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1、变频器(INVERTER)讲义,杨远升,变频器培训班实训课程表,学习内容, 变频器的结构与工作原理 变频器和外围设备的接线 变频器的操作和运行 变频器的参数设置 变频器和外围调和的接线 变频器的应用案例 变频器的信号和质量检查维修,引 言,直流电机的主磁通和电枢电流分布的空间位置是确定 的，而且可以独立进行控制，交流异步电机的磁通则由定 子与转子电流合成产生，它的空间位置相对于定子和转子 都是运动的，除此以外，在笼型转子异步电机中，转子电 流还是不可测和不可控的。因此，异步电机的动态数学模 型要比直流电机模型复杂得多，在相当长的时间里，人们 对它的精确表述不得要领。 好在不少机械负载，例如风机
2、和水泵，并不需要很高 的动态性能，只要在一定范围内能实现高效率的调速就 行，因此可以只用电机的稳态模型来设计其控制系统。 为了实现电压-频率协调控制，可以采用转速开环恒压 频比带低频电压补偿的控制方案，这就是常用的通用变频 器控制系统。,三相异步电动机调速特性,改变P、S（U R）F都可以实现调速。,1、调压调速,改变电源电压U时，人为特性曲线中Tmax变小，而 不变。,对于恒转矩负载，调速范围不大。对于风机设备的调速范围稍宽一点。,什么是变频器？变频器组成部分?,变频器主要由:逆变模块、整流模块、整流桥、控制板、驱动 板、主回路板、电源板、分线板、制动电阻、电解电容器、金属膜 电容器、电阻器
3、、继电器、接触器、快速熔断器、RS485接口、 RS232接口、电流传感器、散热风机、散热器、充电电阻、光耦、 温控开关、电源厚膜组件、频率厚膜组件、缺相厚膜组件、快速三 极管、主回路端子排、控制回路端子排、接线端子、充电指示灯、 压敏电阻等。 除此之外，外部部件还有：制动单元、输入电抗器、输出电抗 器、直流电抗器、标准键盘、远控键盘、远控电源、远控电缆、自 动控制专用接口板、RS232/RS485总线适配器、RS232总线分配 器、RS232总线电缆、RS485通信电缆、机壳、机箱、机柜等组成。,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。以实现电机的变速运
4、行。,转速开环型控制系统,电压/频率比控制是控制定子电压和定子频率，使定子电压 以一定的函数关系跟踪定子频率的变化，从而在调频调速过程 中近似地保持电机气隙磁通不变的一种控制方法。 中间直流电压可调的电压型逆变器异步电机变频调速系 统控制电路由基准部分、整流器控制部分和逆变器控制部分组 成。,电压/频率比控制，无法控制异步电机的转差频率，对于多 台电动机由同一台逆变器供电的情况，各台异步电机的转差频 率一般是不同的，即使同一台异步电机，转差频率的大小也是 随负载的大小而变化的。是一种频率（转速）的开环控制，并 不能对电机的转速进行精确的控制。 如果变频调速系统长期处于稳定运行状态而不需要频繁起
5、 动和制动；或者负载特性比较固定，基本上不需要因电机特性 差异而进行调整的一类负载（风机、水泵等节能调速），可以 采用电压闭环、转速开环的控制系统。,一、变频器的种类,低压变频器 ( 220V 和 380V ) 中压变频器 ( 660V 和 1140V ) 高压变频器 ( 3KV、 6KV、6.6KV、10KV )。,按供电压等级分,按功能分,恒功率变频器 平方转矩变频器 简易型变频器 通用型变频器 电梯专用变频器,按电源的性质分,电流型变频器 电压型变频器,按输出电压调节方式分,PAM 输出电压调节方式变频器 PWM 输出电压调节方式变频器,按控制方式分,U/f 控制方式 转差频率控制方式,
