變頻器知識培訓材料

1、真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新v1.1變頻器簡介v1.1.1什么是變頻器? 變頻器至今沒有確切的定義,但按其作用可以理解為改變電動機電源頻率及電壓值的自動化電氣裝置(或設(shè)備). 變頻器由電力電子器件(如IGBT模塊)、電子器件(集成電路、開關(guān)電路、電阻、電容) 、微處理器(CPU)等組成.一、變頻器應(yīng)用基本知識 變頻器接在電源輸入端(L1、L2 、L3)和電動機輸入端(U 、V 、W)之間.v功率范圍: 0.75500kW(指低壓變頻器).v頻率范圍: 0400Hz(指通用變頻器) 0120Hz(指水泵、風機用的)v電壓范圍: 0380V(或440V 、660V,指低壓變頻器).真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新圖1

2、變頻器在電路中的位置變頻器R,S,TQKL1,L2,L33相AC380V頻率設(shè)定MU,V,W0400Hz0380V電動機v1.1.2為什么要改變頻率? 三相交流異步電動機是用來把交流電能轉(zhuǎn)化為機械能的(電動機有籠型和繞線轉(zhuǎn)子型).由于異步電動機具有很多優(yōu)點(如結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低廉、經(jīng)久耐用、維修量小等),被大量地使用在交流傳動上,其配上變頻器,完全可替代其他調(diào)速裝置(如直流調(diào)速、轉(zhuǎn)差調(diào)速、滑差調(diào)速、串級調(diào)速等). 異步電機定子磁場的轉(zhuǎn)速n0又稱為同步轉(zhuǎn)速,n0=60f/p,單位是r/min(f是頻率,p是電動機磁極對數(shù)).真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新 異步電機的實際轉(zhuǎn)速n總是小于n0,轉(zhuǎn)差: s

3、=(n0-n)/n 一般s在1%5%范圍內(nèi),它決定于氣隙大小、硅鋼片質(zhì)量、銅耗、鐵耗、風阻、摩擦、電動機結(jié)構(gòu)等因素. 整理后,異步電機轉(zhuǎn)速: n=60f/p(1-s) 從上式可知,只要改變f 、s和p中的任意一項即可改變電動機轉(zhuǎn)速. 其中改變p和s既復(fù)雜又不經(jīng)濟.故只有改變頻率f.改變頻率又稱變頻,而變頻器就是起到這個作用的裝置. 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新圖2 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新T=CP=CPT恒轉(zhuǎn)矩區(qū)恒功率區(qū)TP050100200300400f/Hz 從圖2可知,f=050Hz是恒轉(zhuǎn)矩區(qū),既T=C,這時功率P呈線性上升.f=50400Hz是恒功率區(qū),既P=C,這時轉(zhuǎn)矩T呈非線性下降.在實際使用

4、變頻器時,必須要注意的是負載的機械性要與變頻器的工作特性很好的相互匹配,才能更好的發(fā)揮變頻器的應(yīng)有作用. 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新 變頻器的應(yīng)用范圍很廣,凡是使用三相交流異步電動機電氣傳動的地方都可以裝置變頻器,對設(shè)備來講,使用變頻器的目的無非有以下三個:1)對電動機實現(xiàn)節(jié)能.(使用頻率范圍:050Hz)2)對電動機實現(xiàn)調(diào)速.(使用頻率范圍:0400Hz)3)對電動機實現(xiàn)軟起動、軟制動.(頻率的上升或下降,可人為設(shè)定時間)1.2使用變頻器的目的及效果v2.1典型變頻器的原理框圖 盡管國內(nèi)目前應(yīng)用的變頻器的品牌有100多種，外觀不同，結(jié)構(gòu)各異，但基本電路結(jié)構(gòu)是相似的，主要有：1）主電路對低壓變頻器來

5、說，其主電路幾乎均為電壓型交-直-交電路。它由三相橋式整流器（即AC/DC模塊）、濾波電路（電容器C）、制動電路（晶體管V及電阻R）、三相橋式逆變電路（IGBT模塊）等組成。2）驅(qū)動板由IGBT的驅(qū)動電路、保護電路、開關(guān)電源等組成。3）主控板由CPU、故障信號檢測、I/O光耦合電路、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、EPROM、16MHz晶振、通信電路等組成。4）操作盤及顯示輸入I/O操作信號，用LED（或LCD）來顯示各種狀態(tài)。5）電流傳感器用以得到電流信號。二、變頻器應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)圖3二極管AC/DC模塊濾波電路制動電路IGBTDC/AC模塊電流傳感器MRSTUVW故障信號檢測驅(qū)動、保護電路主控板操作盤顯

6、示I/OLED主電路 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新v2.2.1IGBT模塊簡介 IGBT是先進的第三代功率模塊，工作頻率為120kHz，主要應(yīng)用在變頻器的主電路逆變器及一切逆變電路，即DC/AC變換中，如電動汽車、伺服控制器、UPS、開關(guān)電源、斬波電源、無軌電車等。 IGBT是電壓型控制器件，具有輸入阻抗高、驅(qū)動功率小、控制電路簡單、開關(guān)損耗小、通斷速度快、工作頻率高、功率容量大等。2.2IGBT模塊v2.2.2IGBT的負阻特性 IGBT模塊的芯片最大額定結(jié)溫是150，在任何工作條件下，都不允許超過，否則要發(fā)生熱擊穿而造成損壞，一般要留余地。所以變頻器的IGBT模塊，都在散熱器表面裝有溫控開關(guān)，其控

