ABB 變頻器的調試和故障處理及預防措施

1、中南大學?？飘厴I(yè)論文（設計）題目：ABB 變頻器的調試和故障處理及預防措施學生姓名： 楊虎得 函授站點： 中南大學西寧函授站專業(yè)班級： 2014級機電一體化 完成時間： 2016年5月15日 指導老師： 李成文 畢業(yè)論文(設計)任務書論文(設計)題目ABB 變頻器的調試和故障處理及預防措施下發(fā)任務日期2016年1月學生姓名楊虎得指導教師李成文一.論文（設計）主要內容1、ACS800系列變頻器的調試2、變頻器控制回路的抗干擾措施3、 變頻器主要故障處理方法4、 變頻器本身的故障自診斷及預防功能二.論文（設計）的基本要求為培養(yǎng)學生對知識和技能的綜合運用能力，提高學生的業(yè)務素質，增強對社會的適應能力

2、。具體要求如下：1通過變頻器理論學習的實際應用，熟練變頻器的調試和故障處理。2設計說明書的內容和書寫格式要規(guī)范，符合中南大學畢業(yè)論文(設計)工作暫行規(guī)定。摘 要隨著科學技術的發(fā)展，變頻技術被廣泛應用于工業(yè)生產中，它具有調速范圍寬、調速精度高，起、制動平穩(wěn)、可實現無極調速的優(yōu)點。市面上各種品牌的變頻器控制方式大多采用磁通矢量控制FVC，現在通用型的變頻器一般包括以下幾個部分:整流橋、逆變橋、中間直流電路、預充電電路、控制電路、驅動電路等。ABB 變頻器以其穩(wěn)定的性能，豐富的選件擴展功能，可靈活應用的編程環(huán)境，良好的力矩特性，以及可供不同場合使用的多種系列，在變頻器市場占據著重要的地位。其最主要的

3、特點是具有高效率的驅動性能及良好的控制特性。ABB采用直接轉矩控制DTC方式。其力矩階躍上升時間小于5ms，比FVC控制方式至少小一倍，動態(tài)控制精度比FVC高出一個數量級；特別在低速運行、電網供電質量不好、波形發(fā)生畸變時，DTC仍然能保持較高的控制精度。變頻器由于使用方法不正確或設置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析顯得尤為重要。本文主要介紹了ABB變頻器先進的調速性能以及在鋁電解多功能機組上的的實際應用，現就青海黃河水電再生鋁業(yè)有限公司電解廠多功能天車上使用ABB變頻器的應用、調試、故障處理及預防措施方法加以闡述

4、。關鍵詞：電磁干擾、勵磁辨識 、逆變器、自診斷Keywords: Electromagnetic interference, excitation identification, inverter, self diagnosis 前 言近年來，隨著電力電子技術、微電子技術 及現代控制理論向交流電氣傳動領域的滲透，變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速、變極調速、直流調速等調速系統(tǒng)。幾乎可以說，有交流電動機的地方就有變頻器的使用。一 臺變頻器的好壞，驅動電路起著至關重要的作用，交流傳動與控制技術成為目前發(fā)展最為迅速的技術之一，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制

5、技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優(yōu)異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。深入了解交流傳動與控制技術的走向，具有十分積極的意義，變頻器主要用于交流電動機(異步電機或同步電機)轉速的調節(jié)，是公認的交流電動機最理想、最有前途的調速方案，除了具有卓越的調速性能之外，變頻器還有明顯的節(jié)能作用，是企業(yè)技術改造和產品更新換代的理想調速裝置。自上世紀80年代被引進中國以來，變頻器作為節(jié)能應用與速度工藝控制中越來越重要

