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1、第一部分第一部分 通用变频器基础知识通用变频器基础知识一一 变频器的概念变频器的概念 是一种控制交流电机的装置是一种控制交流电机的装置. 它将固定电压，固定频率它将固定电压，固定频率 的电源转换为电压可变，频率可变的电源。的电源转换为电压可变，频率可变的电源。 变频器控制对象为通用交流电机。变频器控制对象为通用交流电机。 交流电机模型交流电机模型交流电机同步电机异步电机等效等效电机调速的方法电机调速的方法 N = 60 fN = 60 f1 1 (1-s)/ p (1-s)/ p f 1= 电机供电频率，S = (n1-n)/n1 转差率，P = 电机极对数二二 电机调速分类电机调速分类改变电
2、机的极对数改变电机的极对数改变电机的转差率改变电机的转差率1. 转子串电阻调速转子串电阻调速2.定子调压调速定子调压调速3.电磁转差离合器调速电磁转差离合器调速4.转子串级调速转子串级调速改变电机的供电频率，即变频调速改变电机的供电频率，即变频调速电机调速分类电机调速分类三三 保持磁通恒定的必要性保持磁通恒定的必要性电机在额定速度下都应保持磁通恒定电机在额定速度下都应保持磁通恒定磁通太强磁通太强-电机励磁电流过大电机励磁电流过大磁通太弱磁通太弱-电机铁芯利用不充分，输出力矩电机铁芯利用不充分，输出力矩下降。下降。四四 变频器的基本原理变频器的基本原理E=4.44 f1 K N f1 - 电机频
3、率。电机频率。 N - 每相绕组匝数每相绕组匝数 - 电机气隙磁通电机气隙磁通 K - 与绕组有关的常数与绕组有关的常数=E/(4.44*K*N*f1)=K*(E/f1) K*(U/f1)VVVF- 变压变频同时进行是电变压变频同时进行是电机正常运行的需要机正常运行的需要Uff0un调压调频曲线通用变频器的基本结构通用变频器的基本结构整流器整流器中间直流环节中间直流环节逆变器逆变器控制电路控制电路整流器逆变器电动机直流环节直流环节控制电路ACDCAC整流器整流器三相全波半控整流：三相全波半控整流： 效率略低，可省去充电限幅电路。效率略低，可省去充电限幅电路。斩控式整流器（斩控式整流器（PWMP
4、WM整流器）：整流器）： 效率高，功率因素可调，能量可回馈电网效率高，功率因素可调，能量可回馈电网三相全波桥式二极管整流：三相全波桥式二极管整流： 效率高，成本低，控制简单效率高，成本低，控制简单六脉波整流电路直流环节直流环节也称也称滤波或储能环节滤波或储能环节由电感或电容组成由电感或电容组成用于负载与整流器之间的无功功率用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲的缓冲抑制直流侧电压或电流的脉动抑制直流侧电压或电流的脉动电容电感逆变器逆变器将将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电器件工作于开关状态器件工作于开关状态每个器件并联续流二极管每个器件并联续流
5、二极管器件为全控型（器件为全控型（GTR，GTO，IGBT，IGCT等）等）通用变频器的分类通用变频器的分类按主回路结构形式：按主回路结构形式：1.电流源型电流源型2.电压源型电压源型 按控制方式分：按控制方式分：1.U/f控制控制2.转差频率控制转差频率控制3.矢量控制矢量控制4.直接转矩控制直接转矩控制 按输出电压调节方式分类按输出电压调节方式分类1.PAM(脉冲幅值调制方式脉冲幅值调制方式)2.PWM(脉冲宽度调制方式脉冲宽度调制方式)按采用的功率器件分类按采用的功率器件分类1.BJT(双极晶体管双极晶体管)2.GTO(门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管)3.IGBT(绝缘栅双极晶体管绝缘