7、制值在8085 之間，當達到此溫度時，即因過熱保護動作，從而自動停機，以確保IGBT的安全。也有用熱敏電阻進行保護的。IGBT的負阻特性：溫度T越高電阻R越小電流I越大 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新5V：提供給TTL、CMOS、CPU等集成模塊的電源12V：提供給光電耦合器、A/D、D/A等的電源15V：提供給IGBT的G、E級等的電源24V：提供給繼電器、風扇、LED、LCD等的電源作用：分壓作用 穩(wěn)壓作用 抗干擾作用2.3變頻器內(nèi)的開關(guān)電源開關(guān)電源220v+-5v 12v 15v 24v2.4.1節(jié)能與調(diào)速 變頻器在使用時有兩個不同的出發(fā)點，即一是以調(diào)速為主選用變頻器，二是以節(jié)能為主選用變頻器。而

8、被選用的變頻器也有兩種，一般通用型的適用調(diào)速，節(jié)能型的適用節(jié)能。 對U/F控制的變頻器，在f下調(diào)時，U也下降，其節(jié)能效果見下表：2.4變頻器節(jié)能與控制方式變頻器使用目的調(diào)速為主節(jié)能為主頻率值下降時下降時節(jié)能功效有一定節(jié)能效果有顯著節(jié)能效果 所以調(diào)速和節(jié)能不能絕對分家，有一定內(nèi)在聯(lián)系，總之一句話，是“調(diào)速運轉(zhuǎn)也有節(jié)能，節(jié)能運轉(zhuǎn)必須調(diào)速”的關(guān)系。2.4.2節(jié)能與控制方式變頻器在實際使用中有兩種控制方式：1）開環(huán)控制 適用在恒速、輸出量不變條件下。開環(huán)控制電路簡單，省費用。圖4：變頻器電動機負載AC380V人工設(shè)定頻率 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新2）閉環(huán)控制適用在變速、輸出量變動條件下。圖5變頻器電動機負

9、載頻率自動調(diào)整AC380VPID調(diào)節(jié)器420mA或15V傳感器 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新 此系統(tǒng)要增加傳感器、PID調(diào)節(jié)器，雖安裝費用高些，但對提高控制精度有利，控制精度0.1%，凡需要精確控制溫度、壓力、流量、速度、張力、位置、pH值等場合，一般都選用閉環(huán)控制實行定值控制。在相同工況條件下，閉環(huán)控制比開環(huán)控制能多節(jié)電5%10%. 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新v3.1故障診斷程序和方法診斷程序：不通電、通電、空載、輕載、滿載診斷方法：看、聽、嗅、摸、測、換v3.2故障現(xiàn)象與分析 變頻器是由電力電子器件（IGBT）及集成電路CPU等器件組成的，凡是電子器件都有個致命的弱點，即怕超溫，怕過電流，怕過電壓，怕過

10、允許的di/dt，du/dt等，當使用不當、參數(shù)調(diào)試不當及外來干擾時，在靜態(tài)（穩(wěn)速工作時）或動態(tài)（起動或制動）工作過程中都有可能造成器件損壞，以致不能正常工作。三、故障診斷與維修 現(xiàn)在的變頻器不但有各種保護電路，而且故障出現(xiàn)后有LED代碼顯示，或LCD中文提示。故障代碼顯示各公司產(chǎn)品不完全一致，但類同的、基本的保護功能是不能缺少的。 下面就部分故障代碼進行簡要分析：一、過流（OC） 過流是變頻器報警最為頻繁的現(xiàn)象。1.重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的現(xiàn)象。主要原因有：負載短路，機械部位有卡住，逆變模塊損壞，電動機的轉(zhuǎn)矩過小等。 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新2.上電就跳。這種現(xiàn)象一般不能復(fù)

11、位，主要原因有：模塊壞，驅(qū)動電路壞，電流檢測電路壞等。3.重新啟動時并不立即跳閘，而是在加速時跳閘。主要原因有：加速時間設(shè)置太短，電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補償（V/F）設(shè)定較高。二、過壓（OU） 過電壓報警一般出現(xiàn)在停機的時候，其主要原因是減速時間設(shè)置太短或制動電阻太小引起的。三、欠壓（UU） 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新 欠壓也是我們在使用中經(jīng)常碰到的問題。主要是因為主回路電壓太低（220V系列低于200V，380V系列低于400V），主要原因：整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導致直流母線電壓損耗在充電電阻上面，有可能導致欠壓，還有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。4.過熱（OH） 過熱也是一種比較常見的故障。主要原因： 真誠細全溝通服務(wù)創(chuàng)新 周圍溫度過高，風機賭轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達過熱，變頻器內(nèi)通風散熱不良等。5.過