变频器（共12篇）
变频器 篇1
摘要：介绍了变频技术的概念及其4种类型变换方式, 并就变频技术的主要应用变频器进行了类型分析和应用说明。
关键词：变频,变频技术,电力电子器件,变频器
变频技术是根据控制的要求, 通过具体的电路实现电信号频率变换的应用型技术。电流有交流和直流之分, 因而变频技术有4种类型变换:交流变直流的整流技术、直流变直流的斩波技术、直流变交流的逆变技术、交流直接变交流的移相技术。变频技术通常指获得不同电压和频率交流电的技术。
1 电力电子器件
电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键, 也是变频技术发展的“龙头”。电力电子技术起步于晶闸管SCR, 普及于大功率晶体管GTR, 提高于智能功率模块IPM。
半控型电力电子器件SCR, 不能自关断, 在电路中起开关用。门极关断晶闸管GTO, 属“全控型器件”或“自关断器件”, 既可控制器件的开通, 又可控制器件的关断, 使用GTO的装置具有主电路器件少、装置小巧、无噪声、效率高等优点。
GTR也称为电力晶体管PTR, 是一种具有发射极、基极、集电极的3层器件, 又称双结型晶体管BJT, 它既有晶体管的固有特性, 又扩大了功率容量, 在大功率电力变换电路中, 10 k Hz以下的应用较多。GTR耐冲击能力差, 易受二次击穿而损坏, 使用时必须考虑击穿电压、电流增益、耗散功率和开关速度等参数。
IPM有2大类型:一种是小功率IPM, 采用多层环氧树脂隔离;另一种是大功率IPM, 采用陶瓷绝缘和铜骨架连接。IPM有4种电路形式, 即单管、双管、六合一封装和七合一封装。
2 交-直-交变频和交-交变频技术
交-直-交电压型变频器件广泛地应用于电力拖动调速系统中, 也普遍用于高精度稳频稳压电源和不停电电源。这种变频器件由整流器和逆变器2部分组成, 在逆变器的直流侧并联有大电容, 用来缓冲无功功率, 再生制动时必须接入附加电路。
电流型变频在直流电源上串联大电感滤波, 为逆变器提供的直流电流波形平直、脉动很小, 能实现较理想的保护功能。电流型变频不需附加任何设备, 即可实现负载电动机的四象限运行。
交-直-交电压型变频常有PAM与PWM两种控制方式。
脉冲调制PAM是一种改变电压源的电压Ed或电流源Id的幅值, 进行输出控制的方式。它在逆变器部分只控制频率, 在交流器部分控制输出的电压或电流。
脉宽调制PWM是靠改变脉冲宽度来控制输出电压, 通过改变调制周期来控制其输出频率, 所以脉冲调制方法对PWM型变频的性能具有根本性的影响。
交-交变频电路是不通过中间直流环节, 把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路, 比一般的变频电路效率高, 变频器件按电网电压过零自然换相, 可采用普通晶闸管, 所用晶闸管元件数量较多, 相对投入较大, 因受电网频率限制, 通常输出电压的频率较低, 为电网频率的1/3左右, 输出波形较好, 功率因数较低, 特别是在低速运行时更低, 需要适当补偿。
3 变频器的分类
变频器是应用变频技术制造的一种静止的频率交换器, 利用半导体器件的通断作用将频率固定 (通常为工频50 Hz) 的交流电 (三相或单相) 变换成频率连续可调的交流电的电能控制装置, 作为电动机的电源装置, 当前使用很普遍。
变频器按应用可分为2类:一类用于传动调速;另一类用于多种静止电源。使用变频器可以实现节能, 提高产品质量和劳动生产率。
变频器按直流环节的储能方式分电流型、电压型, 电流型变频器直流环节的储能元件是电感线圈L, 电压型变频器直流环节的储能元件是电容器C。
变频器按工作原理分4种:U/f对变频器输出的电压和频率同时进行控制, 通过使U/f (电压和频率的比) 的值保持一定而得到所需的转矩特性, 采用U/f控制的变频器控制电路结构简单、成本低, 精度要求不高的通用变频器常采用;转差频率控制方式是对U/f控制的一种改进, 由速度传感器检测出电动机转速, 构成速度闭环, 速度调节器的输出为转差频率, 而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差频率之和决定, 通过控制转差频率来控制转矩和电流, 加减速特性和限制过流的能力得到提高;矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式, 是将异步电动机的定子电流分为产生磁场电流的分量 (励磁电流) 和与其垂直的产生转矩的电流分量 (转矩电流) , 并分别加以控制, 同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位;直接转矩控制是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型的交流变频调速技术, 利用空间电压矢量通过磁链、转矩的直接控制, 确定逆变器的开关状态来实现, 直接转矩控制还可用于普通的PWM控制, 实行开环或闭环控制。
变频器按用途分3种:通用变频器是能与普通的笼型异步电动机配套使用, 能适应各种不同性质的负载并有多种可供选择功能的变频器;高性能专用变频器主要应用于对电动机的控制要求较高的系统, 多采用矢量控制方式, 驱动对象通常是变频器厂家指定的专用电动机;在超精密加工和高性能机械中, 常常要用到高速电动机, 为了满足这些高速电动机的驱动要求, 出现了采用PAM控制方式的高频变频器, 其输出频率可达到3 k Hz。
4 变频器的选择与应用
风机和泵类负载, 低速时转矩较小, 对过载能力和转速精度要求低, 通常选用价廉的变频器;对希望具有恒转矩特性, 但在转速精度及动态性能方面要求不高的负载, 可选用无矢量控制的变频器;低速时要求有较硬的机械特性, 并要求有一定的调速精度, 但在动态性能方面无较高要求的负载, 可选用不带速度反馈的矢量控制型;某些对调速精度和动态性能方面都有较高要求, 以及要求高精度同步运行的负载, 可选用带速度反馈的矢量控制型变频器。
变频器的容量一般用额定输出电流 (A) 、输出容量 (k VA) 、适用电动机功率 (k W) 表示。适用电动机功率是以2极、4极的标准电动机为对象, 6极以上的电动机和变极电动机等特殊电动机的额定电流比标准电动机大, 不能根据适用电动机的功率选择变频器容量。用标准2极、4极电动机拖动的连续恒定负载, 变频器的容量可根据适用电动机的功率进行选择;对于用6极以上和变极电动机拖动的负载、变动负载、断续负载和短路负载, 变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。
生产中广泛应用的是通用变频器, 从外形上看有书本型结构 (0.75～37 k W) 和装柜型结构 (45～1 500 k W) 2种。接线时应注意输入电源必须接到R、S、T上, 输出电源必须接到端子U、V、W上, 错接会损坏变频器;为了防止触电、火灾等灾害和降低噪声, 必须连接接地端子;通电后, 需要改接线时, 即使已经关断电源, 也应等充电指示灯熄灭后, 用万用表确认直流电压降到安全电压 (DC 25 V以下) 后再操作。变频调速系统的主电路中有低压断路器、接触器、制动电路及制动单元、电抗器、滤波器、漏电保护器等。
变频器是全晶体管设备, 对周围环境的要求和其他晶体管设备一样, 为了使变频器能稳定的工作, 发挥作用, 应确保设置环境满足IEC标准及国标对变频器所规定环境的容许值。变频器对外来电磁干扰较敏感, 会因电磁干扰的影响而产生错误, 对运转造成恶劣影响, 外来干扰多通过变频器控制电缆侵入, 所以铺设控制电缆时必须采取充分的抗干扰措施, 输入电路的交流电抗器, 可有效地抑制干扰。
参考文献
[1]唐修波.变频技术及应用[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2006
[2]薛晓明.变频器技术与应用[M].北京:北京理工大学出版社, 2009
[3]陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术[M].北京:机械工业出版社, 2003
[4]杨一平.变频器原理与应用[M].湖南:国防科技大学出版社, 2009
变频器 篇2
一、名词解释：
1、VVVF（变压变频）
2、CVCF（恒压恒频）V：Variable 变量
C：Constant 常量 V：Voltage 电压
V：Voltage 电压 V：Variable 变量
C：Constant 常量 F：Frequency 频率
F：Frequency 频率
3、变频器定义：把电压和频率固定不变的工频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” 4：inverter 逆变器
5、VFD（Variable-Frequency-Drive）：变频器
V：Variable 变量
F：Frequency 频率
Drive 驱动器
6、IGBT（Insulated Gate Bipolar Trabsistor）：绝缘栅双极型晶体管-由BJT（双极型
I： Insulated 绝缘
三极管）和MOS（绝缘型场效应管）
G： Gate 门
组成的复合全控型电压驱动式功率半
B：Bipolar 双极
导体器件。
T：Trabsistor 三极管
7、MOS（MOSFET）：金属-氧化物半导体场效应晶体管。
Metal（金属）-Oxide（氧化）-Semiconductor（半导体）Field（领域）-Effect（影 响）Transistor（三极管）
8、GTR：电力晶体管（巨型晶体管）-耐高压大电流的双极结型晶体管。
9、GTO:可关断晶闸管
10、Motor：电动机、马达。
11、PWM（Pulse Width Modulation）：脉冲宽度调制
P：Pulse 脉冲
W：Width宽度
M： Modulation调制
12、PAM（Pulse Amplitude Modulation）： 脉冲幅度调制
P：Pulse 脉冲
A：Amplitude振幅 M：Modulation调制
二、变频器常规知识：
1、一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
2、用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯 的变频器主要用于调节电源供电的频率。
3、电机转速： n = 60f/p(1-s)
n : 电机的转速 f: 电源频率 p: 电机磁极对数 s：电机的转差率
4、电机的转速 = 60(秒)＊频率（Hz)/电机的磁极对数-电机的转差率
5、电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，rpm/min也可表示为rpm
6、电机的旋转速度同频率成比例同步电机的转差矩为0
同步电机的转速 = 60(秒)＊频率（Hz)/电机的磁极对数
7、异步电机的转速比同步电机的转速低
8、变频调速原理：感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极 对数和频率。但电机的特性决定很难改变极对数，所以调节电源频率来 改变电机转速成了选择。
9、变频器主要由整流（交流变直流）、滤波逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
10、变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供 其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。
11、如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电
机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频 率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。
12、变频器50Hz以上的应用情况：
大家知道,对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A,电机可以工作在50Hz以上。当转速为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A.这时如果增大输出频率到60Hz,变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A.很显然输出功率不变.所以我们称之为恒功率调速这时的转矩情况怎样呢? 因为P=wT(w:角速度, T:转矩).因为P不变, w增加了,所以转矩会相应减小。我们还可以再换一个角度来看: 电机的定子电压 U = E + I*R(I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)可以看出, U,I不变时, E也不变.而E = k*f*X,(k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小
对于电机来说, T=K*I*X,(K:常数, I:电流, X:磁通),因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.同时小于50Hz时,由于I*R很小,所以U/f=E/f不变时,磁通(X)为常数.转矩T和电流成正比.这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力.并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)结论:当变频器输出频率从50Hz以上增时,电机的输出转矩会减小.三、变频器知识问答：
