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1、变频器原理及故障排除变频器原理及故障排除第一章第一章 变频器基本原理变频器基本原理交交-直直-交变频器的主要结构框图交变频器的主要结构框图整流器逆变器中间电路电动机控制电路交交-直直-交变频器的主要结构框图交变频器的主要结构框图交交-直直-交变频器原理图交变频器原理图M交交直交交-直直-交变频器原理图交变频器原理图直流传动和交流传动的比较直流传动和交流传动的比较电机电机直流电机直流电机结构复杂有电刷,维护困难转子粗短，转矩惯量大交流电机交流电机结构简单无电刷,维护简单转子细长，转矩惯量小无电刷，适用环境较广变流装置较贵因为有电刷，所以在环境恶劣的不适用变流装置较便宜功率注入转子，散热所需通风机
2、功率较大功率注入定子子，散热所需通风机功率较小效率.效率.1.2 1.2 、变频器典型应用、变频器典型应用直流传动和交流传动的比较直流传动和交流传动的比较电机电机传动按应用领域的分类：传动按应用领域的分类： 1、 通用机械的节能调速：通用机械的节能调速： 指风机，泵等机械，此类机械在不调速交流电机调速时， 风量和流量使用挡板和阀门调节，调速后可节电30 40，而且优化了工艺过程，减少了管道和阀门的压力，提高了设备的寿命，减少了维修。 用三台变频器控制三台风机，其中两用一备，电机的功率P=55KW，设计风量为Q。空载损耗为10%，转速1250转/分。若风机正常在970转/分以下连续可调，每天所需
3、的供风量为1.5Q。（1）一台工频运行，一台变频运行；则全速 P0=55*10%=5.5KW P1=55KW 由PL=P0+KPnL3得: KP=55-5.5=49.5KW P2=5.5+49.5*（50%）3=11.7KW总消耗的功率为55+11.7=67KW风机的节电率统计举例系统应用效果使用了变频器以后，不但免去了许多繁琐的人工操作，消除了许多不安全隐患因素，并使系统始终处于一种节能状态下运行，合理地轮换使用电机延长了设备的使用寿命，更好的适应了生产需要。而且变频器丰富的内部控制功能可以很方便地与其他控制系统或设备实现闭环自动控制。这在实现自动控制的同时，提高了控制精度，从而提高了产品质
4、量。直流传动和交流传动的比较直流传动和交流传动的比较-应用应用 2、工艺调速： 由于工艺的要求需要调速运行的机械，如金属加工，造纸等需要稳态精度很高的领域，目前该领域正在向交流调速过渡。 3、牵引调速：牵引调速： 运输机械的电驱动，此类机械对设备的尺寸，重量和防护等级有有严格的要求，所以交流调速比较占优势。如火车，轮船等系统。 4、 特殊调速：特殊调速： 对调速有特殊要求的调速系统，如调速范围达到1：500001：100000的场合，只能由特殊的永磁交流电动机实现。如高精度磨床，车床等 第二章第二章 变频器分类变频器分类 按主电路工作方法分类：按主电路工作方法分类：按主电路工作方法分类：按主电
5、路工作方法分类：电压型变频器、电流型变频器电压型变频器、电流型变频器 按电压等级分类：按电压等级分类：按电压等级分类：按电压等级分类： 、高压变频器：、高压变频器：3KV3KV、6KV6KV、10KV 10KV 、中压变频器：、中压变频器：660V660V、1140V 1140V 、低压变频器低压变频器：220V220V、380V 380V 按电压性质分类：按电压性质分类：按电压性质分类：按电压性质分类： 、交流变频器：、交流变频器：AC-DC-ACAC-DC-AC（交（交- -直直- -交）、交）、AC-ACAC-AC（交（交- -交）交） 、直流变频器：、直流变频器：DC-ACDC-AC（
6、直（直- -交）交） 按变频器调压方法：按变频器调压方法：按变频器调压方法：按变频器调压方法： 、PAMPAM变频器是一种通过改变电变频器是一种通过改变电压源压源UdUd 或电流源或电流源IdId的幅值进行输出控制的。的幅值进行输出控制的。、WMWM变变频器方式是在变频器输出波形的一个周期产生个频器方式是在变频器输出波形的一个周期产生个 脉冲波脉冲波个脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。个脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。 按工作原理分：按工作原理分：、U/fU/f控制变频器（控制变频器（VVVFVVVF控制）控制） ；、SFSF控制变频器（转差频率控制）；控制变频器（转差频率控制）；、
7、VCVC控制变频控制变频器（器（VectoryVectory Control Control 矢量控制矢量控制) )。 2.1 分类1111HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接6KV输入，直接6KV高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成；2.2 高压变频器简介高压变频器简介1212图图1 1 电气一次主接线图电气一次主接线图 1 1、QF1- QF1- 真空断路器真空断路器 2 2、QS1 QS1 、QS2QS2、QS3-QS3-单向刀闸单向刀闸 3 3、M-M-电机电机1313高压变频调速系统结构图高压变频调速系统结构图