6、的自動化設備，得到了快速發(fā)展和廣泛的應用。在電力、石油、化工、冶金等行業(yè)以及公用工程(中心空調、供水、水處理、電梯等)中，變頻器都在發(fā)揮著重要作用。應用變頻調速，可以大大進步電機轉速的控制精度，使電機在最節(jié)能的轉速下運行，采用變頻調速，可大大進步輕載運行時的工作效率。 目 錄一、交流變頻器調速裝置的介紹11.1直流調速缺陷11.2變頻交流調速1二、 變頻器的調試技巧42.1熟悉控制盤 52.2變頻器空載通電前的檢驗 62.3參數調試步驟三、 變頻器控制回路的抗干擾措施53.1干擾的基本類型及抗干擾措施 53.2其它注意事項6四、 變頻器主要故障處理方法44.1驅動電路常見的問題及解決方法 54

7、.2一般常見的故障處理方法 6五、 變頻器本身的故障自診斷及預防功能45.1自動轉矩補償功能 55.2內部故障自動復位 6六、 變頻器對周圍設備的影響及故障防范46.1電源高次諧波56.2電動機溫度過高及運行范圍 6七、結論12八、 結束語12九、 參考文獻13一、交流變頻調速裝置的介紹1.1直流調速缺陷以往工業(yè)生產中多數采用直流電機，直流電機有以下缺點：有碳刷和換相器，需要經常檢修。換向火花使直流電機應用環(huán)境受限，換向能力限制直流電機容量和速度。而交流變頻調速技術是現代電力傳動技術重要發(fā)展方向,隨著電力電子技術,微電子技術和現代控制理論在交流調速系統(tǒng)中的應用。1.2變頻交流調速隨著變頻技術的

8、發(fā)展，變頻調速已逐漸取代了過去的滑差調速,變極調速,直流調速等調速系統(tǒng),越來越廣泛的應用于工業(yè)生產和日常生活的許多領域.但由于受到使用環(huán)境,使用年限以及人為操作上的一些因數,變頻器的使用壽命大為降低,同時在使用中也出現了各種各樣的故障.ABB的交流調速裝置分為ACC和ACS兩種系列ACC和ACS在硬件組成和結構上基本一樣，區(qū)別在控制軟件上，ACC是專門為起重機設計的它有一個專門控制制動器的標準提升應用宏，用于位能性負載。它可以做到打開制動器時電機以零速保持著重物，然后根據裝置內設定的加、減速曲線加速到給定值，解決了溜鉤問題。ACS是為風機、水泵、平移機構等摩擦性負載而設計的，在起重機中主要用于

9、行走等平移機構。 因此在我單位沈陽冶修設計的多功能天車中選用了ABB的交流調速裝置，其中主起升和副起升采用ACC800，小車和大車行走采用了ACS800。 二、 變頻器的調試技巧通過變頻器的參數設置調試，就可以實現相應的功能，ACS800 有很多參數供用戶選擇，在實際應用中，沒必要對每 一組參數進行設置。但有些參數由于和實際使用情況有很大關系，且有的還相互關聯，因此要根據實際使用情況進行設定和調試。變頻器安裝后調試的好與壞決定了變頻器的使用壽命、應用效果以及運行的穩(wěn)定性等。2.1熟悉控制盤(1)將變頻器的接地端子接地。 (2)將變頻器的電源輸入端子經過漏電保護開關接到電源上。(3)檢查變頻器顯

10、示窗的出廠顯示是否正常如果不正確應復位。(4)熟悉變頻器的操作鍵。(5)變頻器的控制盤見圖1，面板功能鍵說明見表1 圖1 鍵盤名稱用途ACT實際信號顯示或查看故障記錄PAR參數設置模式FUNC功能模式DRIVE傳動選擇模式1啟動2停機3(EF)激活給定數值設置4正轉 令驅動器正向運行5反轉 令驅動器反向運行6(RESET)故障復位7(LOC/REM)本地控制/遠程控制 表1液晶顯示屏上可以顯示4 行，每行20 個字符。在啟動時，語言通過參數 99.01 進行選擇。 該控制盤適用于所有的ACS800 系列，單箭頭鍵、雙箭頭鍵和ENTER 用途取決于控制盤的操作模式。2.2變頻器的空載通電前的檢驗