1、PWM和PAM的不同点是什么？
PWM是英文Pulse（脉冲）Width（宽度）Modulation（调制）-脉冲宽度调制缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。
PAM是英文Pulse（脉冲）Amplitude（振幅）Modulation（调制）-脉冲幅度调制缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。
2、电压型与电流型有什么不同？
变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
2、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？
异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
3、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时 电压也下降，那么电流是否增加？
频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
4、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？
采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。
5、V/f模式是什么意思？
频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择
6、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？
频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法
7、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz.8、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？
通常情况下时不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。
9、所谓开环是什么意思？
给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈.10、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？
开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。
11、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？
具有ＰＧ反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于ＰＧ本身的精度和变频器输出频率的分辨率。
12、失速防止功能是什么意思？
如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。
13、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？
加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。度和变频器输出频率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思？
如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。
15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？
加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。（2）检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。
16、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作？
用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。
17、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么？
电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能（IPE）动作，造成停止运转。
18、什么是变频分辨率？有什么意义？
对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。变频分辨率通常取值为 0.015~0.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为 1r/min 以下，也可充分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。
19、装设变频器时安装方向是否有限制？ 变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。
20、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以？
在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流（6~7倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。
21、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？
超过60Hz运转时应注意以下事项：
（1）机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。
（2）电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。（3）产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。
（4）对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。
22、变频器可以传动齿轮电机吗？
根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。
23、变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？
机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。
24、变频器本身消耗的功率有多少？ 它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。四
十一、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用？
一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用专用电机。
25、使用带制动器的电机时应注意什么？
制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。
26、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，请说明原因？ 变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。
27、变频器的寿命有多久？
变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。
28、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？
对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护
29、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？ 作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。30、装设变频器时安装方向是否有限制。
应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其措施有：
（1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；（2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积；
（3）采用热导管。此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。
31、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择？
浅谈变频器操作技巧 篇3
关键词：变频器 操作?技巧
中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0075-01
在变频器处于事故停车的紧急状态下，设法尽快的恢复其正常运行，以保证工艺生产的安全、稳定、连续运行，这是我们每一个电气值班电工的责任所系。如何及时科学正确的处理变频器事故，保证不扩大事故及负载的连续供电，这不但需要掌握一套科学的理论知识和娴熟的操作处理技术，还应有临危不乱的心理素质。本文就面对事故情况，如何应急处理浅谈一些处理方法。
一般情况下的紧急事故处理，就是我们如何充分的利用变频器之间的备用及检修备用关系，尽快得实现给负载供电，以免事故发生。当然在停電范围涉及较广，影响至形成备用及检修备用的所有变频器时，我们能做的就是等待来电后，尽快恢复变频器的正常运行。
1 事故应急处理方法
1.1 应急的意识
对于运行的电工来说，其具体工作特点体现了“养兵千日，用兵一时”，如果我们平时不“居安思危”，多夯实基础，多熟练操作技能，真正到有事故时，恐怕要出错，不能存侥幸心理，只有学好本领，掌握好操作技能，才是处理紧急事故的根本。
1.2 事故预防意识
事故的应急处理是一件迫不得已的事情，处理事故的最好方法是消除事故于萌芽状态，所以关键在于我们平常的工作，我们平常把工作做扎实，我们平常就善于去发现变频器所流漏的每一个细小问题，及时去解决每一个问题，不等到问题变得严重时再去解决，否则这时解决起来可能是既费力又容易出错。
所以我们平常一定要做好事故的预防。“未雨绸缪”防患于未然大概就是这个意思。
1.3 基础知识储备
对于一般的突发事故来说，能够及时到场的就是我们的运行电工，如何能保证紧急事故的得当处理，这需要我们的运行电工首先具有如下的基础知识。
（1）清晰明了变频器的动力线路连接，及供电回路。
（2）清楚变频器之间的备用及检修备用关系。
（3）熟练变频器之间的各种转换操作。
（4）会简单的故障判断，以便决定下步操作。
1.4 单机故障处理
（1）当变频器单机出现故障停机时，值班人员接到通知，当以最快的速度准备好操作用具，奔赴现场，为操作争取时间。
（2）到现场后，应配合有序，首先打开信号显示检查该变频器负载是否已投入备用，在此同时应分出一人尽快打开该变频器柜门，及检修变频器柜门。如果该变频器已投入备用，则运行人员可不忙于把负载转至检修变频器，检查确系工作变频器问题后，可把负载转至检修变频器，并于备用变频器形成相互备用关系，以便于检修。
（3）如果变频器未投入备用，我们检查变频器信号显示，消除故障信号，启动变频器，如果变频器仍无法启动，应立即将其负载转至检修变频器。转至检修变频器时一定要注意操作正确，以免事故扩大。
（4）切记不要到现场后，不看信号，就盲目操作，急着转检修变频器带载，看看是否已投入备用回路带载，或那个区段停运，再采取相应的措施不迟，以免扩大事故。
1.5 双机故障处理
（1）如果相互备用关系中的两台变频器出现故障，应立即将其中一台变频器的负载转至检修变频器带载，并合备用变频器的刀闸于检修备用位置，启动备用变频器，由检修变频器通过其备用回路对其负载供电。
（2）如果处于同一检修备用关系中的两台变频器（两台变频器之间没有相互备用关系）事故停车，应立即将其负载转至相互备用关系中的另一台带载，如果其中的一台备用无法带载，则应立即将故障变频器的负载转至检修变频器带载。
（3）如果不是处于同一检修关系中的两台变频器发生故障停车，为争取时间，可先将其分别转至备用带载，然后再根据情况及时处理。
1.6 大范围停电引发停车事故处理：
（1）对于大范围的停电造成的变频器停车，在没有来电之前，我们无法正常启动变频器，这时应该为来电后的变频器尽快恢复正常运行做好准备工作。
（2）对于变频器应尽快的打开各个变频器的柜门，并扳各个工作变频器单元上的供电控置倒扳开关于“就地”位置。一旦供电正常就可尽快恢复其正常运行。
（3）对于在停电中出现故障而无法启动的变频器，应尽快将其转至备用或检修备用带载。
（4）在以往的停电事故中，通过断开变频器的区段供电柜的控制回路供电，然后再送上控制回路供电的方法来消除事故信号，启动变频器，收到了很好的效果，此方法值得推广。
（5）对于在事故停电后，当供电正常后，可消除事故信号，重新启动变频器恢复其正常运行。
2 结语
变频器对变频电机的驱动控制 篇4
1 系统的已知条件
风扇的最高转速:5 500r/min;
风扇功率:115k W (5 500r/min时) ;
液压泵的理论最高额定转速:2 214 r/min;