6、栅双极晶体管)4.其他其他变频器结构图变频器结构图（三相输入单相输出）（三相输入单相输出）312T1T2+Q4Q1Q2Power Outputof CellIGBTQ1-Q4Q3整流部分直流环节逆变部分ABC1IGBT工作原理工作原理当Q1、Q4同时闭合时，电机上的电压为A点高，B点低；Q2、Q3同时闭合时，则电机上的电压为A点低B点高。这样和连续不断地交替开合，在电机两端就形成了一交变电压，也就是交流电。 功率单元输出波形图功率单元输出波形图罗宾康完美无谐波变频器原理及罗宾康完美无谐波变频器原理及结构结构第二部分罗宾康高压变频器原理第二部分罗宾康高压变频器原理该变频器为该变频器为单元串联，移
7、相式单元串联，移相式PWM，电压源电压源型高压变频器，型高压变频器，36脉波整流，脉波整流，13电平输出电平输出（相电压，对（相电压，对6KV变频器而言）变频器而言）功率单元功率单元 B1功率单元功率单元 A1功率单元功率单元 C1功率单元功率单元A2功率单元功率单元B2功率单元功率单元 C2功率单元功率单元C3功率单元功率单元B3功率单元功率单元 A3高压电机高压电机中央控制系统中央控制系统功率单元结构功率单元结构单元控制板单元控制板三相高压输入三相高压输入三相变压变频三相变压变频高压输出高压输出光纤连接光纤连接 完美无谐波完美无谐波3KV高压变频器组成结构高压变频器组成结构18脉冲整流结构
8、脉冲整流结构集成一体式集成一体式变压器变压器A相波形图（三个单元叠加）相波形图（三个单元叠加）RAL1R1A1L2R2A2L3R3A3AN线电压波形图线电压波形图完美无谐波变频器硬件组成完美无谐波变频器硬件组成完美无谐波变频器变压器部分完美无谐波变频器变压器部分 变压变压器器变压器部分的安装接头和主要器件变压器部分的安装接头和主要器件 用户输入用户输入/输出部分输出部分 用户输入用户输入/ /输出接线输出接线单元和控制部分单元和控制部分 控制部分控制部分（后面）（后面）单元部分单元部分NXG控制硬件电子插件箱控制硬件电子插件箱NXG控制硬件电子插件箱控制硬件电子插件箱NXG 控制硬件控制硬件N
9、XG 控制基于控制基于PC结构结构所有电路板插入一个所有电路板插入一个ISA总线底板上总线底板上:CPU板板 模模/数转换板数转换板通讯板通讯板系统接口板系统接口板调制板调制板光纤接口板光纤接口板插件箱外部插件箱外部:信号调理板信号调理板, 用户输入用户输入/输出板输出板中压旁路板中压旁路板电源电源 (DCR控制控制, WAGO, and Hall Effect)NXG 控制硬件控制硬件CPU 板前视图板前视图 Intel Pentium MMX CPU 266 MHz以太网口VGA键盘User I/O芯片组: Intel 430 TXNXG 控制硬件控制硬件CPU板后视图板后视图 Compa
10、ctFlash 模块SDRAM 模块 64MBCPU 板板CPU: Intel Pentium MMX CPU 266 MHz系统内存系统内存: 两个两个 144-pin SODIMM RAM 插槽插槽 支持支持 8M-256MSDRAM 内存内存 Compact Flash IDE接口盘接口盘 用于存储用于存储:变频器控制软件变频器控制软件系统程序系统程序配置文件配置文件, 内置以太网控制器内置以太网控制器: Intel SB82558/SB82559, RTL-8139; 10/100 MbpsNXG 控制硬件控制硬件A/D转换板转换板 A/D转换模块ISA Carrier BoardNX