8、 1414输入侧结构输入侧结构 输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移相变压器的副边绕组分为三组，根据电压等级和相变压器的副边绕组分为三组，根据电压等级和模块串联级数，由模块串联级数，由3636脉冲系列构成多级相叠加的脉冲系列构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形（网侧整流方式，可以大大改善网侧的电流波形（网侧电压电流谐波指标满足电压电流谐波指标满足IEEE519-1992IEEE519-1992和和GB/T14549-93GB/T14549-93的要求）。使其负载下的网侧功率的要求）。使其负载下的网侧功率因数接近因数接近1 1，无需任何
9、功率因数补偿、谐波抑制装，无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率置。由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，类似常规低压变频器，单元的主回路相对独立，类似常规低压变频器，便于采用现有的成熟技术。便于采用现有的成熟技术。1515输出侧结构输出侧结构输出侧由每个单元的输出侧由每个单元的U U、V V输出端子相互串接而输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWMPWM波形进行重组，可得到阶梯正弦波形进行重组，可得到阶梯正弦PWMPWM波形。波形。这种波形正弦度好，这种波形正弦度好，dv/d
10、tdv/dt小，对电缆和电机的小，对电缆和电机的绝缘无损坏，无须输出滤波器，就可以延长输出绝缘无损坏，无须输出滤波器，就可以延长输出电缆长度，可直接用于普通电机。同时，电机的电缆长度，可直接用于普通电机。同时，电机的谐波损耗大大减少，消除负载机械轴承和叶片的谐波损耗大大减少，消除负载机械轴承和叶片的振动。振动。 1616二、高压变频器故障案例二、高压变频器故障案例案例1：2011年1月14日，变频器故障断电复位后，一直显示“控制器连接中。“。“控制器未就绪“。经仔细辨别检查，发现变频器的C相板卡上的绿色指示灯一直闪烁。A、B相的板卡绿色指示灯一直亮着。 更换该板卡后，变频器重新上电自检正常，显
11、示“控制器就绪“，后送电运行正常。17171818案例2： 2012年2月1日，变频器在变频备用时，突然A相、B相的12个单元全部报“光纤故障（XR）“。变频器报重故障。 经仔细辨别检查，发现变频器的A、B相板卡上的绿色指示灯一直闪烁。C相的板卡绿色指示灯一直亮着。更换该2块光纤通讯板卡后，变频器重新上电自检正常，显示“控制器就绪“，后送电运行正常。19192020212122222323轻故障分类与报警轻故障分类与报警 系统发生下列故障时系统发生下列故障时, ,按照轻故障处理：按照轻故障处理：单元旁路运行；单元旁路运行；变压器轻度过热；变压器轻度过热；柜门连锁故障；柜门连锁故障；单元柜风机故
12、障；单元柜风机故障；电机轻度过热；电机轻度过热；UPSUPS输入掉电；输入掉电；工控机故障。工控机故障。2424上述任何一个故障发生时，系统给出间歇的上述任何一个故障发生时，系统给出间歇的“ “音音响报警响报警” ”和间断的和间断的“ “故障指示故障指示” ”。报警状态下，。报警状态下，如果用户发出如果用户发出“ “报警解除报警解除” ”指令，则系统撤消指令，则系统撤消“ “音响报警音响报警” ”信号，只保留间断的信号，只保留间断的“ “故障指示故障指示” ”。对于轻故障的发生，系统不作记忆处理。故障存对于轻故障的发生，系统不作记忆处理。故障存在时报警，如果故障自行消失，则报警自动取消。在时报
13、警，如果故障自行消失，则报警自动取消。系统运行时如果发生这类故障，变频器并不立即系统运行时如果发生这类故障，变频器并不立即停机。在停机状态下，如果存在这类故障，用户停机。在停机状态下，如果存在这类故障，用户也还能进行启动等操作。也还能进行启动等操作。2525重故障分类与报警重故障分类与报警 系统发生下列故障时系统发生下列故障时, ,按照重故障处理：按照重故障处理：单元重故障；单元重故障；变压器严重过热；变压器严重过热；现场机械故障；现场机械故障；电机严重过热；电机严重过热；闭环运行时给定和反馈掉线。闭环运行时给定和反馈掉线。2626 上述任何一个故障发生时，系统给出连续的上述任何一个故障发生时
14、，系统给出连续的“ “音响报警音响报警” ”、“ “故障指示故障指示” ”、“ “高压急切高压急切” ”以及以及“ “紧急停机紧急停机” ”指指令。用户可以用令。用户可以用“ “报警解除报警解除” ”按钮清除报警的音响信号，按钮清除报警的音响信号，但系统保持但系统保持“ “故障指示故障指示” ”、“ “高压急切高压急切” ”以及以及“ “紧急停紧急停机机” ”指令。指令。 以上四类重故障发生后，系统作记忆处理。故障一旦发以上四类重故障发生后，系统作记忆处理。故障一旦发生，系统报警并自动跳闸停机。如果故障自行消失，生，系统报警并自动跳闸停机。如果故障自行消失，“ “故障指示故障指示” ”、“ “