液压泵的理论最大输入扭矩:765N·m。
2 变频电机驱动控制系统的工作原理
变频器通过RS485接口接收主控系统的命令, 如风扇转速信号, 主控计算机可以通过RS485接口远程启动和停止变频器 (同时变频器要有急停接口分别放到控制间和试验间) , 变频器通过RS485接口将转速等信号反馈传输给主控计算机系统。变频器通过电缆与变频电机连接, 电机驱动液压泵, 液压泵驱动液压马达, 液压马达驱动风扇旋转, 风扇转速通过转速传感器发出脉冲信号变换后传给变频器, 变频器通过读取风扇实际转速, 对风扇的转速进行闭环控制。风扇转速在0r/min~5500r/min时, 控制精度为±5r/min, 风扇的最高转速为5500r/min, 同时, 风扇的控制精度可以根据实际情况做相应的调整。变频器和变频电机之间的闭环控制, 来辅助风扇转速与变频器之间的闭环控制。
1) 在闭环运行模式下, 可以设定并调节被控制量的期望值, 变频器将根据被控量的实际值, 自动调节变频器的输出频率, 控制电动机的转速, 使被控量的实际值自动逼近期望值;
2) 在开环运行模式下, 变频器的运行频率由PLC或主界面给定;
3) 变频器的频率输出信号为4m A~20m A.变频器的指令接受信号也为4m A~20m A。变频器的状态信号、故障信号等都可以上传到PLC;
4) 可以直接利用变频器柜门上的主界面起动、停机和调速。也可以在控制室进行起动、停机、急停、加速、减速、远方-就地转换、故障报警、故障消除、频率表 (数字表) 及引风机运行电流显示。
3 变频器工作原理
变频器主要由整流 (交流变直流) 、滤波、逆变 (直流变交流) 、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成的。PS7000系列变频器的整流器件采用六单元整流桥, 通过电容滤波, 逆变器件为绝缘栅双极性晶体管 (IGBT) , 驱动、检测、微处理单元都集成在电源板和主控板上。
通常的电机是按50Hz电压设计制造的, 其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe) , 变频器输出频率大于50Hz频率时, 电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于50Hz频率速度运行时, 电机负载的大小必须要给予考虑, 以防止电机输出转矩的不足。
电机的转速可以自由改变, n=60f/p (1-s) 。其中n:电机的转速;f:电源频率;p:电机磁极对数;s:电机的转差率。电机的转速=60 (s) *频率 (Hz) /电机的磁极对数-电机的转差率。电机的旋转速度同频率成比例。
4 变频柜主要参数
变频柜型号为PS7000 200G3, 额定功率200k W, 变频范围可以从0HZ到400Hz, 额定电压为三相交流380V, 额定电流380A,
采用闭环控制方式, 与主控通讯接口是RS485接口。与主控传输协议为ModBus。
变频柜的原理如下:
图1为变频器驱动变频电机的主回路原理图, L1、L2、L3为三相380V电源, SB为万能转换开关, 通过旋转手柄可以使电压表分别显示AB、AC、BC之间的电压。QF11、QF12为电动断路器, 可以通过柜门上的<送电>按钮 (SB2) 操作使断路器的接通, <断电>按钮使断路器断开。L11、L22、L33分别为输入电抗器、输出电抗器、直流电抗器。变频器和调速器在使用过程中, 经常会受到来自浪涌电流和浪涌电压的冲击, 会严重损坏变频器和调速器的性能和使用寿命, 所以要在其前面加装输入电抗器, 用以抑制浪涌电压和浪涌电流, 保护变频器和调速器, 延长其使用寿命和防止谐波干扰, 同时由于变频器和调速器是采用变频的方式调速的, 所以在调速的时候经常会产生高次谐波和产生波形畸变, 会影响设备正常使用, 为此, 须在输出端加装一个输出电抗器, 用于滤出谐波电压和谐波电流, 改善电网质量。
M1为变频电机, M2是变频电机的冷却风扇, M3为变频柜的柜内风机, 用于冷却柜内的发热器件, 如IGBT、整流器等。
图1右侧为变频器控制回路的接线, FWD、RST、COM端子, 通过设定相应的参数和继电器的控制, 可以实现对变频器启动、停止、复位等操作, SS1、SS2、SS3组合可以切换频率设定模式。
V1/DA1、V1/DA2分别输出4-20m A信号给PLC, 用于显示运行频率和运行电流。IF、V3是变频器的反馈信号输入端子, 用于实现PID控制, 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
在积分控制中, 控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统, 如果在进入稳态后存在稳态误差, 则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差, 在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分, 随着时间的增加, 积分项会增大。这样, 即便误差很小, 积分项也会随着时间的增加而加大, 它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小, 直到等于零。因此, 比例+积分 (PI) 控制器, 可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
在微分控制中, 控制器的输出与输入误差信号的微分 (即误差的变化率) 成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件 (环节) 或有滞后组件, 具有抑制误差的作用, 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”, 即在误差接近零时, 抑制误差的作用就应该是零。这就是说, 在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的, 比例项的作用仅是放大误差的幅值, 而目前需要增加的是“微分项”, 它能预测误差变化的趋势, 这样, 具有比例+微分的控制器, 就能够提前使抑制误差的控制作用等于零, 甚至为负值, 从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象, 比例+微分 (PD) 控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
图2为控制回路原理图, SB1是三位转换开关, 当选择‘本地’时, 中间继电器KA11线圈得电, KA11的常开点闭合, 常闭点断开, 通过柜门上的启动按钮SB5对变频柜进行启动操作, 停止按钮SB4。当选择‘手动’时, SS1、SS2、SS3的组合为OFF、ON、ON, 频率设定模式为键盘或RS485给定。当选择‘自动’时, SS1、SS2、SS3的组合为ON、ON、OFF, 此时为PID调节方式。TA1/TC1和TA2/TC2为变频器的继电器输出点, 通过参数设置, 变频器运行时TA1/TC1闭合, 变频器故障时TA2/TC2闭合。
5 电机主要参数
电机型号为YTSP315L-4 (IC416) , 额定功率200k W, 电机转速范围可从0r/min到3 000 r/min之间调节, 四级电机, 额定电压为三相380V交流电压, 额定电流360A, 变频范围3Hz~100Hz, 额定转速1 500 r/min (50Hz) , 最高转速可达到3000 r/min (100Hz) , 最高扭矩大于1 200N·m, 电机控制方式采用变频器闭环控制。
参考文献
[1]徐海, 施利春.变频器原理及应用[M].清华大学出版社, 2010, 9.
[2]姚福来, 孙鹤旭, 杨鹏.变频器、PLC及组态软件实用技术[M].机械工业出版社, 2010, 6.
[3]程树康, 蔡鹤皋.新型电驱动系统及相关技术[M].机械工业出版社, 2005, 6.
变频器原理知识 篇5
VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）
CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）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）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。它也可用于一些家电产品，如：电机、空调、荧光灯等。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率；但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率；
二、电机的旋转速度为什么能够自由地改变？改变频率和电压是最优的电机控制方法。
r/min 电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.。
如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]； 4极电机 50Hz 1,500 [r/min] （电机的旋转速度同频率成比例）。
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的，由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p n：同步速度 f：电源频率 p：电机极数
如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。又如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。
三、使用变频器时，必须认真地考虑散热的问题
变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。通常，变频器安装在控制柜中，在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少，可以
一、变频器基础
VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）
CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）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）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。它也可用于一些家电产品，如：电机、空调、荧光灯等。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率；但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率；
二、电机的旋转速度为什么能够自由地改变？改变频率和电压是最优的电机控制方法。
r/min 电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.。
如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]； 4极电机 50Hz 1,500 [r/min] （电机的旋转速度同频率成比例）。
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的，由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p n：同步速度 f：电源频率 p：电机极数
如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。又如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V，
三、使用变频器时，必须认真地考虑散热的问题
变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。通常，变频器安装在控制柜中，在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少，可以
用以下公式估算：发热量的近似值＝ 变频器容量（KW）×55 [W]
在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s)，变频器带有直流电抗器或交流电抗器，并且放于柜中，这时发热量会更大一些。因此，电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以估算：变频器容量（KW）×60 [W]
因为各变频器厂家的硬件都差不多，所以上式可以针对各品牌的产品。
注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开，如装在柜子上面或旁边等。
怎样才能降低控制柜内的发热量?
当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。当机柜内产生热量值增加时，应适当地增加机柜的尺寸。因此，要想使用小尺寸的控制机柜，就必须使机柜中产生的热量值尽可能地减少。在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开，使散热器的散热不影响到变频器本体好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横放散热会变差的!
