知道了這些原因,那么在檢測(cè)時(shí)就可以針對(duì)性的進(jìn)行分析:
首先:測(cè)量變頻器的電源電壓, 以排除電源方面的原因;
其次:變頻器上電運(yùn)行, 測(cè)量主電路的P、N 端子的直流電壓值, 正常值約為500V 以上, 若測(cè)量值正常, 說(shuō)明為變頻器直流電壓檢測(cè)電路誤報(bào)故障, 應(yīng)檢修電壓檢測(cè)電路
最后:如果測(cè)量直流電壓值較低(500V 以下), 說(shuō)明為變頻器主電路方面的原因。需要進(jìn)一步檢查兩個(gè)方面:
首先根據(jù)設(shè)備的新舊,新應(yīng)用還是老應(yīng)用來(lái)做初步排查。
1、新設(shè)備或應(yīng)用故障往往出現(xiàn)在選型不當(dāng),參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤,外圍因素等方面
2、老設(shè)備則往往和內(nèi)部部件損壞相關(guān)
可以看出,變頻器的故障多種多樣,解決問(wèn)題的方法也各不相同。關(guān)鍵是要根據(jù)問(wèn)題的本質(zhì)找到最合適的解決方案,這才是正確的思路。
]]>主電路中,我們分三部分介紹,分別是:
一、交-直變換電路
交-直-交變頻器的交-直變換電路部分由整流電路、濾波電路、限流電路和電源指示電路組成。
交-直變換電路就是整流和濾波電路,其任務(wù)是把電源的三相(或單相)交流電變換成平穩(wěn)的直流電。
1、全波整流電路
在SPWM變頻器中大多采用橋式全波整流電路,在中、小容量的變頻器中整流器件采用不可控的整流二極管或二極管模塊,如下圖所示變頻器交-直變換電路中的VD1~ VD6。當(dāng)三相線電壓為380V時(shí),整流后的電壓為510V左右。
2、濾波電路
在上圖中,濾波電路是指CF1和CF2。由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制,濾波電路通常由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組,又由兩個(gè)電容器組CF1和CF2串聯(lián)而成。為了保證電容器組的電壓相等,在CF1和CF2旁各并聯(lián)一個(gè)阻值相等的均壓電阻RC1和RC2。
3、限流電路
1)在上圖中,限流電路是指串接在整流橋和濾波電容器之間,由限流電阻RL和短路開(kāi)關(guān)SL組成的并聯(lián)電路。
2)限流電阻RL的作用是:變頻器在接入電源之前,濾波電容器CF(由CF1和CF2串聯(lián)而成)上的直流電壓UD=0。因此,變頻器剛接入電源的瞬間,將有一個(gè)很大的沖擊電流經(jīng)整流流向?yàn)V波電容,可能損壞整流橋。如果電容器的容量很大,還會(huì)使電源電壓瞬間下降而形成對(duì)電網(wǎng)的干擾。限流電阻RL是為了削弱該沖擊電流而串接在整流橋和濾波電容間的。
3)短路開(kāi)關(guān)SL的作用是:如果限流電阻RL長(zhǎng)期接在電路內(nèi),會(huì)影響直流電壓UD和變頻器輸出電壓的大小。所以,當(dāng)UD增大到一定程度時(shí),令短路開(kāi)關(guān)SL接通,把RL切出電路。SL大多由晶閘管構(gòu)成,在容量較小的變頻器中常由繼電器的觸點(diǎn)構(gòu)成。
4、電源指示電路
電源指示燈HL除了表示電源是否接通外,還有一個(gè)十分重要的功能,即在變頻器切斷電源后,表示濾波電容器CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。
由于CF的容量較大,而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行,所以CF沒(méi)有快速放電的回路,其放電時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘。又由于CF上的電壓較高,如果不放完電,對(duì)人身安全將構(gòu)成威脅,故在維修變頻器時(shí),必須等HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分。所以,HL也具有提示保護(hù)的作用。
二、直-交變換電路
1、三相逆變橋電路
逆變橋電路的功能是把直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電。逆變橋電路由下圖中的開(kāi)關(guān)器件 V1~V6 構(gòu)成。目前中、小容量的變頻器中,開(kāi)關(guān)器件大部分使用IGBT 管。
2、續(xù)流電路
續(xù)流電路由上圖中的VD7~VD12構(gòu)成。其功能如下:
1)為電動(dòng)機(jī)繞組的無(wú)功電流返回直流電路提供通路。
2)當(dāng)頻率下降從而同步轉(zhuǎn)速下降時(shí),為電動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通路。
3)為電路的寄生電感在逆變過(guò)程中釋放能量提供通路。
3、緩沖電路
逆變管在關(guān)斷和導(dǎo)通的瞬間,其電壓和電流的變化率是很大的,有可能使逆變管受到損害。因此,每個(gè)逆變管旁還應(yīng)接入緩沖電路,以減緩電壓和電流的變化率。緩沖電路的結(jié)構(gòu)因逆變管的特性和容量等的不同而有較大差異,下圖所示的是比較典型的一種緩沖電路(由R01~R06、C01~C06、VD01~VD06構(gòu)成)。
