变频调速器的基础知识

变频调速器的基础知识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。一、变频器主要原理基本知识。三相380V电网电压从变频器的L1，L2，L3输入端输入后，首先要经过变频器的整流桥整流，后经过电容的滤波，输出一大约530V左右的直流电压（这530V也就是我们常用来判断变频器整流部分好坏的最常测试点，当然整流桥最初是要经过断电测试的），然后经过逆变电路，通过控制逆变电路的通断来输出我们想要的合适频率的电压（变频器能变频最主要的就是控制逆变电路的关断来控制输出频率）。变频器故障有无数种，好在现在变频器都趋于智能化，一般的故障它自己都能检测，并在控制面版上显示出其代码，用户只需查一下用户手册就能初步判断其故障原因。但有时，变频器在运行中或启动时或加负载时，突然指示灯不亮，风扇不转，无输出。这时我们初学者就不知该怎办了。其实很简单的，我们只要把变频器的电源断了。断电测试一下它的整流部分与逆变部分，大多情况下就能知其故障所在了。这里有一点要千万注意，断电后不能马上测量，因变频器里有大电容，存有几百伏的高压，一定要等上十几分钟再测，这一点千万要注意。变频器上电前整流桥及逆变电路的测试。具体测量方法如下：找到变频器直流输出端的“＋”与“－”，然后将万用表调到测量二极管档，黑表笔接“＋”，红表笔分别接变频器的输入端L1，L2，L3端，整流桥的上半桥若是完好，万用表应显示0.3……的压降，若损坏则万用表显示“1”过量程。相反将红表笔接“－”黑表笔分别接L1，L2，L3端应得到上述相同结果，若出现“1”则证明整流桥损坏。然后测试其逆变电路，方法如下：将万用表调到电阻×10档将黑表笔接“＋”红表笔接变频器的输出端U，V，W应有几十欧的阻值，反向应该无穷大。反之将红表笔接到“－”重复上述过程，应得到同样结果。这样经过测量在判断变频器的整流部分与逆变部分完好时，上电测量其直流输出端看是否有大约530V高压，注意有时万用表显示几十伏大家以为整流电路工作了，其实它并没工作，它正常工作会输出530V左右的高压，几十伏的电压是变频器内部感应出来的。若没530V左右高压这时往往是电源版有问题。有的变频器就是由于电源版的一小贴片电阻被烧毁，导致电源板不工作，以致使变频器无显示无输出，风扇不转，指示灯不亮。这样就可以初步判断出变频器是哪部分出现了故障，然后拆机维修时就可以重点测试怀疑故障部分。二。技术基础（一）基本术语篇1，ElectronicLineShafting---ELS，许多工业生产线都由多台机器组成，各轴之间具有运动关系。过去是使用机械机构连接各轴，如果使用电子方式连接各轴，各轴各有其驱动马达，则称为“ElectronicLineShafting”（ELS）。2，AutoTuning(自动调校)，常见于磁束向量型变频器的一种技术，能自动监测（找出）马达的参数，如转差频率/场电流/转矩电流/定子阻抗/转子阻抗/定子感抗/转子感抗等。有了这些参数后才能作[转矩估算]及[转差(滑差)补偿]。也因为此技术，在无编码器的运转下仍能获得良好的运转精度。3，无编码器运转，在速度控制上，与旧式variablefrenquency变频器的开回路比较，磁束向量型变频器内部由速度观测计算功能达成闭回路。马达侧不用装编码器也能达到良好的速度精度。无编码器运转有如下好处：1)，配线精省；2)，不必担心RF杂讯对编码器低电压信号的影响；3)，在多震动的场合不用担心编码器的高故障率。4，变频器的矢量控制。在AC马达中，转子由定子绕组感应电流产生磁场。定子电流含两部分。一部分影响磁场，另一部分影响马达输出转矩。要使用AC马达在需要速度与转矩控制的场合，必须能够把影响转矩的电流分离控制，而磁束矢量控制就能够分离这两部分进行独立控制。(具有大小及方向的物理量称为矢量)5，FieldWeakeningFieldWeakening线路可用以减弱马达的场电流，改变与磁场的平衡关系，使马达高于基本转速运转6，定转矩应用所需转矩大小不因速度而变的场合，常用到[定转矩应用]。如传送带等负载。[定转矩应用]通常需要较大的起动转矩。[定转矩应用]在低速运转时易有马达发热问题，解决的方法：最好(1)加大马达功率；(2)使用装有定速冷却的变频器专用马达(即马达的冷却方式为强制风冷)。7，变转矩应用多见于离心式负载，例如泵/风机/风扇等，其使用变频器的目的一般为节能。