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1、港口机械变频器的应用与维护目 录1 变频器的原理与组成2 变频器的使用3 变频器的检测与维修1 变频器的结构和原理变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电动机变速运行的设备。通用变频器一般是交直交变频器，下图为通用变频器结构示意图。主回路给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分，称为主回路.A.整流器：把工频电源变换为直流电源，电功率的传送不可逆B.滤波器：在整流器整流后的直流电压中，含有脉动电压，此外，逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动。为了抑制这些电压波动采用直流电阻器和电容器吸收脉动电压（电流） 。C逆变器：逆变器的作用是在所确定的时间里有规
2、则地使六个功率开关器件导通.关断，从而将直流功率变换为所需电压和频率的交流输出功率，D制动单元：异步电动机在再生制动区域运行时，再生能量首先储能电力电容器中，使直流电压升高。对起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大，并且需要快速制动，必须用可逆变流器把再生能量反馈到电网侧，这样节能效果更好，或设置制动单元，把多余再功率消耗掉，以免直流回路电压的上升超过限值。控制回路进行运算和内部控制的电路。A .运算回路：将外部的转速、转矩等指令同检测回路的电流.电压信号进行比较运算，决定变频器的输出电压。频率。B电压/电流检测回路：检测主回路电压、电流等。C驱动回路：驱动主回路功率开关器件，使
3、之导通、关断。保护回路保护回路可分为变频器保护和异步电机的保护1.1 主回路1、交直变换(1) 全波整流电路： 由 VD1VD6 构成。三相桥式整流，自然换流不可控。(2) 滤波及限流电路：滤波电路由两个电容器组 C1 和 C2 串联而成， R1 和 R2 为均压电阻。限流电阻 RL 就是为了削弱启动冲击电流而串接在整流桥和滤波电容（或称为平滑电容）之间的，但限流电阻 RL 如长期接在电路内，会影响直流电压 UD 和变频器输出电压的大小。所以，当 UD 增大到一 定程度时，令短路开关 SL（一般为接触器或晶闸管的触点）接通，把 RL 切出电路。 UD1.35*380=513 伏2、直交变换由开
4、关器件 V1V6 构成的电路，常称逆变桥。由图中的 VD7VD12 构成续流电路，其功能是：为电动机绕组的无功电流返回直流电路时提供通路；在减速过程中，为电动机的再生电能反馈至直流电路提供通路；为电路的寄生电感在逆变过程中释放能量提供通路。位能性负载下降时，为电动机的再生电能反馈至直流电路提供通路。由图中的 VD01、R01、C01VD06、R06、C06 构成缓冲电路，阻容吸收形式可以有效缓冲开通和关断瞬间的冲击电压。3、能耗电路当变频器输出频率降低或位能性负载下降时，电动机处于再生发电制动状态。这时，电动机从轴上吸收机械能转化为再生电能，通过变频器逆变侧的续流电路（VD7VD12）全波整流
5、后又反馈到中间的直流母线上，使得平滑电容电压 UD 升高，过高的直流电压将使相应器件受到损害。因此，当直流电压超过一定值时，就要求提供一条回路将再生的电能泄放掉。方法一：通过动力制动单元和制动电阻将这部分再生电能以热能的形式迅速耗散掉 （投资少，相对节省空间，但浪费了能量，不经济）方法二：在变频器的整流侧增加一套逆变设备，将这部分再生电能逆变成与电网同频率、同幅值、同相位的交流电回馈给电网 （经济节能，但投资多，相对占空间）安川 G7 系列变频器基本结构采用的是交直交结构，内部使用了直流电抗器作为滤波元件。充电回路采用了充电电阻对直流回路充电、继电器切除的方式。整流回路使用不可控整流桥为系统整