6、按主开关器件分,IGBT（绝缘栅双极晶体管的缩写 ） GTO（可判断晶闸管的缩写 ） BJT （双极结型晶体管的缩写 ）,按外型分,塑壳变频器 ( 小功率 ) 铁壳变频器 ( 多为中功率) 柜式变频器 ( 大功率 ),一、变频器的结构与工作原理,1、变频器的分类： 交交型 变频器分为 交直交型 A、交交变频器可将工频交流直接换成频率，电压均可控制的交流，又称直接式变频器。 B、交直交变频器则是把式频交流通过整流变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，又称为间接型变频器。,2、变频器的基本组成（交直交型） 1、整流器 1、主电路 2、中间直流环节 3、逆变器 2、控制电路组成
7、,如图所示：,图1 变频器电路结构框图,电源,整流 通过6个二极管把三相交流电变成单相直流电,缓冲电阻 限流作用,继电器,晶闸管,脉动电流、脉动电压,滤波电容,滤波电容,直流母线,电 源 指 示 灯,IGBT 大功率晶 闸管,外接制动电阻,IGBT,续流二极管,阻容吸收回路,1、电源进线：R、S、T三个端子； 2、VD1 、VD2、 VD3 、VD4、VD5、VD6组成整流部分；三相交流电输入通过6个二极管整流变成直流；RL缓冲电阻，它由晶闸管或SL继电器触点来控制；RL的作用是缓冲，怎么缓冲法：就是说当这个变频器运行刚刚接通电源时候，通常，晶闸管或SL是断开的，它是处于断开状态，那RL串联在
8、电路，这个时候它起到的是限流作用，限制电流迅速增加，当接通运行一段时间以后，晶闸管或SL短接，这样就把缓冲电阻短路，这是第一个部分缓冲电阻； 3、CF1、CF2是滤波电容，因为整流出来是个脉动的电流，通过滤波以后变成比较平滑的直流，由于变频器没有降压直接通过整流，我们把上面那条线和下面那条线叫做直流母线，直流母线上的电压比较高，单独一个电容耐压达不到要求，通常把2个电容并联，提高电容的耐压，由于2个电容的参数不同，右能2工巧匠个电容的分压，所以在2个电容上并联了2个电阻R1和R2，这2个电阻叫均压电阻，要求这2个电阻的阻值要一致，这样使CF1、CF2分压一致，CF1和CF2主要是起到滤波的作用
9、，把脉动的直流变成平滑的直流； 4、HL是电源指示灯，R、S、T电源接通后整流以后HL指示灯就亮， R、S、T电源切断后HL指示灯仍然维持点亮，是因为电容CF1和CF2向HL灯放电的原因，接线时请注意，当切断电源后要等HL灯完全熄灭后才能接线，如果灯亮进行接线，很容易造成触电，因为这个时候电容CF1和CF2仍然带电，就会造成触电现像；,变频器主电路：,5、VB是IGBT是个大功率电力晶体管，RB是制动电阻，IGBT和RB构成一个内部的制动环节，制动环节它主要是用来消耗电机减速或电机刹车的时候，因为电机是电感性负载，它会反向放电，它会通过续流二极管放到直流母线上，这个时候直流母线电压就会上升，高
10、到一定的时候会把变频器的逆变管或整流管击穿，为了避免这种现像发生，就加上了放电电阻，当电机减速或电机刹车的时候，VB导通，通过制动回路把电能消耗完，如果电机比较大，电机经常处于正反转功刹车的情况下，制动电阻功率不够，就要增加一个外接制动电阻，电路经色部分就是外接制动电阻，外接电阻一端与直流母线+端相连接，另一端PR与制动晶体管连接，由电路可看出内置制动电阻与外部制动电阻是并联的，并联电阻总阻值减小，所以放电更快，直流母线的+端和P1端可以断开，通常情况下用块短路片把它连接起来，如果短路片拆除，直流母线就断开，这时可以接一个直流电抗器，这也是外接直流电抗器，这个电抗器可以改善这个电路的功率因素，
11、如果不连接直流电抗器，不能把短路片拆除，不然直流母线就断开了，变频器就不能正常使用了，我们把滤波、电源指示、直流制动叫做变频器主电路的中间环节；,6、V1、V3、V5、V2、V4、V6构成逆变器，V1-V6是IGBT，大功率电力晶体管，我们要控制的是V1-V6也就是V1、V3、V5，V2、V4、V6这6个大功率电力晶体管的导通和关断，这样就把直流电变成了交流电，假设某一时刻V1、V6、V2导通，这时通过V1经电机U相，经电机绕组从V相流向负极，另一路经电机绕组从W相流向负极，就构成回路，电机内部绕组就有电产生磁场，电机旋转就做功，另一时刻V3、V4、V2导通，这时通过V3经电机V相，经电机绕组