比如当风扇以50%转速运转时，其所需转矩小于全速运转所需。可变转矩变频器能够仅给与马达所需转矩，达到节能效果。次应用中短暂的巅峰负载通常无需给与马达额外的能量。故变转矩变频器的过载能力可以适用于大部分用途。*定转矩变频器的过载(电流)能力须为额定值150%/1minute，而可变转矩变频器所需过载(电流)能力仅需额定值120%/1minute。因为离心式机械用途中很少会超出额定电流。另外，变转矩用途所需起动转矩也较定转矩用途小。8，变频器专用马达所谓[Inverter-dutyMotor]，主要特征如下：1)，分离式它力通风(它力风冷)；2)，10Hz-60Hz为定转矩输出；3)，高起动转矩；4)，低噪音；5)，马达装有编码器。*但并非所有称之为变频器专用马达的马达都具有上列特征。9，关于调速：1）调速：根据工况需要调整设备运行速度，以达到节能降耗、减少磨损、按需生产等目的。2）直流调速（DCControler/motor）：由直流控制器调节直流电机以达到调整速度的目的。3）交流变频调速（ACinverter/motor）：由变频器输出频率变化的三相交流电流从而控制交流电机的转速。4）矢量变频调速（ACvectorinverter）：通过复杂的计算变换，使交流变频器按照直流电机的控制方式去控制交流电机，从而达到精确速度控制、转矩控制、提高输出扭矩等特性。5）伺服控制系统（Servocontrolsystem）：在运动系统中引入速度反馈或位置反馈元件，通过负反馈的作用达到极其精密的的速度控制、定位控制以及高动态响应。10，几个常见工业元件：1）测速发电机（Tacho-generator）：一种转速测量元件，有交流、直流之分。2）旋转变压器（Resolver）：一种经济、准确地转速和角位移测量元件。3）光电编码器（Encoder）：一种精密的角位移、转速测量元件，适合在位置控制系统中作为反馈元件。4）PLC：工业用计算、控制装置，实现逻辑、时序、计算等控制功能，一般作为整个自动化控制系统的上位主机。5）HMI（Human-MachineInterface）：人-机界面。6）现场总线（Field-BusSystem）：应用于工业控制现场的串行通讯总线系统，大幅度降低接线成本，提高控制的抗干扰能力。7）分布式控制（Distributedcontrol）：区别于传统的集中式控制，强调各个节点设备的智能化，一般由现场总线系统将各子设备连接起来。极大地提高系统应用的灵活性、可靠性，降低上位机的运算负担。11，关于电机的三个术语：1）防护等级（ProtectionCode）：（IP**）考察一个设备防止异物进入和防水的能力，是IEC标准之一。其两个数字分别代表防异物和防水的能力，数值越高表明可以防止更细小的物体进入以及经受更强烈的水流冲击。一般为IP54（防尘，防泼洒水滴）以上防护等级的设备可以直接应用于露天。2）绝缘等级（InsulationGrade）：考察一个电气设备（一般针对电机）在保证良好绝缘特性的前提下所能承受的极限温升能力，是IEC标准之一。一般有B级（85度）、F级（105度）、H级（125度）。3）工作制。电机的工作制表明电机在不同负载下的允许循环时间。电动机工作制为:S1~S10;其中:S1工作制:连续工作制，保持在恒定负载下运行至热稳定状态;简称为S1;S2工作制:短时工作制，本工作制简称为S2，随后应标以持续工作时间。如S260min;S3工作制:断续周期工作制，按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机、断能时间。本工作制简称为S3，随后应标以负载持续率，如S325%;S4工作制:包括起动的断续周期工作制。本工作制简称为S4，随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext，如S425%JM=0.15kg.m2,Jext=0.7kg.m2;S5工作制:包括电制动的断续周期工作制。本工作制简称为S5，随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext，如S525%JM=0.15kg.m2,Jext=0.7kg.m2;S6工作制:连续周期工作制。每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，无停机、断能时间。本工作制简称为S6，随后应标以负载持续率，如