6、流。直流回路采用电解电容器及降压电阻组合的方式。逆变回路采用可控硅斩波。2 变频器的使用2.1 门机变频器主电路2.2 变频器的铭牌2.3 变频器的接线端子 2.4 变频器的操作面板G7 变频器的参数：变频器的参数主要有 A（环境设定参数） 、B（应用参数） 、C（调整参数） 、D（指令参数） 、E（电机参数） 、F（选择件参数） 、H（端子功能选择参数） 、L（保护功能参数） 、N（特殊调整参数） 、O（数字操作器参数） 、T（电机自学习参数） 、U（状态监控参数）等 12 大类几百个参数，具体参考 G7 说明书。 如：A1-02:选择控制模式，3 为带 PG 矢量控制，0 为无 PG V/
7、F 控制。B1-01:设定频率指令输入方法，0 为数字式操作器，3 为选择卡（安川 PLC 通过 CP216 通信协议控制）B1-02:设定频率指令输入方法，0 为数字式操作器，3 为选择卡（安川 PLC 通过 CP216 通信协议控制）C1-01:加速时间。 C1-02:减速时间D1-17:电动频率。 E1-01:变频器输入电压E2-01:电机额定电流。 E2-04:电机极数3 变频器的检测与维修3.1 现场维修工艺与检测方法记下铭牌参数、产品编号，确定保修期状况。一般出保以后允许自行维修，维修前准备工具：力矩扳手 0.5Nm25Nm，20Nm60Nm，各一把；眼镜扳手 8#、10#、13#
8、、17#、19#及小型与中型活动扳手；套筒扳手 含加长柄，套筒头应有 8#、10#、13#、17#、19#、21#；磁性吸螺钉器 可用于捡拾掉在缝隙及角落内的小型钢铁件套装螺钉工具 含“+” “-”、内六角方形、内六角花型（T8T40）等；剥线钳、剪钳、端子压接钳、尖嘴钳；电烙铁、焊丝、焊膏（中性）与吸尘器；毛刷、壁纸刀及刀片、手电筒、小镜子；一块状态较好的万用表（需要具有二极管检测档）高阻检测表（应能产生 DC1000V 测试电压） ；对故障的变频器系统目视观察，以发现形态上的异常。这有时需要拆掉一些外部盖板之类的部件，但暂时先不要动及内部结构部件。目视检查中应注意的内容一般有：变频器的前端
9、整流单元有无爆裂？预充电电阻是否有烧毁或烧过（表面是否呈灰白色、是否掉渣）的迹象？预充电电阻的切除继电器是否有爆裂、拉弧、烧坏的迹象？快熔是否已熔断？直流母线电容器是否有爆裂或膨胀变形等现象？可控硅与 IGBT 等元件是否有爆裂或飞弧的熏黑迹象？与功率元件相连接的一些阻容吸收元件、压敏器件等有无爆裂？各个线路板上是否有元器件爆裂、烧毁、开焊等现象？系统内是否存在异物；小动物或昆虫的尸体；有无液体的侵入；大量灰尘堆积等情况？系统内是否有部件不在正确的安装位置上，或形态异常等等？变频器系统的硬件损坏的过程往往伴随发生过暴乱、飞弧、燃烧等现象，其结果一般会在故障后的系统中留有焦糊异味。仔细询问对故障
10、发生过程有经历的人员，与他们讨论故障发生的现象和过程，是分析故障的重要手段。系统故障有软件与硬件两种可能性。根据前面了解的情况，应当首先排除软件故障的可能性。但这需要上电才能进行下一步的判断和处理。为了避免故障的进一步扩大，我们还需要按后面的步骤进行检查。在用万用表做常规检查、高阻表检查过程中，如果哪一步出现异常，均意味着硬件有故障。这样就要视检查情况，先更换部件，再将检测进行到底。这两项检查，如查不出问题，则说明故障可能在软件方面或者还需要在通电测试与运行时才会暴露。三相低压变频器输入 380V 的线电压时，整流滤波后的直流电压为 530V（P1与 N 两端子之间的电压） ，如果电源缺相，则
11、三相桥式整流变为单相桥式整流，两端子之间的电压低于 500V。整流模块是三相整流桥，内部由六只电力二极管构成。P 与 R、S、T 端子之间检测与二极管相同，内部相当三只共阴连接的三只二极管。N 与 R、S、T 端子之间检测与二极管相同，内部相当三只共阴阳连接的三只二极管。d).整流桥的测量：二极管的测量方法，比较几个二极管的正向电阻值，二极管反向耐压较高（1600V） 。一般几个二极管的正向电阻值接近，整流桥基本都是好的。e).与此有关的故障：整流桥个别二极管损坏：负载轻，正常负载充电电阻损坏交流接触器故障均压电阻故障整流桥的代换：额定电流值，耐压值注意事项：维修变频器充电灯必须熄灭逆变电路检