关于冷却风扇
一般功率稍微大一点的变频器，都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇，进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜（注意：控制柜和变频器上的风扇都是必要的）。
其他关于散热的问题
（1） 在海拔高于1000m的地方，空气密度低，应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果，理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大，所以也要看具体应用。例如：在1500m的地方，但使用的是周期性负载（如电梯），则变频器不必降容。
（2） 开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT，而IGBT的发热集中在开/关的瞬间，因此，开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容，就是这个道理。
四、控制是怎样使电机具有大的转矩的？转矩提升
此功能增加变频器的输出电压，以使电机的输出转矩和电压的平方成正比增加，从而改善电机的输出转矩。使用“矢量控制”，可使电机在低速时，如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min），输出转矩达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降，变频器的这个功能叫做“转矩提升”。
转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。 “矢量控制”把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。“矢量控制”还可通过对电机端的电压降的
响应，进行优化补偿，从而，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩，此功能对改善电机低速时温升也有效。五、变频器制动的情况
制动的概念
指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧），这时电机的转速高于同步转速。
负载的能量分为动能和势能。动能(由速度和重量确定其大小)随着物体的运动而累积，当动能减为零时，该事物就处在停止状态。 机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程。由制动产生的功率将返回到变频器侧，可用电阻发热消耗。当用于提升类负载下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧进行制动，这种操作方法被称作“再生制动”，该方法也可用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”。在实际中，这种应用需要“能量回馈单元”选件。
怎样提高制动能力？
用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻；而改善制动能力，不能期望*增加变频器的容量来解决问题。应选用“制动电阻”、“制动单元”或“功率再生变换器”等选件来改善变频器的制动容量。
六、当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？
工频电源 由电网提供的动力电源（商用电源）
起动电流 当电机开始运转时，变频器的输出电流
变频器重要参数的设定 篇6
关键词：变频器；参数；重要性；设定方法
中图分类号：U665.11文献标识码：A
Important Parameters Setting of Frequency Converter
ZHANG Ping
( Navel Representatives Office of Jiangnan shipyard (group) Co.,Ltd., Shanghai 201913 )
Abstract: This article firstly introduces the importance of frequency converter's parameters setting,then several parameters setting ways of the frequency converter are analyzed in detailed,finally analyzes the parameter setting problem of a certain ship electric propulsion system SIMOVERT MASTERDRIVES series inverter motor.
Key words: Frequency converter;Parameters;importance;Setter method
1引言
变频器是利用交流电动机的同步转速随电机电压频率变化而变化的特性，来实现电动机调速运行的装置。给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环 ”；不设PG运转的，就称为“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。目前，变频交流调速已遍布冶金、电力、铁路、运输、化工、民用等各个领域。在船舶行业，广泛应用于各类工程船舶,变频器参数设定的正确与否，将直接影响它的合理使用。
2几个重要参数的设定
2.1V/f 类型的选择
V/f 类型的选择，包括最高频率、基本频率和转矩类型等。最高频率是变频器-电动机系统可以运行的最高频率，由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定；基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电流电压设定；转矩类型指的是负载是恒转矩负载，还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/f类型图和负载的特点，选择其中的一种类型。我们根据电机的实际情况和实际要求，最高频率设定为83.4 Hz；基本频率设定为工频50 Hz；负载类型：50 Hz以下为恒转矩负载，50 Hz～83.4 Hz为恒功率负载。
2.2如何调整启动转矩
调整启动转矩是为了改善变频器启动时的低速性能,使电机输出的转矩能满足生产启动的要求。
在异步电机变频调速系统中,转矩的控制较复杂。在低频段,由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持V/f为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。但是，漏阻抗的影响不仅与频率有关，还和电机电流的大小有关，准确补偿是很困难的。近年来国外开发了一些能自行补偿的变频器，但所需计算量大，硬件、软件都较复杂，因此一般变频器均由用户进行人工设定补偿。
2.3如何设定加、减速时间
电机加速度dw/dt取决于加速转矩（Tt、T1），而变频器在启、制动过程中的频率变化率则由用户设定。若电机转动惯量J、电机负载变化按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法，是按经验选定加、减速时间设定。若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间；若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间；另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启、制动时。
2.4频率跨跳
V/f控制的变频器驱动异步电机时，在某些频率段电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转动量较小时更为严重。因此，变通变频器均备有频率跨跳功能，用户可以根据系统出现振荡的频率点，在V/f曲线上设置跨跳点及跨跳点宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统正常运行。
2.5过负载率设置
该设置用于变频器和电动机过负载保护。当变频器的输出电流大于过负载率设置值和电动机额定电流确定的OL设定值时，变频器则以反时限特性进行过负载保护（OL），过负载保护动作时变频器停止输出。
2.6电机参数的输入
变频器的参数输入项目中有一些是电机基本参数的输入，如电机的功率、额定电压、额定电流、额定转速、极数等。这些参数的输入非常重要，将直接影响变频器中一些保护功能的正常发挥，一定要根据电机的实际参数正确输入，以确保变频器的正常使用。
3某船SIMOVERT MASTERDRIVES系列变频器电机参数设定
下面以某船电力系统变频器电机参数设定为例，说明变频器参数设定的重要性。
某船电力推进系统选用了西门子公司生产的SIMOVERT MASTERDRIVES系列全数字矢量控制变频器，其额定输入电压690 V，额定输出电流860 A，额定频率16 Hz。该变频器为交－直－交电压型，功率单元采用IGBT模块。
在试验过程中曾出现过这样的问题：按照“专家应用的参数设置”步骤设置完必需参数后，起动电动机开始运行。空载时电机运行正常，转速平稳；当逐渐增加负载后，随着负载的增大，电机电流越来越不稳定，出现了剧烈振荡，400 A的电流值振幅达到80 A左右。原先我们以为是闭环控制的PI调节器参数设置不当，反复修改调节器参数却效果不明显，经过仔细核查，发现电动机的额定励磁电流值设置错误，误将电机手册中的空载电流值当作额定励磁电流输入了变频器，使得系统在机械额定工作点上所需的产生磁场的电流分量定标错误，从而导致上述电流振荡现象的产生。后将此参数正确设置后，负载电流不再出现振荡现象，电流波形非常平滑。
4结语
综上所述，虽然制造商在开发、制造变频器时充分考虑了用户的需要，设计了多种可供用户选择的设定、保护和显示功能，但如何充分发挥这些功能，合理使用变频器，仍是用户需要注意的问题，一些项目的设定值仍需摸索，以便用好变频器，充分发挥其在生产中的作用。
参考文献
[1]SIMOVERT MASTERDRIVES使用大全[M]．西门子电气传动有限公司
(SEDL). 2004.