11、G控制硬件控制硬件 A/D转换板转换板 ISA 总线基板能插入最多总线基板能插入最多3块块A/D转换板。转换板。模块模块 #1:未定义未定义模块模块 #2:脉冲编码器板，用于闭环矢量控制。脉冲编码器板，用于闭环矢量控制。模块模块 #3 ADC: 40 路通道路通道, 12 bit, 10 Sec 转换时间转换时间, 同时同时5路采样路采样输入输入/输出电流检测输出电流检测输入输入/输出电压检测输出电压检测NXG 控制硬件系统接口板控制硬件系统接口板Interface to Signal Conditioning BoardInterface to Analog I/O BoardInterfa
12、ce to Digital Modulator BoardNXG 控制硬件系统接口板控制硬件系统接口板为所有模拟量提供信号调理。为所有模拟量提供信号调理。检测电机实际电压检测电机实际电压检测电机实际电流检测电机实际电流检测变频器输入电压检测变频器输入电压 (线电压线电压)检测变频器输入电流检测变频器输入电流 (线电流线电流)变频器硬件过流设定变频器硬件过流设定电源故障监视电源故障监视提供所有电压提供所有电压/电流的测试点电流的测试点与与ISA总线无通讯联系，仅从总线无通讯联系，仅从ISA获取电源（获取电源（+-12V）集成A/D板与SIB的新型系统接口板 罗宾康完美无谐波变频器最新产品采用了数
13、字A/D板与SIB合二为一的新型系统接口板,该板集成了A/D板与SIB的所有功能.新型系统接口板正面新型系统接口板正面新型系统接口板反面新型系统接口板反面NXG 控制硬件数字调制板控制硬件数字调制板 调制器 FPGAs旁路控制 FPGA至光纤接口板中压旁路板接口 (光纤)ISA总线系统接口板插座数字调制板数字调制板基于基于EPLD 芯片芯片 结构灵活结构灵活与功率单元的通讯速率达到与功率单元的通讯速率达到10us故障处理及单元通讯管理故障处理及单元通讯管理旁路控制旁路控制接受并处理来自接受并处理来自CPU板的电压指令，使输出波形平滑。板的电压指令，使输出波形平滑。可为多达可为多达24个单元提供
14、移相式个单元提供移相式PWM控制，控制， 并且并且PWM频率可频率可调调 (IGBT 开关开关) 频率范围频率范围: 200 - 1200Hz采样频率采样频率: 3.0 - 6.0kHz (根据开关频率及单元数目自动调节根据开关频率及单元数目自动调节)在板电池后备在板电池后备 RAM (60KB). 用于存储历史记录，故障记录，用于存储历史记录，故障记录，累计耗电量，及其他需要在电源丢失后保持的变量。累计耗电量，及其他需要在电源丢失后保持的变量。处理电源故障及硬件过流故障。处理电源故障及硬件过流故障。NXG 控制硬件光纤接口板控制硬件光纤接口板 单元光纤接口 数字调制板接口NXG 控制硬件光纤
15、接口板控制硬件光纤接口板每块板能提供多达每块板能提供多达12个单元的接口个单元的接口通过一个通过一个60芯扁平电缆与数字调制板连接芯扁平电缆与数字调制板连接输入输入/输出信号经过缓冲处理输出信号经过缓冲处理ISA 总线金手指仅提供总线金手指仅提供+-5V电源电源光纤收光纤收/发器最高工作频率高达发器最高工作频率高达 20MHz上电时防止误发光信号，直到系统就绪。上电时防止误发光信号，直到系统就绪。光纤输出使能信号由数字调制板发出光纤输出使能信号由数字调制板发出集成光线接口板与数字调制板的新型数字调制板 罗宾康完美无谐波变频器最新产品采用了数字调制板和光线接口板合二为一的新型数字调制板,该板集成