各元件功能如下:
1)電容C01~C06
逆變管 V1~V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換成截止?fàn)顟B(tài)的過(guò)程中,集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE將極為迅速地由近乎0V上升至UD。在此過(guò)程中,電壓增長(zhǎng)率是很高的,很容易導(dǎo)致逆變管損壞。C01~C06的功能便是減小V1~V6在關(guān)斷時(shí)的電壓增長(zhǎng)率。
2)電阻R01~R06
V1~V6每次由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),C01~C06上所充的電壓(等于UD)將向V1~V6 放電。放電電流的初始值是很大的,并且將迭加到負(fù)載電流上,導(dǎo)致V1~V6 損壞。電阻R01~R06就是用來(lái)限制C01~C06對(duì)V1~V6的放電電流的。
3)二極管VD01~VD06
限流電阻R01~R06的接入,又會(huì)影響C01~C06在V1~V6關(guān)斷時(shí)限制電壓增長(zhǎng)率的效果,VD01~VD06接入后,在V1~V6的關(guān)斷過(guò)程中,使R01~R06不起作用。
三、能耗制動(dòng)電路
1、能耗制動(dòng)電路的作用
在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)的降速和停機(jī)是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在頻率剛減小的瞬間,電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降,而由于機(jī)械慣性的原因,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的方向相反了,轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180°,使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),也稱為再生制動(dòng)狀態(tài)。
電動(dòng)機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管(上圖中的VD7~VD12)全波整流后反饋到直流電路中。由于直流電路的電能無(wú)法回輸給電網(wǎng),只能由CF1和CF2吸收,使直流電壓升高為“泵升電壓”。過(guò)高的直流電壓將使變流器件受到損害。因此,當(dāng)直流電壓超過(guò)一定值時(shí),就要求提供一條放電回路,將再生的電能消耗掉,這一條放電回路就是能耗制動(dòng)電路。
2、能耗制動(dòng)電路的構(gòu)成
能耗制動(dòng)電路由制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)單元BV構(gòu)成,如下圖所示。
制動(dòng)電阻RB用于消耗掉直流電路中的多余電能,使直流電壓保持平穩(wěn)。制動(dòng)單元BV的功能是控制放電回路的工作,具體地說(shuō),當(dāng)直流回路的電壓UD超過(guò)規(guī)定的限值時(shí),VB導(dǎo)通,使直流回路通過(guò)RB釋放能量,降低直流電壓;而當(dāng)UD在正常范圍內(nèi)時(shí),VB將可靠截止,以避免不必要的能量損失。
]]>另外,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng),也容易使冷卻器水管振裂,焊接點(diǎn)振開(kāi),同時(shí)會(huì)造成負(fù)載機(jī)械的損傷,降低工件精度,導(dǎo)致所有遭到振動(dòng)的機(jī)械部分的疲勞,使地腳螺絲松動(dòng)或斷掉,并使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大噪音。
電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因很多,主要有三種情況:電磁方面原因;機(jī)械方面原因;機(jī)電混合方面原因。本文主要介紹一下與變頻器相關(guān)的原因及處理方法。
一、變頻器輸出不平衡變頻器三相電壓輸出不平衡,導(dǎo)致電機(jī)三相電流不平衡,從而導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)。這種情況有可能是變頻器IGBT、或控制IGBT觸發(fā)的回路出現(xiàn)問(wèn)題,將故障元件更換就可解決問(wèn)題。
二、電機(jī)發(fā)生共振這種情況,可以在變頻器中設(shè)定跳躍頻率來(lái)避免。以ACS510變頻器為例,假如電機(jī)的共振頻率為10-14HZ,則將參數(shù)2502危險(xiǎn)頻率低限設(shè)為10HZ,2503危險(xiǎn)頻率高限設(shè)為14HZ,如此變頻器將不會(huì)運(yùn)行在10-14HZ區(qū)間,從而避免電機(jī)發(fā)生共振。
