调制（SPWM） 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 u 等效 ωt u SPWM波 O O ωt 将一个正弦波 电压分为N等份 u 把正弦曲线每一等份所包围 的面积都用一个与其面积相 等的等幅矩形脉冲来代替 u O ωt O ωt ?SPWM波的特点：脉冲的宽度与正弦波的大小成正比。 N值越高（即脉冲频率越高），SPWM越接近正弦波 变频器原理与应用 ? 对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波 形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为： Ud O -U d wt ? 根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。 U d O - wt U d 变频器原理与应用 2. 单相SPWM逆变电路 ? 调制方法: 利用载波和调制波相比较的方式来确定 SPWM波的脉宽和间隔。 ?调制波ur: 所希望生成的正弦波 ?载波uc ：等腰三角波或锯齿波 ? 控制方式：按照 调制脉冲的极性关系 ,SPWM逆变电路的控 制方式分： ?单极性控制 ?双极性控制 图1.22 单相桥式SPWM逆变电路 变频器原理与应用 ? 单极性控制:任一时刻载波与调制波的极性相同，在 任意半个周期SPWM波单方向变化 ? ur ＞uc 时, 有脉冲 ? ur＜uc时， 无脉冲 图1.23 单极性SPWM 变频器原理与应用 ? 双极性控制：载波双方 向变化，在任意半个周 期SPWM波双方向变化 图1.24 双极性SPWM ? ur ＞ uc时， VT1，VT3开通 输出正脉冲 ? ur ＜ uc时， VT2，VT4开通 负脉冲 变频器原理与应用 3.三相桥式SPWM逆变电路 ? 电路结构 IGBT 图1.25 三相桥式逆变电路 变频器原理与应用 ? 调制原理 载波公用 ? 控制方式 双极性 SPWM ?调频方法： 改变三相调制 信号的频率 调制信号为三相正弦波 ?调压方法： 改变三相调制 信号的幅度 变频器原理与应用 小 结 §1.4 脉冲宽度调制（PWM）原理 ? 脉宽调制的基本原理 面积等效原理 ? SPWM波的生成方法 调制法 ? 三相桥式SPWM逆变电路 SPWM逆变电路的结构和变压变频原理 重点：脉宽调制的基本原理 难点：SPWM逆变电路的变压变频原理 变频器原理与应用 前面学习了 §1.1 三相异步电动机 §1.2 三相异步电动机的起动和制动 §1.3 电力电子器件简介 §1.4 脉冲宽度调制（PWM）原理 本讲将学习 §1.5 变频器的组成和分类 变频器原理与应用 本节主要内容： ? 变频器的主电路 ? 变频器的控制电路 ? 变频器的分类 变频器原理与应用 1.变频器的主电路 ? 整流电路 ? 组成：VD1～VD6（三相桥式二极管整流器） ? 功能：将工频交流电整流为脉动直流电。 ? 滤波电路 ? 组成：C1、C2、R1、R2、R3 ? 功能：将脉动直流电变为较平滑的直流电。 变频器原理与应用 ? 逆变电路 ? 组成：VT1~VT6、VD7~VD12 ? 功能：将直流电变为频率和电压可调的三相交流电 ? 制动单元 ? 组成：VT7、R5 ? 功能：消耗电动机制动过程中的回馈能量 变频器原理与应用 ? 制动单元工作原理： ? 电动机制动时，回馈电流通过 VD7 ～ VD12 给 C1 、 C2充电。 ? 当电容两端电压升到一定程度时 ，计算机控制 VT7 导通。 ? 电容通过 R5 和 VT7 放电，电阻发热消耗能量，电 容两端电压降低，电动机制动。 变频器原理与应用 ? 输入端子：R、S、T，连接电源 ? 输出端子：U、V、W，连接电动机 变频器原理与应用 2.变频器的控制电路 ? 主控制板：核心为单片机，是变频器的控制中心。 由以下各部分组成： ? 操作面板:包括键盘及显示屏等。 ? 键盘：运行操作或程序预置 其上有：运行键；模式转换键； 数据增减键；复位键等。 ? 显示屏：显示控制板提供的各种 显示数据。 LED数码显示屏和液晶显示屏。 显示的数据类型：运行数据；功 能参数码；故障代码等。 变频器原理与应用 ? 电源 ? 为控制电路提供直流电源 ? 该电源具有电压稳定性好 ，抗干扰能力强等优点 ? 与主电路电气隔离 ? 控制电路的输入端子 ? 模拟量输入端子：接收 模拟信号调节运行频率 ? 开关量输入端子：接收 开关信号进行运行控制 变频器原理与应用 ? 控制电路的输出端子 ? 模拟量输出端子：输出与内部变量成正比的模拟 信号，用于指示内部数据 。 ? 开关量输出端子：输出开关信号用于报警或运行 状态指示。 变频器原理与应用 ? 通信接口 ? 用于多个变频器之间 ? 或变频器与计算机之间 进行联网控制。 变频器原理与应用 3.变频器的分类 ? 按变换环节分 交-直-交型：低压变频器通用，调节频率范围较宽 交-交型：用于低速大容量的调速系统，可调频率范 围窄。 P uo Z N uo ?P= ? 2 输出电压 ?P=0 交-交型 ? 平均输出电压 ?P= 2 O 交-直-交型 wt 变频器原理与应用 ? 按电压等级分 低压变频器：220V～460V，一般为 中小容量。 中压变频器：电压等级3kV～10kV， 大容量。 变频器原理与应用 ? 按用途分 专用型：为具体应用而 设计，使用面 窄、价格低、 操作简单。 通用型：用于机械传动 调速，功能齐 全、性能好、 价格贵。 变频器原理与应用 小 结 §1.5 变频器的组成和分类 ? 变频器的主电路 整流、滤波、逆变、制动 ? 变频器的控制电路 主控制板、操作面板、电源、输入端子、输出 端子、通信接口 ? 变频器的分类 变换环节、电压等级、用途 重点：变频器的组成 难点：制动单元的功能 变频器原理与应用 本章小结 章 基础知识 ? 三相异步电动机的基础知识： ?工作原理和调速方式 ?变频调速方式为优越。 ?变频调速的要求：电压、频率协调控制。 ? 变频器的基础知识 ?变流电路的组成：电力电子器件 ?逆变器的控制技术：脉宽调制技术 ?变频器的组成和分类：主电路，控制电路 变频器原理与应用 常用变频器故障处理办法 变频器原理与应用 目录 变频器 1、通用变频器的保护功能及软故障处理 1.1、引言 1.2、检修前注意事项 1.3、过电流保护功能 1.4、过载保护及原因分析 1.5、欠电压保护LU 1.6、过电压保护OUD 1.7、其它保护 2、通用变频器的硬故障 2.1、变频器控制方式 2.2、整流及滤波电路 2.3、逆变电路 2.4、变频器静态测试 2.5、变频器动态测试 2.6、变频器故障判断 变频器原理与应用 ? 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。 ? 变频器异常故障分为软故障和硬故障两大类，前者多因操作 或参数设置不当造成的，硬故障是由于变频器本身器件损坏 造成的，维修起来可能很不便。 ? 在操作及检修变频器时均需阅 读手册。 变频器原理与应用 1、通用变频器的保护功能及软故障处理 本节阐述变频 器在运行过程中出现 的过电流、过载、过 电压、欠压等异常故 障显示，针对变频器 故障的存储信息，分 析其原因，采取有效 的处理方法，保证变 频器在允许参数下正 常运行。 变频器原理与应用 1.1、引言 变频器本身具有相当丰富的异常故障显示和保护功能。若保护功能 动作时，变频器立即跳闸，LED显示故障代码，或者将故障信息存储在 程序的某个参数内，使电动机处于自由运转状态到停止。处理故障前应 注意查看故障前变频器的运行记录，主要包括电流、转速、绕组及轴承 温度等，以便于故障的分析和检查。当出现变频器显示某类故障，但故 障排除过程中却未发生相应故障的情况，此时应仔细检查故障检测元件 或故障信息处理系统有无问题。 变频器原理与应用 1.2、检修前注意事项 故障检查或维修时，须先切断电源，且等断电8min电容放 电完毕后，方可打开柜门进行维修，切忌停机后立即进行检查。 因变频器额定运行时，其直流母排电压可达到1000V左右，滤 波所用电解电容器储存了大量的电能，停机后须待电容模块前 的电压平衡电阻将其放电，电压降低后(其放电时间为8min视 变频器容量而定)， 方可开柜进行检查。 变频器原理与应用 1.3、过电流保护功能 变频器中过电流保护的对象主要指带有突变性质的、 电流的峰值超过了过电流检测值(约额定电流的200％)，变 频器显示OC表示过电流，由于逆变器件的过载能力较差,所 以变频器的过电流保护是至关重要的一环。 变频器原理与应用 1.3 过电流原因分析 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、 对线路进行检查等来解决。如果断开负载变频器还是过流故 障，说明变频器逆变电路 已坏，需要更换变频器。根据 变频器显示，可从以下几方面 OC 寻找原因： 变频器原理与应用 1.3.1、工作中过电流原因 ● 一是电动机遇到冲击负载或传动机构出现“卡住”现象,引起电 动机电流的突然增加； ● 二是变频器输出侧发生短路，如输出端到电动机之间的连接线发 生相互短路,或电动机内部发生短路等、接地（电机烧毁、绝缘劣化、电 缆破损而引起的接触、接地等）； ● 三是变频器自身工作不正常,如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器 件在不断交替的工作过程中出现异常。