16、了数字调制板和光线接口板的所有功能.新型数字调制板正面新型数字调制板正面新型数字调制板反面新型数字调制板反面NXG 控制硬件信号调理板控制硬件信号调理板 电压/电流检测信号接线端子系统接口板插头使能继电器 120V and 24VDC输入/输出电流隔离CTNXG 控制硬件信号调理板控制硬件信号调理板标准标准DIN卡轨安装卡轨安装120VAC or 24VDC 使能继电器输入使能继电器输入输入输入/输出电流备有二次隔离输出电流备有二次隔离CT备有接线端子用于检测信号及负载电阻接线备有接线端子用于检测信号及负载电阻接线 NXG 控制硬件中压旁路板控制硬件中压旁路板至数字调制器的光纤接口旁路控制 F
17、PGA连接到每个单元的旁路接触器线圈NXG控制硬件中压旁路板控制硬件中压旁路板该板能控制多达该板能控制多达18个单元旁路接触器个单元旁路接触器通过光纤接口与数字调制板通讯通过光纤接口与数字调制板通讯由功率单元柜中的专用电源供电由功率单元柜中的专用电源供电内置故障安全保护内置故障安全保护该板在所有完美无谐波变频器中通用该板在所有完美无谐波变频器中通用NXG 控制硬件旁路电源板控制硬件旁路电源板NXG 控制硬件旁路电源板控制硬件旁路电源板输入电源（输入电源（630V）由隔离变压器的二次侧直接提供由隔离变压器的二次侧直接提供提供两路输出：提供两路输出： 36VAC，用于中压旁路板用于中压旁路板 72
18、VDC，用于旁路接触器线圈用于旁路接触器线圈NXG控制硬件旁路接触器控制硬件旁路接触器NXG 控制硬件用户输入控制硬件用户输入/输出模输出模块块Modbus 总线藕合器开关量输入模拟量输入开关量输出终端模块NXG 控制硬件用户输入控制硬件用户输入/输出模块输出模块所有的用户输入所有的用户输入/输出由输出由WAGO I/O 系统支持系统支持Wago 系统与系统与CPU之间通过速度高达之间通过速度高达115K BAUD的高速的高速MODBUS总线交换信息总线交换信息系统支持系统支持:模拟量模拟量 I/O开关量开关量 I/O继电器继电器 I/O输入输入/输出模块通过简单的插到输出模块通过简单的插到D
19、IN卡轨上即可添加到系统中卡轨上即可添加到系统中NXG 控制硬件用户输入控制硬件用户输入/输出模块输出模块模块色标：模块色标：WAGO I/O 系统中，不同功能的模块用不同颜色表示。系统中，不同功能的模块用不同颜色表示。红色红色-开关量输出模块开关量输出模块黄色黄色-开关量输入模块开关量输入模块蓝色蓝色-模拟量输出模块模拟量输出模块绿色绿色-模拟量输入模块模拟量输入模块无色无色-特殊功能模块特殊功能模块变频器的键盘与显示变频器的键盘与显示 故障复位键 FAULT RESET 功能：功能： 用来清除变频器可能产生的故障状态。用来清除变频器可能产生的故障状态。 用来确认变频器可能产生的报警状态。用
20、来确认变频器可能产生的报警状态。 故障指硬件和软件监测到致命错误，此时变频器禁故障指硬件和软件监测到致命错误，此时变频器禁止运行。止运行。 报警指硬件和软件监测到非致命错误，所以并不禁报警指硬件和软件监测到非致命错误，所以并不禁止变频器运行。止变频器运行。 自动键AUTOMATIC 功能：功能：用来将完美无谐波变频器设定到自动模式。用来将完美无谐波变频器设定到自动模式。 手动停止键MANUAL STOP 功能：功能：用来将变频器切换到停止模式。用来将变频器切换到停止模式。 手动起动键MANUAL START 功能：功能：用来将变频器切换到手动控制模式。用来将变频器切换到手动控制模式。 数字键
21、功能：功能： 输入安全操作密码输入安全操作密码快速菜单操作（根据指定的菜单名快速菜单操作（根据指定的菜单名每个数字键上方的绿色文每个数字键上方的绿色文字字直接进入直接进入10个基本菜单）个基本菜单）根据标识号码直接进入所有菜单、子菜单、参数和选择列表根据标识号码直接进入所有菜单、子菜单、参数和选择列表（具有相应的权限）（具有相应的权限）改变参数值改变参数值确认/取消键ENTER/CANCEL 确认键功能：确认键功能： 选择子菜单选择子菜单 进入参数值编辑模式进入参数值编辑模式 编辑完成后接受输入的新参数值编辑完成后接受输入的新参数值取消键功能：取消键功能： 退出菜单系统退出菜单系统编辑模式下放