12、从U相流向负极，另一路经电机绕组从W相流向负极，这6个V1-V6，轮流切换，使得通过电机绕组的电流发生变化，只要搂一业的规律切换，把直流母线上的直流通过V1-V6变成交流，这就叫逆变； 7、为了给IGBT进行保护，在V1-V6上都并联了一个二极管，这个二极管叫续流二极管，还并联了一个阻容吸收回路，这些二极管、电阻、电容等等，是对IGBT起到保护作用，因为电机在刹车或停止的时候，电感线圈会对外放电，如果没有续流二极管，就会造成IGBT反向击穿，有了续流二极管，放电电流通过续流二极管加到直注母线上，电流会加到制动电阻上，制动电阻把能量进行消耗，所以对IGBT起到保护的作用。,变频器结构原理示意图,
13、主电路,控制电源,测量 直流电压,检测电流,检测交流电压,控制CPU,LSI电路,变频器控制电路：,1、主电路：电源进来通过整流，然后通过滤波，通过制动，通过逆变接 到电机。 2、控制电源：一般接电源的R端或T端，主要给变频器的控制回路供电。 3、测量直流电压：在变频器主电路滤波部分取直流电压进行检测。 4、检测电流：在变频器主电路内置制动单元后取电流信号进行检测。 5、检测交流电压：在变频器主电路的逆变电路后取交流电压信号进行检测。 测量直流电压、检测电流、检测交流电压是变频器的检测部分，主要起保护作用。 6、控制CPU：通过测量直流电压、检测电流、检测交流电压的与非门送到控制CPU，控制C
14、PU是变频器的核心，右边还有一个LSI电路；控制CPU与外部的一些信号相 连接，连接外部电位器，外部信号反馈到CPU就是调速信号，还有模拟量输入信号，以及开关量输入信号等信号都与内部CPU连接，控制不同牌子的变频器，输入信号端子代码及数量就不同，除了输入信号以外还有输出信号，比如：报警输出、运行指示、模拟量输出，控制CPU还与内部存储器连接，因为变频器要设置参数，有的变频器还有程序控制功能，还与面板连接。,1、变频器使用了塑料外壳和零件，为了不造成破损，请小心使用，不要在前盖板上使用太大的力。,二、变频器的安装和接线,脉动电流、脉动电压,10、变频器的信号和质量检查维修,变频器维修是一项理论知
15、识、实践经验与操作水平的结合的工作，其技术水平决定着变频器的维修质量。从事变频器维修的人员需要经常学习，了解变频器内部的电子元器件所具备的功能和特点，开拓知识面，将新学到的知识应用于实际工作中，不断提高维修技术水平。 变频器维修检测常用方法: 一）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，正常时有几十欧的阻值，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，说明
16、整流桥有故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或启动电阻出现故障。 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N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块有故障。,二）动态测试 在表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，连接异常有时可能会导致变频器出现故障，严重时会出炸机等情况。 3、上电后检测故障显示内容，并初步断定故障及原因。 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，在空载（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，负载测试，尽量是满负载测试。 三
