变频器 线路 讲解 转

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1、变频器线路讲解转变频器线路讲解2009-02-0218:43什么是变频所谓变频就是改变供电频率。变频技术的核心是变频器，它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，把50Hz的固定电网频改为30-130Hz的变化频率。同时，还使电源电压适应范围达到142-270V，解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。.以变频空调为例:当提升频率时，空调器的压缩机便高速运转，输出功率增大;反之，降低频率时，可抑制压缩机输出功率。因此变频空调根据不同的室内环境状况，以最合适的输出功率进行运转。而传统空调压缩机则依靠其不断地开、停来调整室内温度，且消耗较多的电能。变频空调则依靠压缩机转速的快

2、慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低消耗状态下以最小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。.变频空调每次使用时，均先让空调以最大功率、最大风量进行制热或制冷，迅速接近所设定的温度。由于变频空调通过提高压缩机工作频率的方式，增大了在低温时的制热能力，最大制热量可达到同规格普通空调器的1.5倍。此外，一般的分体机只有四档风速可供调节，而变频空调器的室内风机自动运行时，转速会随压缩机的工作频率在12档风速范围内变化，由于风机的转速与空调器的

3、能力配合较为合理，可实现低噪声运行.变频器原理1变频器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，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体

4、管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。变频器的

5、分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。VVVF:改变电压、改变频率CVCF:恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源，无论用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。为了产生

6、可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。变频器的工作原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式位:n=60f(1-s)/p(1)式中n?异步电动机的转速;f?异步电动机的频率s?电动机转差率;p?电动机极对数。由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频器控制方式低压通用变频输出电压为380650V，输出功率为0.75400kW，工作频率

7、为0400Hz，它的主电路都采用交?直?交电路。其控制方式经历了以下四代。1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。2电

8、压空间矢量(SVPWM)控制方式它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。矢量控制(VC)方式矢量变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转

9、坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。直接转矩控制(DTC

10、)方式1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。-2变频器原理目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。矩阵式交?交控制方式VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交?直?交变频中的一种。其

11、共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交?交变频应运而生。由于矩阵式交?交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是:?控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式;?自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别;?算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实

12、际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;?实现Band?Band控制按磁链和转矩的Band?Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。矩阵式交?交变频具有快速的转矩响应(2ms)，很高的速度精度(2%，无PG反馈)，高转矩精度(+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150%200%转矩。-变频调速器的各种各样的故障交流变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速,变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许

13、多领域。但由于受到使用环境,使用年限以及人为操作上的一些因素，变频器的使用寿命大为降低，同时在使用中也出现了各种各样的故障。1.变频器的静态测试结果来判断故障首先可以对变频器做一个静态的测试，一般通用型变频器大致包括以下几个部分(1)整流电路;(2)直流中间电路;(3)逆变电路;(4)控制电路。静态测试主要是对整流电路，直流中间电路和逆变电路部分的大功率晶体管(功率模块)的一个测试，工具主要是万用表。整流电路主要是对整流二极管的一个正反向的测试来判断它的好坏，当然我们还可以用耐压表来测试。直流中间回路主要是对滤波电容的容量及耐压的测量，我们也可以观察电容上的安全阀是否爆开,有否漏液现象等来判断

14、它的好坏.功率模块的好坏判断主要是对功率模块内的续流二极管的判断。对于IGBT模块我们还需判断在有触发电压的情况下能否导通和关断。2.通过变频器的显示来判断故障点的所在(1)OC.过电流故障这可能是变频器里面最常见的故障了。首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如电流限制，加速时间过短都有可能导致过电流的产生。然后我们就必须判断是否电流检测电路出问题了。以FVR075G7S-4EX为例:我们有时会看到FVR075G7S-4EX在不接电机运行的时候面板也会有电流显示。电流来自于哪里呢?这时就要测试一下它的3个霍尔传感器，为确定那一相传感器损坏,我们可以每拆一相传感器的时候开一次机，看是否会有过流

15、显示，经过这样试验后基本能排除OC故障。(2)OV.过电压故障首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如减速时间过短，以及由于再生负载而导致的过压等，然后我们可以看一下输入侧电压是否有问题，最后我们可以看一下电压检测电路是否出现了故障，一般的电压检测电路的电压采样点，都是中间直流回路的电压。我们以三肯SVF303为例，它由直流回路取样后(530V左右的直流)通过阻值较大电阻降压后再由光耦进行隔离，当电压超过一定值时，显示5过压(此机器为数码管显示)我们可以看一下电阻是否氧化变值，光耦是否有短路现象等。(3)UV.欠电压我们首先可以看一下输入侧电压是否有问题，然后看一下电压检测电路，故障判断和过压

16、相同。(4)FU.快速熔断器故障在现行推出的变频器大多推出了快熔故障检测功能。(特别是大功率变频器)以LG030IH-4变频器为例。它主要是对快熔前面后面的电压进行采样检测，当快熔损坏以后必然会出现快熔一端电压没有，此时隔离光耦动作，出现FU报警。更换快熔就因该能解决问题。特别应该注意的是在更换快熔前必须判断主回路是否有问题。(5)OH.过热主要引起原因变频器内部散热不好。我们可以检查散热风扇及通风通道。(6)SC.短路故障我们可以检测一下变频器内部是否有短路现象。检测一下内部线路，可能不一定有短路现象，此时我们可以检测一下功率模块有可能出现了故障，在驱动电路正常的情况下，更换功率模块，应该能修复机器。变频器故障多种多样，第一炼钢车间的维修工接触较晚，而且对变频器的基础知识知之甚少，我们只能在实践中不断总结，摸索出一套快速有效处理变频器故障的办法。