22、弃对参数值所作的任何修改编辑模式下放弃对参数值所作的任何修改换档功能键SHIFT 功能：功能： 用来实现键盘按键的第二功能。用来实现键盘按键的第二功能。 进入进入“快速菜单快速菜单” （按（按SHIFT+主菜单号码主菜单号码0-9） 取消操作（取消操作（SHIFT+ENTER） 输入十六进制数字输入十六进制数字A-F（编辑参数或输入密码时，按（编辑参数或输入密码时，按SHIFT+1到到 SHIFT+6） 根据根据ID号码进入菜单、参数或选择列表（号码进入菜单、参数或选择列表（SHIFT+） 返回当前菜单返回当前菜单/子菜单的顶部（子菜单的顶部（SHIFT+） 到当前菜单到当前菜单/子菜单的底部
23、（子菜单的底部（SHIFT+） 将当前安全级别复位到将当前安全级别复位到0（按（按SHIFT + + SHIFT + + SHIFT + ） 将参数值恢复到出厂值（将参数值恢复到出厂值（SHIFT + ） 箭头键功能：功能： 浏览菜单结构浏览菜单结构 卷动参数列表卷动参数列表 增大增大/减小参数值（编辑模式下）减小参数值（编辑模式下） 手动移动到下一位（编辑模式下）手动移动到下一位（编辑模式下） 增大（增大（）或减小（）或减小（）变频器速度设定值（本地手动模式下）变频器速度设定值（本地手动模式下） 清除密码（按清除密码（按Shift+三次）三次） 进入菜单操作模式（进入菜单操作模式（Shift
24、+）变频器的维护与维修安全注意事项 在做任何维护和检修工作之前，严格按照操作规程。在做任何维护和检修工作之前，严格按照操作规程。 确认无发热元件和不带电之前，千万不要触摸柜内任何部位。确认无发热元件和不带电之前，千万不要触摸柜内任何部位。不要以为关断输入开关后柜内就不存在电压了，电压仍然存在于输入开关的端子上。不要以为关断输入开关后柜内就不存在电压了，电压仍然存在于输入开关的端子上。同样，其它地方也可能有电压存在。同样，其它地方也可能有电压存在。操作时保持单手操作，穿戴安全防护鞋，带防护眼镜，并有其他人在场。操作时保持单手操作，穿戴安全防护鞋，带防护眼镜，并有其他人在场。不要将接地（即非绝缘）
25、的万用表或示波器接到完美无谐波系统。不要将接地（即非绝缘）的万用表或示波器接到完美无谐波系统。不要带电连接或断开任何表计、电缆和印刷线路板。不要带电连接或断开任何表计、电缆和印刷线路板。不要移去保护罩（标有高压符号）或试图测量保护罩下的电路。不要移去保护罩（标有高压符号）或试图测量保护罩下的电路。在检修功率单元时，一定要将高压切断并将其下端可靠接地，然后方可打开高压柜门在检修功率单元时，一定要将高压切断并将其下端可靠接地，然后方可打开高压柜门 ，并检查所有单元的，并检查所有单元的“chargecharge”灯完全熄灭才能接触功率单元。灯完全熄灭才能接触功率单元。不要使中压误送到变频器的输出端，
26、这样会使变频器严重损坏。不要使中压误送到变频器的输出端，这样会使变频器严重损坏。不要用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这可能会使功率单元中的开关器件受损。不要用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这可能会使功率单元中的开关器件受损。在柜内靠近或接触元器件时要消除静电（在柜内靠近或接触元器件时要消除静电（ESDESD）。印刷线路板上有许多元件对静电很敏）。印刷线路板上有许多元件对静电很敏 感。接触或维护对静电敏感元件的工作只能由阅读并理解专门静电技术的专业人员完感。接触或维护对静电敏感元件的工作只能由阅读并理解专门静电技术的专业人员完 成。成。静电可通过戴静电手镯或触摸接地的金属片来消除。静电可通过戴静