作者简介：张 平（1981-），男，工程师。主要从事电气工程监造工作。
收稿日期：2013-08-02
变频器应用概论 篇7
关键词：变频器,结构,功能
随着机电工业的快速发展和煤矿设备的更新变化, 大中小容量变频器, 相继进入电动机调速领域, 变频器已经成为目前工业煤矿, 电力, 石油控制系统中, 是普及节能电力调速不可缺少的一部分, 下面对变频器结构及相关功能进行一下探讨和介绍。
1 变频器结构
变频器是用于电动机调速的工业电力电子电器。内部由单片机控制电子电路, 将恒压恒频的工频交流电变为变频变压的交流电, 驱动交流电动机调速工作的一种电器目前在国内已普及应用。
变频器为了正常工作, 其外部要有一系列的控制端子, 控制端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子它们的作用具有连续性。能准确更好的确定变频器的工作状态, 变频器有一系列的功能参数, 这些参数是设计参数, 只有通过参数预置, 变频器才能达到预想的频率转数和工作状态。如果我们想让变频器从事什么样的工作壮态 (例如PID恒压供水控制、矢量速度控制、降速制动控制等) , 就将和该控制有关的参数预置到变频器中去。
1.1 调速变频器的外端子
1.1.1 主电路端子。
该端子是连接电源的RST端子、连接电动机的UVW端子以及连接制动电阻、直流电抗器的端子结构。RST端子通过隔离开关和接触器接到交流电源上;UVW端子通过电缆连接到电动机从而达到运转目的。
1.1.2 输入控制端子。
(1) 模拟量输入控制端子:一般有两个, 一个是模拟电压控制端子, 多由电位器控制;一个是模拟电流控制, 多作为PID控制反馈端子。 (2) 接点输入控制端子。包括独立功能控制端子和多功能控制端子。该类端子通过开关控制。
1.1.3 输出信号指示控制端子。
(1) 模拟量输出指示端子输出指示端子, 用于指示输出频率、输出电流、输出电压等, 由功能参数值决定可指示的输出量, 是一个复合功能输出端子。各个物理量指示的切换由键盘上的功能转换键控制。 (2) 开关量指示输出端子输出开关信号, 用于监视变频器所处的工作状态。分为集电极开路输出指示端子和继电器输出报警端子。 (1) 继电器接点输出报警端子。主要作为变频器报警用。变频器故障跳闸时, 内部触点动作, 控制外部电路报警。 (2) 集电极开路输出端子也是多功能输出端子, 可通过功能预置为不同功能。当操作台和变频器不在一处时, 可由该端子输出变频器运行状态的指示信号。可用于指示变频器运行中、频率到达、过载、欠电压、频率检出等。
2 变频器的常用功能
2.1 加速时间和减速时间
2.1.1 加速时间。
为了保证变频器启动时电动机不过流, 变频器启动时输出频率从零逐渐上升, 通过一定的时间达到工作频率。为了保证电动机正常起动而又不过流, 变频器必须设定加速时间。
2.1.2 减速时间设置的必要性。
减速制动。负载需要停机时, 为了使电动机尽快停止, 变频器采用降速停机的方法。在变频器降速过程中, 电动机的转速高于了变频器的输出频率, 电动机变为发电机, 将机械能变为电能, 这个电能由制动电阻所消耗, 使电动机得到制动力矩而停止转动。
2.2 回避频率 (跳跃频率、跳转频率)
当系统在某个频率出现谐振时, 变频器可以将谐振频率回避掉。变频器一般可设置三个以上回避频率。
设置回避频率的方法: (1) 设定回避频率的上端和下端频率, 如43Hz、39Hz, 则回避39Hz~43Hz; (2) 设定回避频率值和回避频率范围, 如41Hz、3Hz, 则回避38Hz~44Hz; (3) 只设定回避频率, 回避频率范围由变频器内定。
2.3 频率增益和频率偏置功能
2.3.1 频率增益。
频率增益:输出频率与输入模拟控制信号的比率, 即f/X。输入模拟控制信号是指由模拟控制端子输入的电压 (0~5V, 0~10V) 或电流 (4~20m A) 控制信号。设置频率增益的目的:1) 设置不同的频率增益, 使多台电动机按比例运行。 (2) 设置相同的频率增益, 使多台电动机同速运行。
2.3.2 频率偏置是指控制线不过原点, 存在初始值。
分为正向偏置和反向偏置。正向偏置:输入模拟信号为0时输出频率大于0;反向偏置:输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。设置频率偏置的目的: (1) 正偏置可以给电动机预加转矩。 (2) 负偏置可防止噪声干扰。
2.4 转矩补偿功能
2.4.1 线性补偿。在额定电压和基本频率下线性补偿。起动电压从0可提升到最大值的20%, 通过步进的方法设置。
2.4.2 分段补偿。
在额定电压和基本频率下分段补偿, 有正补偿、负补偿两种。正补偿:补偿曲线在标准U/f曲线的上方, 适用于高转矩运行的场合。负补偿:补偿曲线在标准U/f曲线的下方, 适用于低转矩运行的场合。
平方率补偿。补偿曲线为抛物线, 是根据风机和泵类负载特性设置的。因此多用于风机和泵类负载的补偿, 达到节能运行的目的。使用时通过步进的方法设置。说明:转矩补偿实质是脱离了标准的U/f线, 使工作时电流增加 (正补偿) 或减小 (负补偿) , 正补偿过头会使变频器过流跳闸, 电动机发热;负补偿过头会使起动困难, 电动机堵转。
2.5 过载保护功能
2.5.1 对自身的保护。
变频器过流、过压、过载过功率、断电断相等均可进行自动起到保护作用, 并发出报警信号警示, 甚至自动跳闸断电待排除故障可恢复作业。变频器在出现过载及故障时, 一方面由显示屏发出文字报警信号, 一方面由接点开关输出报警信号;当故障排除后, 要由专用的复位控制指令复位, 变频器方可重新工作。说明:变频器的保护参数值可以进行设置。如变频器的实际过流能力为100A, 根据工作需要可以设定为80A, 当变频器工作电流达到80A时, 变频器过流跳闸。但要说明的是电流调解装置要采用精确可靠的优质产品。防止误动作这是必须要尊守的一项重要工作。
2.5.2 对电动机的保护功能。
(1) 电子热继电器代替机械热继电器, 对电动机进行过热保护。当达到保护电流, 经过一定时间后, 变频器跳闸。设置电子热继电器时, 变频器只能接一台电动机不能一拖多调试。 (2) 应用。变频调速先设置功能是否有效, 再设置具体参数。参数设置是动作电流与变频器额定电流的百分比, 动作电流要按电动机的额定电流进行设置, 通常额定电流是大电流这样才能达到设置目的。
2.6 瞬时停电再起动功能
瞬时停电再起动功能:是指电源瞬间停电又很快恢复供电的情况下, 变频器是继续停止输出, 还是自动重起。可根据具体使用情况选择“瞬时停电后不起动”或“瞬时停电后再起动”。
2.6.1 瞬时停电后不起动。
瞬时停电后继续停止输出, 并发出报警信号。电源正常后, 输入复位信号才会重新起动, 一般情况下可根据生产环境采取相应措施来定。
2.6.2 瞬时停电后再起动。
变频器谐波及其治理 篇8
谐波是指电流中所含有的频率为基波整数倍的电量, 一般是指对周期性非正弦电量进行傅立叶基数分解, 得到一系列大于基波频率整数倍的各次分量, 其中大于基波频率的部分称为谐波, 通常也称为高次谐波, 谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数。而基波是指其频率与工频相同的分量。
在理想状态下, 电网中的电流和电压都是纯粹的正弦波。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致, 在电力系统中由于正弦电压加压于非线性负载设备时, 产生的电流与施加的电压波形不同, 不呈线性关系, 就形成非正弦电流, 使基波电流发生畸变产生谐波。谐波电流注入电网, 这些设备就成为电网中的谐波源。
电网中的谐波源主要分为两类:含半导体的非线性元件, 如各种整流设备、变流器、变频器等节能和控制用电力电子设备;含电弧和铁磁非线性设备的谐波源, 如日光灯、交流电弧炉、变压器和铁磁谐振设备等。
由于近年来电力电子设备的广泛应用, 各种新型、高效、多功能用电设备 (UPS系统、微波炉、开关电源、整流器、变频器、逆变器等) 的负载绝大多数都是非线性负载。这些非线性电气设备能够使电网电压、电流波形发生不同程度的畸变、波形失真;使电网运行中的谐波分量急剧增加, 从而严重影响了电能质量, 危及用电安全, 造成能源浪费。
谐波的危害十分严重。谐波对供电网和导线增加损耗, 使电能的生产、传输和利用的效率降低, 使电气设备过热、产生振动和噪声, 并使导线绝缘老化, 使用寿命缩短, 甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振, 使谐波含量放大, 造成电容器等设备烧毁;对电缆也会造成过负荷或过电压, 使电缆过热, 绝缘老化, 甚至击穿;谐波还会引起继电保护和自动装置误动作, 使电能计量出现混乱。对于电力系统外部, 谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
我国明确提出对谐波限定的要求, 已于1993年颁布了GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的国家标准, 明确规定了电网相电压的限值见表1。
二、变频器谐波的产生过程
变频器是把工频 (50Hz) 变换成各种频率的交流电源, 以实现电机变速运行设备的控制电路对主电路的控制, 整流电路将交流电转换成直流电, 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变成交流电。由于变频器逆变电路的开关特性, 对其供电电源形成了一个典型的非线性负载, 都将因其非线性而产生高次谐波。因此, 以变频器为代表的电力电子装置是我公司电网中最主要的谐波源之一, 它对电力系统中电能质量有着重要的影响。
三、变频器高次谐波解决途径
高次谐波主要通过传导和感应耦合两种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载, 对并联的电气设备产生干扰;感应耦合是指谐波在传导的过程中, 与此电源线平行敷设的导线又会产生电磁耦合, 形成感应干扰。
在实际工业生产中为消除变频器高次谐波对电气设备的干扰, 主要从抑制干扰源和切断干扰对系统的耦合通道并且避免功率补偿电容器与系统谐振二个方面解决。基本思路有两个:一个是把电路中传导的高频谐波电流滤掉或者隔离解决传导干扰, 如装设谐波补偿装置来补偿谐波, 这对各种谐波源都是适用的;另一个是对电力电子装置本身进行改造, 可避免或减少耦合产生, 使其不产生谐波, 且功率因数可控制为1, 这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。
四、变频器谐波治理方法
随着工业生产技术的逐步提高, 变频器使用范围的逐步加大, 变频器高次谐波带来的电磁干扰和污染问题也越来越突出, 处理好变频器系统的谐波干扰和污染问题成了变频器进一步推广应用的关键。