11、（1）將變頻器的電源輸入端子經過漏電保護開關接到電源上；（2）將變頻器的接地端子接地；（3）確認變頻器名牌標簽的電壓頻率等級與電網的是否相吻合，無誤后送 ；（4）運行變頻器到50hz，測試變頻器u、v、w三相輸出電壓平衡；（5）斷電完全沒顯示后，接上電機線。2.3參數調試步驟變頻器的參數首先要設置電機的基本額定參數，要綜合考慮變頻器的工作電流，變頻器容量選擇應本著變頻器額定電流大于電動機額定電流的原則來選。 （1）根據電動機的銘牌上額定電壓、電流、轉速、功率等設置99.599.9參數，也可以通過CDP312 控制盤的FUNC 功能鍵由啟動向導的英文提示一步步進行參數設定，參數設定好后，即可作電

12、機的辨識運行。（2） 99.10 參數應選擇 ID MAGN；在電機與其驅動的設備分離時，為了保證最好的控制精度，99.10 參數應選擇STANDARD。（3）采用勵磁辨識(IDMAGNETISATION)是應選擇本地控制 LOC,用 REF 鍵進行激活。手動打開抱閘后，即可進行啟動，30s 左右辨識完畢，變頻器液晶顯示屏上的WARNING 閃爍消失辨識成功。（4）根據提升或行走設定不同的參數，設置10.0199.04參數組。三、變頻器控制回路的抗干擾措施變頻器周圍存在各種干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器。提高變頻器

13、自身的抗干擾能力固然重要，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理、更必要。我們知道變頻器由主回路和控制回路兩大部分組成，由于主回路的非線性（進行開關動作），變頻器本身就是諧波干擾源，所以對電源側和輸出側的設備會產生影響。與主回路相比，變頻器的控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產生的干擾，造成變頻器無法工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措。變頻器的基本控制回路，同外部進行信號交流的基本回路有模擬與數字兩種： 4 20mA電流信號回路（模擬）；15V / 0 5V電壓信號回路（模擬）。開關信號回路，變頻器的開停指令、正反轉指令等（數字

14、）。外部控制指令信號通過上述基本回路導入變頻器，同時干擾源也在其回路上產生干擾電勢，以控制電纜為媒體入侵變頻器。3.1干擾的基本類型及抗干擾措施（1）靜電耦合干擾：指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合，在電纜中產生的電勢。采取的措施是加大與干擾源電纜的距離，達到導體直徑40倍以上是，干擾程度就不大明顯。在兩電纜間設置屏蔽導體，再將屏蔽導體接地。（2）靜電感應干擾：指周圍電氣回路產生的磁通變化在電纜中感應出的電勢。干擾的大小取決干擾源電纜產生的磁通大小，控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾源電纜與控制電纜間的相對角度。采取的措施是一般將控制電纜與主回路電纜或其它動力電纜分離鋪設，分離距離通常在30cm以

15、上（最低為10cm），分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設。將控制導體絞合，絞合間距越小，鋪設的路線越短，抗干擾效果越好。（3）電波干擾：指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產生電勢。采取的措施是同上所述。必要時將變頻器放入鐵箱內進行電波屏蔽，屏蔽用的鐵箱要接地。（4）接觸不良干擾：指變頻器控制電纜的電接點及繼電器觸電接觸不良，電阻發(fā)生變化在電纜中產生的干擾。采取的措施是對繼電器觸點接觸不良，采用并聯觸點或鍍金觸點繼電器或選用密封式繼電器。對電纜連接點應定期做擰緊加固處理。（5）電源線傳導干擾：指各種電氣設備從同一電源系統(tǒng)獲得供電時，由其它設備在電源系統(tǒng)直接產生電勢。采取的措施是變頻器的控制電

