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1、 变频器的保护及处理方法1、 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、电流的峰值超过了变频器的容许 值的情形.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,迄今为止, 已发展得十分完善.(1) 过电流的原因1、工作中过电流 即拖动系统在工作过程中出现过电流.其原因大致来自以下几方面: 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. 变频器的输出侧短路,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. 变频器自身工作的不正常,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。例如由于环境温
2、度过高,或逆变器件本身老化等原因,使逆变器件的参 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。2、升速时过电流 当负载的惯性较大,而升速时间又设定得太短时,意味着在升速过 程中,变频器的工作效率上升太快,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。3、降速中的过电流 当负载的惯性较大,而降速时间设定得太短时,也会引起过电流。 因为,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,这时同样可以是转子绕组切
3、割磁力线的速度太大而产生过电流。(2)处理方法1、 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2、 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,引起变频器误动作这些是我们工作时的经验,希望我们的电工在平时多看看书,理论知识加上实践工作 努力,那我们一定能做好每一件事情!祝你们工作愉快!上海
4、际成传动技术-技术部电压保护功能1、 过电压保护产生过电压的原因及处理方法: 电源电压太高 降速时间太短 降速过程中,再生制动的放电单元工作不理想,来不及放电,请增加外接制动电 阻和制动单元; 请检查放电回路有没有发生故障,实际并不放电;对于小功率的变频器很有放电电阻损坏:2、 欠电压保护产生欠电压的原因及处理方法: 电源电压太低 电源缺相; 整流桥故障:如果六个整流二极管中有部分因损坏而短路,整流后的电压将下降, 对于整流器件和晶闸管的损坏,应注意检查,及时更换。以上内容对于刚刚接触变频器的朋友,希望你们好好的记牢;我们将会在以后写出更 多变频器技术和大家一起学习。同时也欢迎各行各业同仁来电
5、来函,或到我公司考察。上海际成传动技术有限公司-技术部逆变器件的介绍:1.SCR 和 GTO 晶闸管普通晶闸管 SCR 曾称可控硅,它有三个极:阳极,阴极和门极。SCR 的工作特点是,当在门极与阴极间加一个不大的正向电压(G 为+,K 为)时, SCR 即导通,负载 Rl 中就有电流流过。导通后,即使取消门极电压,SCR 仍保持导通状 态。只有当阳极电路的电压为 0 或负值时,SCR 才关断。所以,只需要用一个脉冲信号, 就可以控制其导通了,故它常用于可控整流。作为一种无触点的半导体开关器件,其允许反复导通和关断的次数几乎是无限的,并 且导通的控制也十分方便。这是一般的“通-断开关”所望尘莫及
6、的,从而使实现异步电动机 的变频调速取得了突破。但由于变频器的逆变电路是在直流电压下工作的,而 SCR 在直流 电压下又不能自行关断,因此,要实现逆变,还必须增加辅助器件和相应的电路来帮助它 关断。所以,尽管当时的变频调速装置在个别领域(如风机和泵类负载)已经能够实用, 但未能进入大范围的普及应用阶段。门极关断(GTO)晶闸管 SCR 在一段时间内,几乎是能够承受高电压和大电流的 唯一半导体器件。因此,针对 SCR 的缺点,人们很自然地把努力方向引向了如何使晶闸管 具有关断能力这一点上,并因此而开发出了门极关断晶闸管。GTO 晶闸管的基本结构和 SCR 类似,它的三个极也是:阳极(A) 、阴极
7、(K)和门 极(G) 。其图行符号也和 SCR 相似,只是在门极上加一短线,以示区别。GTO 晶闸管的基本电路和工作特点是:在门极 G 上加正电压或正脉冲(开关 S 和至位置 1)GTO 晶闸管即导通。其后,即 使撤消控制信号(开关回到位置 0) ,GTO 晶闸管仍保持导通。可见,GTO 晶闸管的导通 过程和 SCR 的导通过程完全相同。如在 G、K 间加入反向电压或较强的反向脉冲(开关和至位置 2) ,可使 GTO 晶闸 管关断。用 GTO 晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果,但其关断控制较易失败,故仍 较复杂,工作频率也不够高。而几乎是与此同时,大功率管(GTR)迅速发展了起来,使 G
8、TO 晶闸管相形见拙。因此,在大量的中小容量变频器中,GTO 晶闸管已基本不用。但 其工作电流大,故在大容量变频器中,仍居主要地位。逆变器件的介绍:上次我们向大家介绍了普通晶闸管(SCR)和门极关断晶闸管(GTO) ,最重要是让大 家了解变频器中逆变器件是如何工作的,它们起到什么作用!接下来我们讲:大功率晶体管(GTR)大功率晶体管,也叫双极结型晶体管(BJT) 。1、 变频器用的 GTR 一般都是达林顿晶体管(复合管)模块,其内部有三个极分别是 集电极 C、发射极 E 和基极 B。根据变频器的工作特点,在晶体管旁还并联了一个反向连 接的续流二极管。又根据逆变桥的特点,常做成双管模块,甚至可以