目前常用的谐波治理的方法如下:
1. 隔离措施。
隔离技术是电磁兼容性中的重要技术之一。所谓干扰的隔离, 是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电的联系。
(1) 变频器的隔离、屏蔽、接地。变频器系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立。或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器。或者将变频器放入铁箱内, 铁箱外壳接地。同时变频器输出电源应尽量远离控制电缆敷设, 输出电缆应穿钢管并将钢管与电气连通, 并且接地。
(2) 加装交流电抗器和直流电抗器。在变频器交流输入侧安装交流电抗器, 增大整流阻抗使整流重叠角增大, 减小高次谐波电流。当变频器使用在配电变压器容量大于500KVA, 且变压器容量大于变频器容量的10倍以上时, 则在变频器输入侧加装交流电抗器。而当配电变压器输出电压三相不平衡, 且不平衡率大于3%时, 变频器输入电流峰值很大, 会造成导线过热, 则此时需加装交流电抗器。严重时则需加装直流电抗器。
(3) 线路分开。将不同种类的信号线隔离铺设, 可根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等, 单独走电缆或电缆槽。因电源系统内有阻抗, 所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸形。把产生谐波负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷供电线路分开, 线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电, 使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
(4) 电路的多重化、多元化。逆变单元的并联多元化是采用2个或多个逆变单元并联, 通过波形移位叠加, 抵消谐波分量;整流电路的多重化是在PWM变频器中采用12脉波、18脉波、24脉波整流, 可降低谐波成分;功率单元的串联多重化是采用多脉波30脉冲的串联逆变单元, 功率单元多重化线路也可降低谐波成分, 其谐波可减少到很小。此外还有新的变频调制方法, 如电压矢量的变形调制。
(5) 接地措施。正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰, 又能降低设备本身对外界的干扰。为了使变频控制系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度, 必须为变频器设立可靠的工作接地。
2. 反谐振措施。
在加装三相进线电抗器后仍达不到要求时, 还要采用无源滤波或有源滤波方法。
(1) 加装无源滤波器。将无源滤波器安装在变频器的交流侧, 无源滤波器的主要结构是用电感器与电容器串联起来, 组成LC串联回路, 并联于系统中, LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上, 例如5次、7次、11次谐振点上, 达到滤除这3次谐波的目的。这种方法既可补偿谐波, 又可补偿无功功率, 所以一直被广泛使用。无源滤波器特点是投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便。无源滤波器缺点是滤波易受系统参数的影响, 对某些次谐波有放大的可能、耗费多、体积大。
(2) 加装有源滤波器。有源谐波滤除装置是在无源滤波装置的基础上发展起来的。有源滤波器通过对电流中高次谐波进行检测, 根据检测结果输入与高次谐波成分具有相反相位电流, 达到实时补偿谐波电流的目的。主要是由电力电子元件组成电路, 使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度但相位相反的谐波电流, 与系统中的谐波电流抵消。有源滤波装置能做到适时补偿, 且不增加电网的容性元件, 滤波效果好, 在其额定的无功功率范围内, 滤波效果是百分之百。与无源滤波器相比具有高度可控性和快速响应性, 有一机多能特点。但存在容量大, 价格高等缺点。
3. 使用无谐波污染的绿色变频器。
变频器技术与应用 篇9
关键词：变频器,列车自动清洗机,应用
我国许多城市多存在着严重的道路交通问题, 为了给城市居民提供一个安全便捷的交通环境, 各大城市纷纷开始大力发展轨道式交通, 大量增加运营里程和运营列车的数量, 成为解决我国各大城市道路交通堵塞问题的重要解决途径之一。列车自动清洗机是列车高效运营的重要因素, 近年来, 对其动力和控制系统的研究越来越多, 变频器在地铁列车中的应用成为研究的重点内容。
1 地铁列车自动清洗机的运行原理
地铁列车表面清洗的主要工具是地铁列车专业自动清洗机, 是一种专用设备, 为了实现其对各种类型的地铁列车的清洗, 设计人员和技术人员必须保证其设计的专业化。地铁列车自动清洗机的运行原理是列车自牵引进入洗车区后, 清洗机的机械工位和水供给系统会自动启动, 在离心水泵的作用下喷射水池或水箱中的水至地铁列车的表面, 通过机械系统自动操作实现转刷刷洗列车表面。列车清洗一共具有约69 组喷水工位, 在清洗完成后, 这9 组喷水工位的水会流经专门的回收系统, 全部回收至过滤池中, 经专门沉淀和过滤后, 清洗用水的四分之三会转变为可再利用水, 实现了水资源的循环利用。
2 变频器的应用原理
变频器是控制电动机的控制设备, 能够通过变频器内部的ICBT装置的开断来改变电机工作电源的频率, 控制输出电源的频率, 实现对电动机的控制, 同时, 变频器能够依据实际所需电压量进行变频器数值的设置, 获得良好的节能效果。
3 变频器在列车自动清洗机中功能的实现
3.1 确定变频器变频数值。相关人员主要通过对列车清洗的不同阶段所需要的PLC输出值进行反复计算和实验得出变频器变频数值。列车的自动清洗可以依据现场实际情况划分为9 组不同的喷水工位, 9 组喷水工位分布于不同位置, 确保对列车的全方位清洗。列车实际清洗现场情况不同, 9 组喷水工位的作用和使用情况也就有所不同, 列车在清洗过程中有时只有1 组喷水工位工作, 而有些情况下, 9 组喷水工位全部都会打开。在进行列车自动清洗的过程中需要注意, 多个喷水工位开启时, 离心水泵控制着水池或者水箱, 出水口位置会有很大压力的产生, 若存在过大的压力波动, 会在很大程度上影响列车自动清洗的效果, 还会造成清洗机操作系统的损坏, 对清洗的具体设备造成不利的影响。相关人员可以通过对出水压力的调节来改善这种现象。
出水压力的调节要首先确保喷水量的达标, 无论喷水工位是1个还是6 个都要始终具有足够的喷水量, 同时不会对清洗机造成不良影响。相关专家通过多次试验对SIEMENS MM440 型号的变频器的数值进行了具体的分析, 最终得出工位数小于2 所对应的水泵的出水量为3000, 工位大于等于2 且小于4 时所对应的水泵的出水量为3300, 工位大于等于4 且小于6 时所对应的水泵的出水量为3600, 大于等于6 时所对应的水泵的出水量为4000。
3.2 变频器运作模式。PLC是一种电子装置, 能够进行数字运算操作, 在内部存储器中实现数字化运算, 并以指令的形式将运算出来的结果传送到传输设备中, 在通常情况下, 输出设备连接在具体应用设备中, 可在进行数字化分析后实现操作的一体化。
自动清洗机在清洗地铁列车时, 每次开启的喷水工位不同, 导致变频参数的设置不同, 需要相关人员具体运算出出水量, 设置正确的变频参数。PLC和变频器的运行流程如下:
(1) 设定变频器数值。变频器数值的设定需要首先统计出处于变频器控制之下的水泵的电流、电压和功率, 然后以统计的数值为依据进行变频器数值的设置, 最后, 要设置PLC和变频器间的通讯地址。在此过程中需要注意的问题是, 设置完成变频器数值后, 应恢复变频器系统到原位, 确保系统能够再次认定参数。
(2) 确认PLC和变频器间的通讯地址。PLC的具体设置主要在以通讯电缆和变频器为基础建立联系, 因此, 以电缆的特点为依据, 若PLC和变频器间的通讯地址的确认存在错误, 或者未初始化操作PLC和变频器间的通讯地址, 会导致数据在通讯过程中的中断。
(3) 变频器数据的传送。设定好变频器参数后, 在没有异常变故的情况下, 变频器数据的传送将以如下步骤进行:首先, 将PLC中的数据转化为变频器的请求数据, 这个步骤是极其关键的一个环节, 若设置的参数不合理, 会造成信息的无法传送, 然后, 在写入和读出数据时, 将变频器中的请求数据转化为PLC的应答数据, 最后, 读出从PLC发出的数据报文。
4 变频器在自动清洗机运用中的效果
变频器在自动清洗机中的运用能够实现列车清洗的环保性和高效性是判断自动清洗机运转效率和水平的重要因素, 在PLC装置和变频器的高效配合下, 我国地铁列车清洗的节水率不断增高, 目前循环水利用率已达到75%的水平, 其作用主要体现在以下两个方面。
4.1 变频器的节水效果。列车的清洗主要根据列车的清洁度来应用变频器节水装置, 在没有必要的情况下不需要将所有喷水工位全部打开, 列车清洗机的水泵的最大出水量达32m3/h, 若不能调节各个喷水工位的出水量会造成严重的水资源浪费的问题, 当今时代, 地铁列车使用量不断增多, 长年累月之下, 必然造成严重的水资源浪费问题。变频器在自动清洗机中的运用能够对水泵进行调节, 在需要打开全部喷水工位的情况下, PLC装置会自动设置出这种情况下所需要的出水量, 若不需要打开全部喷水工位, 会以工位数小于2 所对应的水泵的出水量为3000, 工位大于等于2 且小于4 时所对应的水泵的出水量为3300, 工位大于等于4 且小于6 时所对应的水泵的出水量为3600, 大于等于6 时所对应的水泵的出水量为4000 的标准执行具体设置, 大大节约了列车清洁用水量。
4.2 变频器的减压效果。变频器在自动清洗机运用能够控制水泵的出水量, 降低水流对出水口和水箱等装置的压力, 降低自动清洗机的损坏程度, 变频器通过对离心泵施压来抽出水箱内的水, 降低强大水流对相关装置产生的强大的压力, 也降低出水口的冲击力, 加强了对水泵的保护力度。
随着我国科学技术的进步, 地铁列车未来运营中会不断革新自动清洗机控制技术, 地铁列车自动化控制研究会越来越全面和系统, 不断提高自动化控制技术具体操作的高效性和便捷性。地铁列车自动清洗机中变频器的运用, 大大提高了列车清洗的效率, 实现了清洗过程的自动化, 大大节省了人力资源, 促进了地铁列出的安全高效运转。
参考文献
[1]石伟.高冷变频器技术的应用[J].建筑工程技术与设计, 2014 (24) :23-23.