三、諧波影響在變頻器中,通常使用晶閘管、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制電源的輸出電壓和頻率。這些開(kāi)關(guān)元件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)引入非線性特性,從而導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。當(dāng)電機(jī)受到諧波的作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生額外的力矩,導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)。高次諧波的產(chǎn)生與頻率范圍、傳輸路徑、環(huán)摬條件等相關(guān)。
我們通??梢酝ㄟ^(guò)加裝輸入、輸出電抗器等濾波裝置來(lái)減少諧波的產(chǎn)生。
四、參數(shù)設(shè)置問(wèn)題變頻器的參數(shù)設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)。解決辦法是根據(jù)電機(jī)的特性和工作要求,合理設(shè)置變頻器的參數(shù),如加速時(shí)間、減速時(shí)間等,如大力矩負(fù)載應(yīng)使用矢量控制或DTC控制等。
]]>變頻器首先要設(shè)定一些基本參數(shù),需要考慮的相關(guān)參數(shù)如下。
一、控制方式
即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,可能要根據(jù)控制精度進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。
二、最低運(yùn)行頻率
即電機(jī)運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速,電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí),其散熱性能很差,電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下,會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí),其電纜中的電流也會(huì)增大,也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。
三、最高運(yùn)行頻率
一般的變頻器最大頻率到60Hz,有的甚至到400Hz,高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn),這對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō),其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。
四、載波頻率
載波頻率設(shè)置的越高控制越平滑,但其高次諧波產(chǎn)生的干擾也越大,這和電纜的長(zhǎng)度,電機(jī)發(fā)熱,電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素密切相關(guān)。
五、電機(jī)參數(shù)
變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率,這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。
六、跳頻
在某個(gè)頻率點(diǎn)上,有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題,因此要設(shè)置此參數(shù)跳過(guò)共振頻率,防止故障。
變頻器兩臺(tái)或多臺(tái)同步控制參數(shù)設(shè)置方法:
第一步? ? ? 準(zhǔn)備變頻器兩臺(tái)、導(dǎo)線兩根、電源一個(gè)。
第二步 ? ??變頻器接線,將兩個(gè)變頻器分別定義為主機(jī)和從機(jī),主機(jī)485A端口接入從機(jī)485A端口中,主機(jī)485B端口接入從機(jī)485B端口中。
如果有第三臺(tái),可將第三臺(tái)的485A和485B一樣接入到主機(jī)的485A與485B端口中,如有更多以此類推。
第三步? ? ??變頻器參數(shù)設(shè)置。主機(jī)參數(shù)只需要修改F05.00為6,為選擇自由協(xié)議通訊。F05.03改為0為主機(jī)地址。從機(jī)參數(shù)需要修改F01.00為04,為設(shè)置通訊給定;F01.15改為2為通訊啟停,F(xiàn)05.00改為06自由協(xié)議通訊,F(xiàn)05.03改為01從機(jī)地址。? ? ??
如果有第三臺(tái)從機(jī),則參數(shù)與第二臺(tái)從機(jī)一樣,只是F05.03地址不能與第二臺(tái)一樣。
第四步? ? ??啟動(dòng)主機(jī),隨意調(diào)節(jié)頻率,從機(jī)頻率將與主機(jī)一同變化。
? ?