27、电手镯或触摸接地的金属片来消除。在变频器工作时千万不要断开风机电源，这将引起变频器过热和或单元损坏。在变频器工作时千万不要断开风机电源，这将引起变频器过热和或单元损坏。不要将易燃材料存放在变频器柜里面、上面或附近，包括设备图纸和用户手册。不要将易燃材料存放在变频器柜里面、上面或附近，包括设备图纸和用户手册。请仔细阅读用户手册有关安全的章节，以保证维修人员及设备的安全。请仔细阅读用户手册有关安全的章节，以保证维修人员及设备的安全。日常维护 经常检查室内温度，通风情况，注意室内温度不要超过经常检查室内温度，通风情况，注意室内温度不要超过40度。度。 室内保持清洁卫生。室内保持清洁卫生。 经常检查变
28、频器是否有异常声响、异味，柜体是否发热。经常检查变频器是否有异常声响、异味，柜体是否发热。 经常用一张经常用一张A4纸检查变压器柜、功率柜进风口风量（纸检查变压器柜、功率柜进风口风量（A4纸应能被纸应能被 过滤过滤 网牢牢吸住），如有问题及时排除（更换或清洗过滤网或检查风扇是否网牢牢吸住），如有问题及时排除（更换或清洗过滤网或检查风扇是否 有问题）。有问题）。 特别注意进风口不要有蒸气、雨雪吸进，否则会严重损坏变频器。特别注意进风口不要有蒸气、雨雪吸进，否则会严重损坏变频器。 建议变频器投入运行头一个月内，将所有进出线电缆及功率单元之建议变频器投入运行头一个月内，将所有进出线电缆及功率单元之
29、间间 连接电缆紧固一遍，以后每六个月定期紧固一遍（包括控制线），并用连接电缆紧固一遍，以后每六个月定期紧固一遍（包括控制线），并用 吸尘器将柜内灰尘清除干净。吸尘器将柜内灰尘清除干净。 经常记录变频器运行情况（运行模式、电压、电流、速度、功率等），经常记录变频器运行情况（运行模式、电压、电流、速度、功率等）， 发生跳闸时，要记录下故障情况，查明原因后方可再次送电。发生跳闸时，要记录下故障情况，查明原因后方可再次送电。 打开柜门后，要等功率单元上的打开柜门后，要等功率单元上的“CHARGE”灯熄灭后才能开始工作，灯熄灭后才能开始工作， 否则有触电危险。否则有触电危险。 建议两次合分高压的时间间隔
30、在建议两次合分高压的时间间隔在30分钟以上，以减少对变压器的冲击。分钟以上，以减少对变压器的冲击。 其他未尽事项，请以变频器使用手册第七章有关内容为准。其他未尽事项，请以变频器使用手册第七章有关内容为准。故障和报警的一般处理 类型变频器响应故障1.封锁所有IGBT。2.电机自由停车。3.故障记录。参考故障记录菜单（6210）。4.面板上显示故障。5.面板上故障LED指示灯亮。用户故障1.根据系统程序内容，电机可能受控停车或自由停车。2.故障记录。参考故障记录菜单（6210）。3.面板上显示故障。4.面板上故障LED指示灯亮。报警1.变频器不一定要通过自由停车或受控停车回复到空闲状态，除非系统程序有特定要求。2.报警记录。参考故障记录菜单（6210）。 3.面板上显示报警。4.面板上故障LED指示灯闪烁。一般单元故障 交流保险丝熔断故障。交流保险丝熔断故障。 控制电源故障。控制电源故障。 器件饱和器件饱和(OOS)故障故障 电容分压故障电容分压故障 输出保险丝熔断故障输出保险丝熔断故障 Q1-Q4短路、断路或检测电路故障短路、断路或检测电路故障 旁路失败故障旁路失败故障 直流母线欠压故障直流母线欠压故障 截止或导通失败故障截止或导通失败故障 单元超温故障单元超温故障 过压故障过压故障单元通讯和链路故障单元通讯和链路故障结束 谢谢