9、做成 6 管模块。2、 工作时状态 和普通晶体管一样,GTR 也是一种放大器件,具有三种基本的工作 状态:放大状态 起基本工作特点是集电极电流 Ic 的大小随基极电流 Ib 而变Ic=Ib式中 -GTR 的电流放大倍数。GTR 处于放大状态时,其耗散功率 P较大。设 U=200V,R=10,=50,I=200(0.2)计算如下:I= I=50*0.2A=10AUce=Uc-IcRc=(200-10*10)V=100VPc=UceIc=100*10W=1000W=1KW饱和状态 I增大时,I随之而增大的状态要受到欧姆定律的制约。当IU/R时,I=I的关系便不能再维持了,这时,GTR 开始进入“饱
10、和状态。而当I的大小几乎完全由欧姆定律决定,即 IcsUc/Rc时,GTR 便处于深度饱和状态(Ics 为饱和电流) 。这时,GTR 的饱和压降 Uces 约 为 1-5V。GTR 处于饱和状态时的功耗是很小的。上例中,设 Uces=2V,则Ics=Uc/Rc=200/10A=20APc=UcesIcs=2*20W=40W可见,与放大状态相比,相差甚远。截止状态 即关断状态。这是基极电流 I0 的结果。在截止状态,GTR 只有很微弱的漏电流流过,因此,其功耗是微不足道的。GTR 在逆变电路中是用来作为开关器件的,工作过程中,总是在饱和状态间进行交替。 所以,逆变用的 GTR 的额定功耗通常是很
11、小的。而如上述,如果 GTR 处于放大状态,其 功耗将增大达百北以上。所以,逆变电路中的 GTR 是不允许在放大状态下小作停留的。3.主要参数在截止状态时 击穿电压 Uceo 和 Ucex:能使集电极 C 和发射极 E 之间击穿的最小电压。基极 B 开路是用Uceo 表示,B、E 间接入反向偏压时用 Ucex 表示。在大多数情况下,这两个数据是 相等的。漏电流 Iceo 和 Icex:截止状态下,从 C 极流向 E 极的电流。B 极开路时为 Iceo,B、E 间反偏时为 Icex。在饱和状态时 集电极最大电流 Icm:GTR 饱和导通是的最大允许电流。 饱和压降 Uces:当 GTR 饱和导通
12、时,C、E 间的电压降。在开关过程中 开通时间 Ton:从 B 极通入正向信号电流时起,到集电极电流上升到 0.9 Ics 所需 要的时间。 关断时间 Toff:从基极电流撤消时起,至 I下降至 0.1 Ics 所需的时间开通时间和关断时间将直接影响到 SPWM 调制是的载波频率。通常,使用 GTR 做逆 变管时的载波频率底于 2KH。4.变频器用 GTR 的选用 Uceo 通常按电源线电压 U 峰值的 2 倍来选择。Uceo2 厂 2U在电源电压为 380V 的变频器中,应有 Uceo2 厂 2U*380V=1074.8V,故选用 Uceo=1200V 的 GTR 是适宜的。Icm 按额定电
13、流 In 峰值的 2 倍来选择Icm2 厂 2 InGTR 是用电流信号进行驱动的,所需驱动功率较大,故基极驱动系统比较复杂,并使 工作频率难以提高,这是其不足之处。1、 功率场效应晶体管(POWER MOSFET) 它的 3 个极分别是源极 S、漏极 D 和栅极 G其工作特点是,G、S 间的控制信号是电压信号 Ugs。改变 Ugs 的大小,主电路的漏极 电流 Id 也跟着改变。由于 G、S 间的输入阻抗很大,故控制电流几乎为 0,所需驱动功率 很小。和 GTR 相比,其驱动系统比较简单,工作频率也比较高。此外,MOSFET 还具有 热稳定性好、安全工作区大 等优点。但是,功率场效应晶体管在提
14、高击穿电压和增大电流方面进展较慢,故在变频器中的 应用尚不能居主导地位。2、 绝缘栅双极晶体管(IGBT) IGBT 是 MOSFET 和 GTR 相结合的产物,是栅极为 绝缘栅结构(MOS 结构)的晶体管,它的三个极分别是集电极 C、发射极 E 和栅极 G。工作特点是,控制部分与场效应晶体管相同,控制信号为电压信号 Uge,输入阻抗很高, 栅极电流 I0,故驱动功率很小。而起主电路部分则与 GTR 相同,工作电流为集电极电流 I。至今,IGBT 的击穿电压也已做到 1200V,集电极最大饱和电流已超过 1500A,由 IGBT 作为逆变器件的变频器容量已达到 250KVA 以上。此外,其工作
15、频率可达 20KHZ。由 IGBT 作为逆变器件的变频器的载波频率一般都在 10KHZ 以上,故电动机的电源波形比较平滑,基本无电磁噪声。在 VVVF 的实施,有两种基本的调制方法:1.脉幅调制 (PAM) 逆变器所得交流电压的振幅值等于直流电压值(Um=Ud) 。因 此,实现变频也是变压的最容易想到的方法,便是在调节频率的同时,也调节直流电压。这种方法的特点是,变频器在改变输出频率的同时,也改变了电压的振幅值,故称为 脉幅调制,常用 PAM(Pulse Amplitude Modulation)表示。PAM 需要同时调节两部分:整流部分和逆变部分,两者之间还必须满足 Ku 和 Kf 间 的一
16、定的关系,故其控制电路比较复杂。2.脉宽调制(PWM) 把每半个周期内,输出电压的波形分割成若干个脉冲波,每个 脉冲的宽度为 T1,每两个脉冲间的间隔宽度为 T2,那么脉冲的占空比 =T1/(T1+T2) 。这时,电压的平均值和占空比成正比,所以在调节频率时,不改变直流电压的幅值, 而是改变输出电压脉冲的占空比,也同样可以实现变频也变压的效果。当电压周期增大 (频率降低) ,电压脉冲的幅值不变,而占空比在减小,故平均电压降低。此法的特点是,变频器在改变输出频率的同时,也改变输出电压的脉冲占空比(幅值 不变)故称为脉宽调制,常用 PWM(Pulse width modulation)表示。PWM 只须控制逆变电路便可实现,与 PAM 相比,控制电路简化了许多。正弦波脉宽调制(SPWM)1、QPWM 的概念 在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当 正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大,而脉冲间