《变频器的保护及处理方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器的保护及处理方法（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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