如环境温度过高，或逆变器元器 件本身老化等原因，使逆变器的参数发生变化，导致在交替过程中，一 个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断，引起同一个桥臂的 上、下两个器件的“直通”，使直流电压的正、负极间处于短路状态。 变频器原理与应用 1.3.2工作中过电流处理方法 起动时一升速就跳闸，这是过电流十分严重的现象，主要 检查： ● 工作机械有没有卡住； ● 负载侧有没有短路,用兆欧表检查对地有没有短路； ● 变频器功率模块有没有损坏； ● 电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来。 变频器原理与应用 1.3.3升速、降速时过电流的原因 当负载的惯性较大，而升速时间或降速时间又设定得太 短时，也会引起过电流。在升速过程中，变频器工作频率上 升太快，电动机的同步转速迅速上升，而电动机转子的转速 因负载惯性较大而跟不上去，结果是升速电流太大；在降速 过程中，降速时间太短，同步转速迅速下降，而电动机转子 因负载的惯性大，仍维持较高的转速，这时同样可以使转子 绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。 变频器原理与应用 1.3.4升速、降速时过电流的处理办法 起动时不马上跳闸，而在运行过程中跳闸，主要检查： ● 升速时间设定太短，加长加速时间 ● 减速时间设定太短，加长减速时间 ● 转矩补偿（U/f比）设定太大，引起低频时空载电流过大 ● 电子热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起变 频器误动作。 变频器原理与应用 1.4、过载保护及原因分析 电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。 过载的基本反映是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度 不大，一般也不形成较大的冲击电流。输出电流超过反时限 特性过载电流额定值，保护功能动作，变频器的容量偏小。 变频器原理与应用 1.4.1、过载的主要原因 （1）机械负荷过重：负荷过重的主要特征是电动机发 热，并可从显示屏上读取运行电流来发现。主要原因是变频 器负载太大，加减速时间、运行周期时间太短；V/F特性的 电压太高；变频器功率太小。 （2）三相电压不平衡：引起某相的运行电流过大，导 致过载跳闸，其特点是电动机发热不均衡，从显示屏上读取 运行电流时不一定能发现(因显示屏只显示一相电流)。 （3）误动作：变频器内部的电流检测部分发生故障， 检测出的电流信号偏大，导致跳闸。 变频器原理与应用 1.4.2、过载的检查方法 （2）检查电动机侧三相电压是否平衡 若电动机侧的三相电压不平衡，则应再检查变频器输出端的 三相电压是否平衡，如不平衡，问题在变频器内部，应检查变 频器的逆变模块及其驱动电路；如变频器输出端的电压平衡， 则问题出现在从变频器到电动机之间的线路上，应检查所有接 线端的螺钉是否都已紧固，如果在变频器和电动机之间有接触 器或其他电器，则还应检查有关电器的接线端是否都已紧固， 以及触点的接触状况是否良好等。 如果电动机侧三相电压平衡，则应了解跳闸时的工作频率： 如工作频率较低，又未用矢量控制(或无矢量控制)，则首先降 低Ｕ/ｆ比，如降低后仍能带动负载，则说明原来预置的Ｕ/ｆ 比过高，励磁电流的峰值偏大，可通过降低Ｕ/ｆ比来减小电流； 如果降低后带不动负载了，则应考虑加大变频器的容量；如果 变频器具有矢量控制功能，则应采用矢量控制方式。 变频器原理与应用 1.4.2、过载的检查方法 （3）检查是否误动作 经过以上检查，均未找到原因时，应检查是不是误动作。 判断的方法是在轻载或空载的情况下，用电流表测量变频器的 输出电流，与显示屏上显示的运行电流值进行比较，如果显示 屏显示的电流读数比实际测量的电流大得较多，则说明变频器 内部的电流测量部分误差较大，“过载”跳闸有可能是误动作。 变频器原理与应用 1.5、欠电压保护LU 欠压也是我们在使用中经常碰到的问题。电源电压降低后， 主电路直流电压若降到欠电压检测值以下，保护功能动作。另 外，电压若降到不能维持变频器控制电路的工作，则全部保护 功能自动复位（检测值：DCV）。当出现欠压故障时，首先 应该检查输入电源是否缺相，假如输入电源没有问题，就要检 查整流回路是否有问题，假如都没有问题，那就要看直流检测 电路上是否有问题了。