16、源由另外系統(tǒng)供電；在控制電源的輸入側裝設線路濾波器；裝設絕緣變壓器，且屏蔽接地。（6）接地干擾：指機體接地和信號接地。對于弱電壓電流回路及任何不合理的接地均可誘發(fā)的各種意想不到的干擾，比如設置兩個以上接地點，接地處會產生電位差，產生干擾。采取的措施是速度給定的控制電纜取1點接地，接地線不作為信號的通路使用；電纜的接地在變頻器側進行，使用專設的接地端子，不與其它接地端子共用。并盡量減少接地端子引接點的電阻，一般不大于100d。3.2其它注意事項裝有變頻器的控制柜，應盡量遠離大容量變壓器和電動機。其控制電纜線路也應避開這些漏磁通大的設備。（1）弱電壓電流控制電纜不要接近易產生電弧的斷路器和接觸器，

17、控制電纜建議采用1.25mm2或2mm2屏蔽絞合絕緣電纜，屏蔽電纜的屏蔽要連續(xù)到電纜導體同樣長。電纜在端子箱中連接時，屏蔽端子要互相連接。（2）以下幾項措施是對噪聲干擾實行“三不”原則的具體方法：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC吸收器； （3）盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；指定采用屏蔽線回路，須按規(guī)定進行，若線路較長，應采用合理的中繼方式；（4）變頻器接地端子應按規(guī)定進行，不能同電焊、動力接地混用；變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進線引入干擾。四、 變頻器主要故障處理方法在實際運用當中ABB變頻器會有很多意想不到的故障發(fā)生，現

18、結合實際簡要的闡述主要故障及解決方法。4.1驅動電路常見的問題以及解決驅動電路只是一個統(tǒng)稱，隨著技術的不斷發(fā)展，驅動電路本身也經歷了從插腳式元件的驅動電路到光耦驅動電路，再到厚膜驅動電路，以及比較新的集成驅動電路。驅動電路損壞的原因及檢查造成驅動損壞的原因有各種各樣的，一般來說出現的問題也無非是 U，V，W三相無輸出，或者輸出不平衡，再或者輸出平衡但是在低頻的時候抖動，還有啟動報警等。當IGBT 逆變模塊損壞的情況下，驅動電路基本都不可能完好無損，切不可直接換上IGBT 逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞。這個時候應該著重檢查下驅動電路上是否有打火的印記，這里可以先將IGBT 逆

19、變模塊的驅動腳連線拔掉，用萬用表電阻擋測量六路驅動電路是否阻值都相同，如果六路阻值都基本相同還不能完全證明驅動電路是完好的，再用數字式電子萬用表來測量驅動電路六路的直流電壓，一 般來說，未啟動時的每驅動電路上的直流電壓約為 10V 左右，啟動后的直流電壓約為 2-3V，如果測量結果一切正常的話，基本可以判斷此變頻器的驅動電路的。接著就將 IGBT 逆變模塊連接到驅動電路上。4.2一般常見的故障處理方法（1）ACS800TEMP (4210)傳動的IGBT 溫度過高，鼓障跳閘極限為100%。 這是由于電解車間溫度過高，配電柜空調損壞或電機功率不符合所引起。應檢查 通風條件和風機運行狀態(tài)。散熱器的

20、散熱片，清除灰塵灰塵。（2）CURUNBAL (2330)逆變單元中的輸出電流不平衡。由于外部鼓掌(接 地鼓障、電機鼓障、電纜鼓障等)或內部故障(損壞的逆變器元件)。測量電機 或電機電纜的絕緣電阻，檢查無接地故障。（3） ID MAGN REQ (FF30)需要對電機進行辯識。這個警告屬于正常的啟 動步驟。進入參數組99.10 進行辯識。 （4） BR WIRING (7111)制動電阻器連接錯誤。檢查電阻器的連接、查看 是否安裝了內置的制動斬波器，變頻器型號標簽中是否有“+D150”，確認制動 電阻未被損壞。（5）SCN INV (2340)并行連接的逆變模塊單元短路。檢查電機電纜，或逆 邊