[2]樊琦.关于变频器技术的应用和节能潜力初探[J].科技视界, 2012 (29) :278-279.
[3]夏晓梁.电机多段速的控制中PLC与变频器技术的应用分析[J].科技创新与应用, 2013 (25) :55-55, 56.
变频器的工程实践 篇10
关键词：变频器,选择,安装,维护
0 引言
据统计, 工业用电中60%～70%的电量被电动机所消耗, 而这些电中, 又有约90%被三相交流异步电动机所消耗, 可见电动机用量之大。变频器的出现, 使得交流电动机调速困难、交变速设备结构复杂且效率和可靠性不尽人意的缺点得以改善。在我国, 变频器已在各行各业得到推广应用, 基于变频器的交流电机变频调速系统具有调速方便、体积小、噪声小、能耗低、保护功能完善、组态灵活、可靠性强、智能化、数字化、网络化、易维护等特点, 每年以20%的递增量在发展。因此, 合理的使用和维护变频器对自动化工程人员来说至关重要。
1 变频器的选择
1.1 品牌的选择
目前, 国内市场上的变频器品牌多达上百种, 应根据项目的预算, 项目要求和个人熟悉程度等多种因素综合考虑品牌和型号。就市场占有量来说, 日本的东芝、三菱、富士、松下等大公司是世界上重要的变频器生产厂家, 在我国有较大的市场份额;ABB、西门子、施耐德等欧美品牌也相继进入中国;LG、三星、现代重工等韩国的后起之秀也在争夺中国市场;当然, 国内的台达、台安、时代、康沃等公司也占有一席之地。总体而言, 欧美国家的产品以性能先进、环境适应能力强而著称;日本产品以外型小巧、功能丰富而闻名;我国港澳台的产品以功能简单实用而流行;大陆产品则以价格低廉、功能专用、简单而广泛应用。
1.2 类型的选择
工业中使用的变频器可以分为通用变频器和专用变频器两大类, 主要技术指标有:控制方式、启动转矩、转矩和转速控制精度、控制信号种类、速度控制方式、通信借口等等。变频器的操作方式灵活, 接口易和上位机通信, 从实际应用角度看, 中小型容量的变频器以U/f控制方式为主, 属于通用型变频器, 还有一类具有矢量控制功能的变频器, 性能好、价格高, 但价格也比U/f控制的要贵的多;而直接转矩控制方式的变频器动态性能好, 转矩控制精度高, 代表了当代变频器技术的最高水平。
1.3 其它应考虑的问题
1.3.1 选择合适的容量:
应以电动机的额定电流和负载特性为依据, 总的负载电流不超过变频器的额定电流, 频繁工作或重载时可增大容量。
1.3.2 考虑负载的类型:
根据实际负载, 存在恒功率负载、恒转矩负载、降转矩负载三种类型。风机类、泵类负载属于降转矩负载特性, 一般宜采用具有U/f恒压频比控制的变频器;提升机、吊车、注塑机、运输机、传送带、搅拌机等摩擦类负载和位能负载基本属于恒转矩负载, 采用具有转矩控制功能的高功能型变频器是比较理想的;金属切削机床的主轴和轧机、造纸机、薄膜生产线中的卷取机、开卷机等都属于恒功率负载, 可采用变极电动机与变频器相结合或者机械变速与变频器结合的方法实现。
1.3.3 专用变频器:
注塑机、抽油机、纺织机械、电梯、风机、水泵、空调、矿山机械等领域, 可选择在本行业有应用特长的专用变频器, 往往有意想不到的效果。
2 变频器的安装
2.1 墙挂式安装:
变频器与周围物体之间的距离应满足两个条件:两侧≥100mm上下≥150mm。
2.2 柜式安装:
单台变频器安装应尽量采用柜外冷却方式 (环境比较洁净, 尘埃少时) ;单台变频器采用柜内冷却方式时, 应在柜顶安装抽风式冷却风扇, 并尽量装在变频器的正上方;多台变频器安装应尽量并列安装, 如必须采用纵向方式安装, 应在两台变频器间加装隔板, 不论哪种方式, 变频器应垂直安装。
2.3 工作环境的要求:
为了保证安全可靠, 使用时应留有余地。一般, 变频器的工作温度应控制在0～40℃;运行中的环境温度允许值多为-10～50℃;周围环境的湿度推荐为40%～90%;安装场所的海拔高度为1000m以下, 海拔越高, 冷却效果越差, 由1500m开始, 每超过100m, 容许温升就下降1%。此外, 还应注意周围用电设备的电磁干扰和因雷击等自然因素引起的环境问题。
3 变频器的维护
变频器由许多集成芯片, 电子元器件等组成, 装置较为复杂, 寿命一般小于10年, 使用过程中不可避免的会出现各种故障, 正确的维护, 简单的检修可保证生产生活的正常进行。
3.1 变频器外部引起的故障
3.1.1 变频器的工作环境。
温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素, 可安装散热装置并避免日光直射以避免温度过高;振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因, 可安装在振动冲击较小的部位或者采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等会造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路, 可对控制柜进行防腐防尘处理, 并采用封闭式结构。
3.1.2 外部的电磁感应干扰。
外部的电磁感应干扰可能会引起控制回路误动作, 造成工作不正常或停机, 严重时甚至损坏变频器。可采用以下方法抑制噪声干扰: (1) 采用屏蔽线回路 (2) 接地端子单独使用; (3) 缩短控制回路的配线距离 (4) 周围的继电器、接触器线圈上加装RC吸收器; (5) 输入端安装噪声滤波器。
3.1.3 电源异常。
为保证设备的正常运行, 对变频器供电电源也有相应的要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备, 应和变频器供电系统分离, 减小相互影响。对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合, 除选择合适价格的变频器外, 还应预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式, 当电压回复后, 通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流。对于要求不能停止运行的设备, 要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。
3.1.4 雷击、感应雷电。
雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外, 当电源系统一次侧带有真空断路器时, 断路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧真空断路器断开时, 通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。为防止因冲击电压造成过电压损坏, 通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件, 保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时, 应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。如变压器一次侧有真空断路器, 因在控制顺序上应在真空断路器动作前先将变频器断开。
3.2 变频器内部引起的故障
3.2.1 参数设置引起的故障。
应多注意电动机参数、变频器控制方式和启动方式的设定等, 若发生参数设置故障, 可根据故障代码或产品说明书进行参数修改, 必要时可恢复出厂值, 重新设置。
3.2.2 过电流和过载。
如果变频器一上电就报过流故障, 可能是整流桥或逆变管损坏, 需予以更换;若去掉电动机不再报警, 可能是变频器和电机间存在断路;若运行中, 出现机械卡死、重载、加速时间设置过短或负载突变也有可能引起过流, 应从上述可能性逐一排查。
3.2.3 过电压和欠电压。
过电压主要体现为电机拖动大惯性负载或多电机拖动同一负载时由于负荷分配不均引起;欠电压主要由电源电压过低或缺相、一个直流母线上的电压过低或欠压检测元件出现问题引起, 可检查供电电压是否正常, 更换故障元件或维修相应检测电路
3.2.4 过热故障。
应注意变频器的环境温度, 尽量通风, 检查变频器风扇等。
4 结束语
不同厂家对变频器的操作方法设定略有差异, 但就其工作模式主要有面板操作模式和外部操作模式, 由于篇幅有限, 这里不再详述。要合理使用变频器, 应多参考变频器厂家提供的使用手册, 在实际应用中多积累经验。
参考文献
[1]吕汀, 石红梅.编.《变频技术原理与应用》.机械工业出版社.
[2]王廷才.主编.《变频器原理及应用》.机械工业出版社.
[3]何超.主编.《交流变频调速技术》.北京航空航天大学出版社.