如果因为主回路电压太低(380V系列低 于V)，主要原因是整流桥某一路损坏或晶闸管三相电路中 有一相工作不正常，都有可能导致欠压故障的出现，其次主回 路断路器、接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上 面有可能导致欠压。电压检测电路发生故障而出现欠压问题, 由于变频器故障或噪声引起的误动作等造成主电路直流端（P、 N之间）超过了检测值，这就需与厂家联系 变频器原理与应用 1.6、过电压保护OUd 电动机的再生电流增加，主电路直流电压若超过电压检测 值，错误施加过高电压时保护功能动作（检测值：DC750V）。 过电压保护主要有三种现象：加速时过电压、减速时过电压、 恒速时过电压。过电压报警一般是出现在停机的时候，其主要 原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题。 变频器的过电压集中表现在直流母线的电压上。正常情况 下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380V线电 压计算，则平均直流电压Ud=1.35UL＝513V。在过电压发生时， 直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频 器过电压保护动作。因此，变频器都有一个正常的工作电压范 围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器。常见的过电压 主要是发电制动时的过电压，这种情况出现的概率较高，主要 是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态， 而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。 变频器原理与应用 1.6.1、过电压保护OUd （1）当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在 减速过程中，变频器输出的速度比较快，而由于负载特性本身阻 力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所 对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回 馈单元，因而变频器直流回路电压升高，超出保护值，出现故障。 处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把 变频器减速时间设的长一些。增加的再生制动单元有能量消耗型， 并联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型在变频器直流回 路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制功率管的 通断。并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统，这种系统往 往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量，这些 能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变 频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时可逆变流器就将 再生能量回馈给电网。 变频器原理与应用 1.6.1、过电压保护OUd （2）多个电动机拖动同一个负载时，也可能出现这一故障， 主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为 例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时， 则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引 起故障。 变频器原理与应用 1.7、其它保护 1、 过热OH4 过热是经常会碰到的一个故障。当遇到这种情况时，首先 会想到散热风扇是否运转，观察机器外部就会看到风扇是否运 转，此外对于30kW以上的机器在机器内部也带有一个散热风扇， 此风扇的损坏也会导致OH4的报警。根据L1-04的设定值，变频 器停止输出，电机过热时，修正负载的大小，加减速时间，运 行周期时间；修正V/F特性；确认从端子A1/A2输入的电机温度。 