21、器模塊中的功率半導體(IGBT)（6） SHORT CIRC (2340) 電機電纜短路或逆變器單元的輸出橋故障?，F象是變頻器一上電就跳閘，這種現象一般不能復位，主要原因有:模塊壞、驅動電路壞、電流檢測電路壞。重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的現象。主要原因有:負載短路，機械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機的轉矩過小等現象引起。重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時跳閘，主要原因有:加速時間設置太短、電流上限設置太小,設置參數組22ACCELDECEL. 檢測逆變器半導體元件和電流互感器，驅動板維修，更換IGBT 和驅動板。（7）DCUNDERVOLT (3220)中間直流回路電壓不足

22、。這可能是由于主電源 缺相、熔斷器燒斷或整流橋內部故障所引起的。檢查主電源供電是否正常，如果 變頻器進線端通過了接觸器，要檢查接觸器的控制回路是否誤動作，如控制回路 有誤動作，可能導致接觸器短時間內頻繁啟動停止，造成變頻器欠壓故障，復位 即好。如果變頻器剛斷電，迅速通電，也會引發(fā)此故障，所以變頻器如果斷電， 要等電容放完電后(約5 分鐘)，再重新啟動變頻器。（8）0VERCURRENT(2310)輸出電流過大。輸出電流超過軟件的過流跳閘 極限。檢查電機負載是否短路、機械傳動裝置是否卡住;檢查參數設定是否合適， 包括升速和降速的時間是否設定太短、啟動轉矩是否太小。出鋁鉤使用了編碼器， 檢查編碼器

23、傳遞數據是否準確(可從參數里先把編碼器去掉，再運行，查看電流 是否正常)。五 變頻器本身的故障自診斷及預防功能過去的晶體管變頻器主要有以下缺點：容易跳閘、不容易再起動、過負載能力低。由于IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內部增加了完善的自診斷及故障防范功能，大幅度提高了變頻器的可靠性。5.1自動轉矩補償功能如果使用矢量控制變頻器中的“全領域自動轉矩補償功能”，所謂全區(qū)域全自動轉矩補償功能指的是變頻器在電動機的加速、減速。該功能是利用變頻器內部的微型計算機的高速運算，計算出當前時刻所需要的轉矩，迅速對輸出電壓進行修正和補償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉矩變化其中“起動轉矩不足”、“環(huán)

24、境條件變化造成出力下降”等故障原因，將得到很好的克服。由于電動機轉子繞組中阻抗的作用，當采用V/f控制方式時，在電動機的低速區(qū)域將出現轉矩不足的情況。因此，為了在電動機進行低速運行時對其輸出轉矩進行補償，在變頻器中采取了在低頻區(qū)域提高V/f值的方法。這種方法稱為變頻器的轉矩補償功能或轉矩增強功能。5.2內部故障自動復位由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善，可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施，并使故障化解后仍能保持繼續(xù)運行，例如：對自由停車過程中的電機進行再起動；對內部故障自動復位并保持連續(xù)運行；負載轉矩過大時能自動調整運行曲線，能夠對機械系統(tǒng)的異常轉矩進行檢測。故障自動復位功能是因過電流、過電壓而使變頻器跳閘時，可使其自動地再啟動，再啟動時，按“轉速跟蹤再啟動”方式進行。若10秒內連續(xù)跳閘3次，變頻器才停機。從這里不難看出，這種功能具有一定的危險性，因為產生報警信號，一般都是負載或變頻器、電源等方面出了問題。隱藏著危險性很大的隱患，這些隱患未排除，再次投入運轉，必將對變頻器、設備等產生再次沖擊。 第一次跳脫未造成損壞的，第二次有可能導致故障擴大，因此要謹慎使用。如