15、高压急切高压急切” ”以及以及“ “急停急停” ”等指令也都一等指令也都一直保持，故障原因被记录。只有故障彻底排除，并且用直保持，故障原因被记录。只有故障彻底排除，并且用“ “系统复位系统复位” ”按钮将系统复位后才能重新开机。按钮将系统复位后才能重新开机。2727重故障发生时，高压电源将自动分断。如果因为其他原因没有分断，用户可以用柜门的“急停”按钮将高压电源强行手动分断。2828常见问题的处理措施常见问题的处理措施 单元过电压单元过电压 请检查输入的高压电源正向波动是否超过允许值；如果是减速时过电压，请适当加大变频器的减速时间设定值。 变频器输入电压正向波动值最大为+5%。2929单元欠电
16、压 请检查输入的高压电源负向波动是否超过允许值，高压开关是否掉闸，整流变压器副边是否短路，接线螺栓是否紧固。检查功率单元三相进线是否松动，功率单元三相进线熔断器是否完好。 变频器输入电压负向波动值最大为-10%；3030单元过电流 请检查功率单元输出UV端子是否短路，电机绝缘是否完好，装置是否过载运行，负载是否存在机械故障。如果是启动时过电流，请适当增大变频器的加速时间设定值。3131单元过热 请检查环境温度是否超过允许值，单元柜风机是否正常工作，进风口和出风口是否畅通，装置是否长时间过载运行。最后检查功率单元温度继电器是否正常。 变频器在尘土较大环境中运行时，请经常清理柜门防尘罩灰尘。如果环
17、境温度超过允许值，用户最好配置空调和通风设备。3232单元缺相 请检查输入的高压开关是否掉闸，整流变压器副边是否短路，接线螺栓是否紧固，检查功率单元三相进线是否松动，功率单元三相进线熔断器是否完好。3333单元光纤通讯故障 请检查功率单元控制电源是否正常（正常时，L1绿色指示灯发光），功率单元以及控制器的光纤连接头是否脱落，光纤是否折断。3434控制器不就绪 控制器自检不能通过时报告该故障，可重新设定变频器参数，再次复位系统尝试；如果仍不能排除，检查电路板之间的连接是否可靠，或更换单片机控制板。3535旁路运行报警 个别功率单元出现故障时，本系统可以将其用继电器短路而旁路，在不停机情况下使变频
18、器降额运行，这种情况下系统提供旁路运行报警。系统旁路运行后，用户不能使用变频器长期满额运行 3636柜门连锁报警 变压器柜、单元柜或者控制柜的柜门开启时报告该故障。请检查柜门是否严密关闭，行程开关是否完好，配线是否脱落。3737单元柜风机故障 表示单元柜的冷却风机有故障，请检查风机的电源及开关、启动电容、风量继电器及风管等附件 3838变压器严重过热变压器严重过热 整流变压器严重过热节点闭合。请检查变压器副整流变压器严重过热节点闭合。请检查变压器副边接线绝缘是否完好，是否短路，装置是否过载边接线绝缘是否完好，是否短路，装置是否过载运行，环境温度是否过高，变压器的冷却风机是运行，环境温度是否过高
19、，变压器的冷却风机是否正常，风路是否通畅，温度控制器功能是否完否正常，风路是否通畅，温度控制器功能是否完好，温度控制器过热保护参数是否设定合理，参好，温度控制器过热保护参数是否设定合理，参数是否被非法复位或修改。系统设定的变压器过数是否被非法复位或修改。系统设定的变压器过热保护温度为热保护温度为130130。3939变压器轻度过热 整流变压器轻度过热节点闭合。请检查变压器副边接线绝缘是否完好，是否短路，装置是否过载运行，环境温度是否过高，变压器的冷却风机是否正常，风路是否通畅，温度控制器功能是否完好，温度控制器过热报警参数是否设定合理，参数是否被非法复位或修改。 4040UPS输入掉电报警 U
20、PS输入掉电，一般情况下意味着给系统提供的控制电源发生故障，系统在UPS的电池供电下继续运行。用户必须尽快查明控制电源掉电原因，恢复供电 。4141PLC无响应 工控机试图和PLC建立通讯没有成功，请检查工控机和PLC的通讯电缆和接头，确认PLC是否处于RUN位置，检查PLC是否完好，检查工控机485卡是否损坏 4242工控机死机处理工控机死机处理 工控机死机后，控制系统自动对其复位，并且工控机死机后，控制系统自动对其复位，并且同时提供报警。如果工控机复位后正常恢复其监同时提供报警。如果工控机复位后正常恢复其监控功能，报警也同时取消。控功能，报警也同时取消。 变频器运行时如果工控机死机，不影响变频器变频器运行时如果工控机死机，不影响变频器在原状态下的继续运行，但工控机失去监控功能。在原状态下的继续运行，但工控机失去监控功能。在本机控制模式下，启动、停机、频率给定等功在本机控制模式下，启动、停机、频率给定等功能失效。工控机死机不能恢复时，可以将变频器能失效。工控机死机不能恢复时，可以将变频器切换成远程控制模式，然后用户可以改用远程操切换成远程控制模式，然后用户可以改用远程操作命令控制变频器运行。作命令控制变频器运行。4343结束结束4444