12、测二次变换输出是经过 SPWM 调制的三相交流电压，要用指针式万用表检测U、V、W 三个端子之间的交流电压，正常情况下为三相对称电压，如果不对称则为驱动电路或者 IGBT 出现问题。如果测量 U、V、W 与 P+、N 端子之间的直流电压。正常工作时为电源电压的一半，而且三相是基本一致的如果出现某相过高或者过低，则为 IGBT 损坏。检测绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）好坏的简易方法1、判断极性首先将万用表拨在 R1K 挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（G） 。其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量
13、阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C） ；黑表笔接的为发射极（E） 。2、判断好坏将万用表拨在 R10K 挡，用黑表笔接 IGBT 的集电极（C） ，红表笔接IGBT 的发射极（E） ，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极（G）和集电极（C） ，这时 IGBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极（G）和发射极（E） ，这时IGBT 被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断 IGBT 是好的。3、任何指针式万用表皆可用于检测 IGBT。注意判断 IGBT 好坏时，一定要将万用表拨在 R10K 挡，因
14、R1K 挡以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使 IGBT 导通，而无法判断 IGBT 的好坏。此方法同样也可以用于检测功率场效应晶体管（P-MOSFET）的好坏。电解电容器是构成直流母线的主要元件；电解电容器绝对不可以接反；电解电容器的更换问题：同容量、同耐压、尽量同品牌、最好同批次；在现场检修条件下，电解电容器测试的局限性；电容组件在安装时的对位很重要，稍有不慎会损坏直流母线组件。现场检查方法 1：万用表二极管档检查。现场检查方法 2：电池、小灯泡法。现场检查方法 3：高阻表耐压测试。将 G、E 可靠短接，在 DC1000V 的测试电压下，其 C、E 端的电阻一般应在几百兆欧。注
15、意：在检查时若发现模块壳体上有裂缝，即便是很细微的，则 此器件也不可再用。当某一组模块中的一个在检测中出现异常时，其它的元件也必须同时更换。启动电阻的阻值一定要正确，可通过万用表欧姆档测得。注意;有些时候启动电阻烧坏与制动单元损坏有直接关系。预充电接触器的损坏一般是主触点拉弧，严重时可炸裂接触器外壳，并熏黑电路板。另外接触器的辅助触点也是损坏的主要部位。3.2 变频器的拆装1、拆装工作应确保在设备断电的状态下，并进行了完全的放电后进行，人身安全永远是第一位的。2、拆、装场地应清理干净，无关物件应移去。拆、装工具与部件、结构件应有各自相应的区域存放，必要时应做好记录。3、应有正确、适用并符合一定
16、质量要求的拆装工具。4、拆、装过程中所需的清洗剂（一般可以用无水酒精）与耗材应事先准备好，使用无水酒精作为清洗剂时还要注意防火。5、由于 G7 系列产品结构形态多多，其间差异也较大，拆卸过程中一定要做好各部件安装位置及形态的记录，最好有一架数码相机或摄像机，将必要的结构、形态记录并保存下来，以备回装时查用。6、操作时应穿着防静电工作服，佩戴防静电腕扣。并注意经常及在必要时通过机柜、现场导体等执行身体的静电释放动作。以避免身体的静电损坏线路板及半导体元、器件。Var I speed G7 拆卸修理卸下本体上面的螺丝，取下罩子。卸下电源盖。用万用表（最好是指针式）10K 档分别测量变频器输出端（ U，V，W三相）对直流母线（，-）的阻值，正常时 U，V，W 三相对直流母线的阻值（正向，反向）应平衡，若 U，V，W 其中任意一相对母线的阻值趋于零则说明此相桥臂的IG