]]>下面是幾種引起缺相保護(hù)的原因,供參考:
以上幾種因素,都會(huì)激發(fā)變頻器的“進(jìn)線缺相”故障。
電源方面引起的“缺相故障“,首先要考慮是電源本身缺相引起。檢查測(cè)量電源三相是否平衡,如果缺相,要檢查缺相的原因。要注意一點(diǎn),如果在沒(méi)有負(fù)載情況下測(cè)量出來(lái)的電源電壓平衡,沒(méi)有缺相現(xiàn)象,電源不一定是正常的。這是因?yàn)樵趲лd以后,電流產(chǎn)生的電壓降落有可能引起變頻器進(jìn)線側(cè)電源異常,引發(fā)“進(jìn)線缺相”故障。當(dāng)進(jìn)線電源側(cè)連線出現(xiàn)連接不實(shí)、導(dǎo)線截面選擇較小,或者進(jìn)線電源側(cè)連接有接觸器,接觸器的主觸頭接觸不實(shí),都可能會(huì)引發(fā)變頻器進(jìn)線側(cè)電源電壓降低的風(fēng)險(xiǎn),引起直流母線出現(xiàn)波動(dòng),導(dǎo)致“進(jìn)線缺相“故障的發(fā)生。在變頻器運(yùn)行時(shí),如果是電源電壓有波動(dòng)現(xiàn)象,也會(huì)引起直流母線電壓的脈動(dòng),可能會(huì)引發(fā)“進(jìn)線缺相”故障。
負(fù)載方面引發(fā)的“進(jìn)線缺相”故障,是由電機(jī)的慣性引起的。電機(jī)的慣性引發(fā)的能量回饋會(huì)使變頻器的直流母線電壓升高波動(dòng),也有可能會(huì)引發(fā)“進(jìn)線缺相”
元器件不良引發(fā)的“進(jìn)線缺相”故障包括整流橋開(kāi)路、觸發(fā)電路板失效、濾波電容容量嚴(yán)重下降失效等。
其中整流觸發(fā)電路板失效是引發(fā)此種故障的主要原因,整流晶閘管觸發(fā)極開(kāi)路或整流二極管開(kāi)路也有出現(xiàn)。
對(duì)于使用時(shí)間很長(zhǎng)的變頻器,出現(xiàn)此種故障后,要考慮濾波電容的性能,檢查其容量是否下降失效。但也不排除整流觸發(fā)板失效等其他原因引起。
]]>變頻器整流電路是變頻器主要的組成部分。其工作的質(zhì)量直接影響著整個(gè)變頻器的運(yùn)行。
一、整流電路的作用:是把交流電壓變成脈動(dòng)直流電壓,既把交流電壓的負(fù)半周部分去掉,只剩下交流電壓的正半周部分,形成具有一個(gè)方向但帶波動(dòng)的電壓,叫脈動(dòng)直流電壓。
為了便于理解,請(qǐng)參見(jiàn)下面的直流電壓有關(guān)波形:
下交流電壓的正半周部分,形成具有一個(gè)方向但帶波動(dòng)的電壓,叫脈動(dòng)直流電壓。
為了便于理解,請(qǐng)參見(jiàn)下面的直流電壓有關(guān)波形:
由于這種電壓是脈動(dòng)的,不具有穩(wěn)定性,不能夠滿足變頻器逆變電路的需求。所以要想辦法去掉這種脈動(dòng)成分,就有了濾波電路的需求。
二、濾波電路:濾波電路也是變頻器的主要電路之一,它關(guān)系到直流電壓的穩(wěn)定程度。它的主要作用就是把整流出來(lái)的脈動(dòng)直流電壓,通過(guò)電容或者電感的濾波功能,去掉脈動(dòng)部分,使直流電壓更加的平滑穩(wěn)定:
三、變頻器預(yù)充電電路:在變頻器中,不得不提到的還有一個(gè)預(yù)充電電路。雖然電路比較簡(jiǎn)單,但是非常重要。這個(gè)電路的作用是給濾波電路的電容提供一個(gè)充電通路,以限制通過(guò)電容的電流,防止損壞變頻器。在預(yù)充電電路中,預(yù)充電電阻R兩端還有一個(gè)輔助觸點(diǎn)KM,這個(gè)觸點(diǎn)也很重要,這個(gè)觸點(diǎn)必須在預(yù)充電完成后,變頻器啟動(dòng)之前閉合,否則會(huì)引起燒毀預(yù)充電電阻以及變頻器出現(xiàn)異?,F(xiàn)象。
四、變頻器整流電路的分類:變頻器整流電路的種類可分為好多種:
整流二極管三相整流電路:6脈波整流 參見(jiàn)下圖
半控橋(二極管+晶閘管)三相整流電路:6脈波整流 參見(jiàn)下圖