变频器原理与应用 1.7、其它保护 2 、接地故障GF 接地故障也是常会碰到的故障，变频器输出侧的接地电 流超过了变频器额定输出电流的50％，主要原因是变频器输 出侧发生了接地短路（电机烧毁、绝缘劣化、电缆破损而引 起的接触、接地等）。在排除电机接地存在问题的原因外， 可能发生故障的部分就是霍尔传感器了，霍尔传感器由于 受温度，湿度等环境因素的影响，工作点很容易发生飘移， 导致GF报警。对于安川变频器，如果快熔未烧坏，则需检修 触发板上的光耦；如果快熔烧坏了,则需要更换模块、快熔， 还需检修触发板上的光耦合等。 变频器原理与应用 1.7、其它保护 3、 电动机不旋转 （1）即使按下操作器的RUN键，电机也不转，这时，可考虑 以下原因：运行方法的设定有错误。（运行指令的选择）b1－ 02＝1（控制回路端子）时，即使按下了RUN键，电机也不运行， 按下LOCAL/REMOTE键切换到操作器或设定b1－02＝0（操作 器）。频率指令太低：频率指令低于E1-09（输出频率） 所设定了的频率时，变频器不能运行，变更频率指令使大于 低频率。 （2）即使输入了外部运行信号，电机仍不转，重要的原因 是：未处在驱动模式，变频器在准备状态，不能起动。按下 MENU键，DRIVE LED闪烁，再按下DATA/ENTER键，进入驱动模 式。进入了驱动模式，DRIVE LED灯亮。 变频器原理与应用 1.7、其它保护 （3）加速时及连接负载时，电机停转了，负载太大。变频 器虽然有防止失速功能及全自动力矩提升功能。但是加速度太 大及负载太大时，超过了电机的响应界限，请延长加速时间， 减小负载。另外也可以考虑加大电机的功率。 （4）电机只能向一个方向转。选择了禁止反转，当b1－ 04(选择禁止反转)＝1（禁止反转）时，变频器不接受反转指令。 正转、反转两方向都要使用时，请设定b1－04＝0（可以反转）。 变频器原理与应用 2、通用变频器的硬故障 如果是变频器本身出现故障，如何去判断是哪一部分问 题，在这里略作介绍。 变频器原理与应用 2.1、变频器控制方式 我们先了解变频器简单的原理，以常用的交－直－交为例： ? 交－直－交变频器框图 变频器原理与应用 2.2、整流及滤波电路 ? 整流及滤波电路 变频器原理与应用 2.3、逆变电路 ? IGBT逆变电路 ? ａ、逆变电路 ｂ、输出电压实际波形 ｃ、输出电压等效波 变频器原理与应用 形 2.4、变频器静态测试 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。 变频器原理与应用 2.4、变频器静态测试 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 变频器原理与应用 2.5、变频器动态测试 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 变频器原理与应用 2.5、变频器动态测试 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，是满负载测试。 变频器原理与应用 1.4.2、过载的检查方法 （1）检查电动机是否发热 如果电动机的温升不高，则首先应检查负载的大小，加减 速时间，运行周期时间设置是否合理，并修正V/F特性，检查 变频器的电子热保护功能预置得是否合理，如变频器尚有余量， 则应放宽电子热保护功能的预置值；如变频器的允许电流已经 没有余量，不能再放宽，且根据生产工艺，所出现的过载属于 正常过载，则说明变频器的选择不当，应加大变频器的容量， 更换变频器。因为电动机在拖动变动负载或断续负载时，只要 温升不超过额定值，是允许短时间(几分钟，甚或几十分钟)过 载的，而变频器则不允许。如果电动机的温升过高，而所出现 的过载又属于正常过载，则说明是电动机的负荷过重。这时， 首先应考虑能否适当加大传动比，以减轻电动机轴上的负荷。 如能够加大，则加大传动比；如果传动比无法加大，则应加大 电动机的容量。 变频器原理与应用 2.6、变频器故障判断 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。 变频器原理与应用 2.6、变频器故障判断 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 一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起 变频器原理与应用
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