12脈波三相整流電路: 參見(jiàn)下圖
圖片
IGBT三相整流電路:參見(jiàn)下圖
以上幾種常用的三相整流電路,其輸出的脈動(dòng)直流電壓是交流電壓的1.35倍,如果是連接電容濾波電路,其輸出的平穩(wěn)直流電壓是交流電壓的1.414倍
二極管整流和半控橋整流都是2象限整流,它的諧波電流比較大,要減小諧波的級(jí)別,需要單獨(dú)加裝進(jìn)線濾波器或有源或者無(wú)源諧波濾波器。這種電路應(yīng)用在慣性負(fù)載系統(tǒng)中,要設(shè)計(jì)制動(dòng)斬波器電路,以消除電機(jī)的能量。
12脈波整流三相整流電路,輸出的脈動(dòng)直流電壓波動(dòng)比6脈波整流電路小很多,所以他的諧波電流含量也比較小,適用于要求諧波低的場(chǎng)合。
IGBT三相整流電路是4象限整流電路,可以把電機(jī)的回饋能量直接通過(guò)整流器件回饋到電網(wǎng),起到了一定的節(jié)能作用。其產(chǎn)生的諧波電流也比較小,但是價(jià)格比較貴。
]]>如果現(xiàn)象是電源瞬時(shí)斷電,或電壓低落出現(xiàn)“欠電壓”顯示,或者瞬時(shí)過(guò)電壓出現(xiàn)“過(guò)電壓”顯示,都會(huì)引起變頻器跳閘停機(jī),這時(shí)只需要待電源恢復(fù)正常后重啟起動(dòng)即可。
如果變頻器顯示“外部”故障而跳閘停機(jī),原因會(huì)有很多,比如輸入信號(hào)斷路、輸出線路開(kāi)路、斷相、短路、接地或絕緣電阻很低,或者電動(dòng)機(jī)故障等,這里要對(duì)以上原因進(jìn)行排查,排除故障后,即可重新啟動(dòng)。
當(dāng)變頻器參數(shù)預(yù)置后,空載試驗(yàn)正常,加載后出現(xiàn)“過(guò)電流”跳閘,可能是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)置不夠或加速時(shí)間不足。
有的變頻器運(yùn)行一段時(shí)間后,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小,導(dǎo)致減速時(shí)“過(guò)電壓”跳閘,這時(shí)需要修改功能參數(shù),適當(dāng)增大加速時(shí)間。
如果是變頻器內(nèi)部故障,可能是由于內(nèi)部風(fēng)扇斷路或過(guò)熱,熔斷器斷路、器件過(guò)熱、存儲(chǔ)器錯(cuò)誤、CPU故障等原因,這時(shí)可暫時(shí)將變頻器切換至工頻運(yùn)行,對(duì)變頻器進(jìn)行檢測(cè)維修,待內(nèi)部故障排除后,再安裝變頻器運(yùn)行。
變頻器內(nèi)部故障,需要打開(kāi)變頻器后進(jìn)行以下檢查:
溫度檢測(cè)電路:
屏蔽方法:熱敏電阻R5是在IGBT模塊內(nèi),如果模塊沒(méi)有安裝到主電路板上,此時(shí)R6沒(méi)有和熱敏電阻形成分壓電路,而是直接輸入到CPU,所以電壓為VCC電壓,會(huì)導(dǎo)致報(bào)OH過(guò)熱故障。此時(shí)只需用萬(wàn)用表測(cè)出模塊上邊熱敏電阻的阻值,然后取相等或者接近此阻值的電阻接在R6和地之間,與R6形成分壓電路,就可以消除變頻器的OH故障報(bào)警。
母線電壓檢測(cè)電路:
屏蔽方法:上圖的母線電壓檢測(cè)電路是通過(guò)在母線串接電阻分壓后送給CPU,母線電壓信號(hào)取自開(kāi)關(guān)電源的輸出繞組,通過(guò)D1整流,R7,R8限流,再和R9和R10分壓后送給CPU。D2起到電壓的鉗位作用,防止電壓超過(guò)5V擊穿CPU。交流380V供電的變頻器母線電壓是530V,如果直流電壓供電達(dá)不到,R10上邊分到的電壓值會(huì)減少,就會(huì)報(bào)欠壓故障。如果需要屏蔽此故障只需增大R10的阻值,使R10上邊的分壓增大到和530V母線電壓供電時(shí)的電壓值相同即可。
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