变频器常有故障的分析处理 篇11
关键词：变频器；故障；接地极；反电动势
中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0132-02
近年来，随着国家对节能工作的重视，各种类型的变频器以其在节能方面独特的优势和在调速方面的独特的优势在各领域不同程度地被应用。煤矿企业在绞车、水泵、通风机、皮带等设备上重点应用起来，但变频器往往因生产厂家不同、设计的理念不同，随之而来的故障处理就是相关工作者头痛的问题。文章重点讨论变频器故障的一些通用故障，希望能给从事变频器维护的人员提供一些帮助。
1变频器常见故障分析
1.1故障现象一
雷电时变频器的信号采集板、主控板、触摸屏频繁烧坏。
原因分析：由于很多变频器内的主控板、信号采集板、触摸屏等均安装在柜内的侧板上，接地采用与柜子共地的方式，而现设计院设计时为了防止跨步电压的产生，将高压接地与防雷接地做成统一的接地极，故雷电所产生的高电压很容易会通过接地网串入控制回路，造成主控板、信号采集板、触摸屏等频繁烧坏。
处理建议：一是变频器生产厂家在设计变频器时应尽量将控制板等低电压信号采集板单独安装在一起引出一个独立的接地线。二是使用单位在安装时应为低电压控制系统单独做一个独立的接地极，并与防雷、高压接地极至少有5 m的间距，以便有效地避免此类故障发生。
1.2故障现象二
变频器在加、减速或停止过程中发生报过电流或过电压故障。
原因分析：由于变频器加速、减速时间设置不当。当加速时间设置过短会造成反电动势，从而引起报过电流故障；减速或停车过程中，由于减速时间设置过短，会引起直流母线过电压，极易导致变频器内部母线产生过电压发生保护而动作。
处理建议：在变频器调试时一定要在带正常负载的情况下合理地在程序中设定变频器起、停车的加、减速时间。
1.3故障现象三
变频器运行中，多次出现制动电阻温度高报警，变频器频繁跳闸。
原因分析：可能的原因是设定的直流回路极限值偏低，造成制动电阻频繁地投切而发热。
处理建议：在变频器参数设置表中适当调高制动电阻投切值，从而使变频器在真正发生制动时才让制动电阻投入参与制动。
1.4故障现象四
变频器显示为直流线电压故障。
原因分析：通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式。当变频器送电时，由于直流侧的平波电容容量非常大，充电电流很大，故通常采用一个起动电阻来限制充电电流，充电完成后，控制电路通过继电器的触点将电阻短路。一般变频器在设计时，为了减小变频器的体积而选择较小的起动电阻，其值多为10～50 Ω，功率为10～50 W；当变频器的交流电源频繁接通，或者旁路触器的触点接触不良时，都会导致起动电阻烧坏。因而当起动电阻烧坏时，变频器就显示为直流线电压故障。
处理建议：更换充电限流电阻，且查明原因更换接触器的触点。
1.5故障现象五
变频器运行中突然闻到变频柜内有异味，经检查发现变频器控制柜检查后发现触发光纤被烧毁。
原因分析：生产厂家在设计时一般将放电电阻设计在控制柜内，由一晶闸管控制，其作用是在变频器分闸后晶闸管导通，将直流回路中电容所储存的能量释放掉，便于维护和检修。在正常情况下其发热量很小，但当晶闸管误导通时，会造成放电电阻发热量猛然增大，引起柜内触发光纤等柜内元器件烧毁的恶性事故。
处理建议：将放电电阻由控制柜内移出，放置在通风良好位置，且经常注意对变频器进行检修和维护。
1.6故障现象六
当主回路器件上发生短路或大电流故障时，母线上有尖端放电可能的区域，出现打火电蚀的痕迹。
原因分析：这是因为主回路母线有一定量的电感，当主回路器件突然短路或产生大电流时,就会造成母线间过电压，母线上有尖端放电可能的区域，就出现打火电蚀的痕迹。
处理建议：将主回路母线更换成特殊叠层的小电感母线就可。
1.7故障现象七
非级联式变频器主回路零序保护器频繁动作，以检查一切正常。图1所示为级联式变频器。
原因分析：为了检测变频器主回路三相电压的平衡度，往往在主回路上设置一个零序电流互感器进行检测保护。实践证明级联式的变频器高次谐波很小，不影响零序互感器工作外，其余各种类型的变频器将不同程度地产生高次谐波而造成零序互感器无法正常工作的局面。
处理建议：直接将零序互感器取掉不用就行，因为变频器内的各种保护足以对电流三相不平衡度进行检测保护。
2结语
变频器属于近年来发展起来的新技术，且由于生产和研发的企业不同，设计理念不同，原理也不尽相同，再加上核心技术保密的需要，维护方面的书籍较少，这就造成了我们维护的困难，故需要我们这些现场的维护人员在维护过程中多进行总结，在维护技术上进行相互交流，更好地为生产服务。
参考文献：
变频器使用与保养 篇12
1 变频器的使用
1.1 变频器的选型
对于变频器的选择, 由于其是节能设备, 并不适合驱动所有设备的使用。因此, 须在熟悉所驱动设备的性质, 了解所能提供的变频器的性能与质量的前提下选择变频器。
虽已明确了所要驱动的设备的负载性质, 还需要对所能提供的变频器的性能和特点进行深入了解, 才能合理地对变频器进行选型。目前, 市场上所提供的变频器进口的居多, 亚洲方面, 有日本富士公司和安川公司生产的变频器, 从欧洲看, 德国西门子公司和芬兰VACON公司生产的变频器型号多, 质量也较一般的高。具体的说, 日本富士公司生产的变频器包括P型G型两种型号, 具有较强的带负载能力, 价位稍高。安川变频器具有负载能力高、操作简便、运行安全可靠且噪音小的特点, 适用于对密封、清洁、无污染要求高的环境中的机电设备。
1.2 变频器在运行过程中需要注意的事项
变频器在运行过程中需要注意以下事项:
1.2.1 在适宜的环境温度、湿度下安装变频器
考虑到变频器较高的集成度和自身的散热量大, 因此, 必须将安装变频器周围的环境温度严格控制在-10~+40℃范围内, 25℃上下为佳, 此外, 务必使变频器的工作温度务必在40℃以下。应在变频箱中放置适量的干燥剂和安装加热器, 以防止过高的环境温度和变化较大的湿度环境.否则, 变频器装置内容易发现结露的现象。如果出现结露, 将会大大降低其绝缘性能, 甚至可能由此导致短路事故的发生。
1.2.2 避免运行过程中振动和冲击
当机械振动和冲击的现象发生在装有变频器的控制柜时, 就会破坏一些部位的结构, 导致接触不良。相应的解决措施为, 通过安装橡胶垫使电磁开关这些容易产生振动的零部件得到固定, 此外, 提高控制柜自身的机械强度, 使其安装在远离振动源和冲击源的地方也是避免振动和冲击的有效方法。
1.2.3 变频器须避免电磁干扰, 以使其正常工作
应选用金属外壳包裹安装在变频器控制柜里的仪表和相关电子系统, 以避免仪表受到变频器的干扰, 变频器控制柜内所有的元器件都应保证可靠接地。此外, 应选用屏蔽控制电缆连接各仪表和电气原件, 且需将屏蔽层接地。如果电磁干扰得不到很好的处理, 会导致整个系统无法正常工作, 并往往会损坏控制单元并使其失灵。
1.2.4 防止电源出现异常
如果变频器附近有直接起动电动机等设备, 为防止由于这些设备开启时降低电压, 应将这些用电设备独立于变频器的供电系统之外, 使其相互影响减小。对于瞬时停电后变频器依然能继续运行有要求的场合, 选择变频器时除了考虑其价格外, 还应将降速比例纳入考虑范围。
2 变频器的保养
变频器功能的正常发挥及其使用寿命受到使用环境的直接影响, 因此, 为了让使用寿命得以延长, 节省费用和突出节能效果, 必须保证变频器在规定的时间内道道保养和维护。当在恶劣的环境中使用变频器时, 变频器的保养和维护就成为设备管理中的一项重要内容。因此, 必须通过积极的保养和维护措施使变频器功能得到充分, 并以此来延长其使用寿命。
对变频器的维护主要包括三个方面的:当变频器在恶劣的环境中工作时, 应该避免雷击或感应雷电。雷击或感应雷击将会成形成冲击电压, 会损坏变频器。而且, 当电源系统具真空断路器功能时, 较高的冲击电压还能由短路器的开闭而产生。所以通常在变频器的输入端安装吸收器件, 用来避免因冲击电压而造成的损坏。另外, 除尘工作也要定期进行。变频器内部紧凑的器件的积灰即使使用风机或者吸尘器也很难清除干净, 这就需要将变频器拆解开来进行灰尘清除。必须用毛刷重点处理控制板上的积灰, 使部分元器件不会因为灰尘的堆积而造成散热不佳。
3 结论
通过分析变频器在使用过程和保养维护中需要注意的事项, 我们知道, 要保证在适宜的环境温度、湿度下安装变频器, 避免运行过程中振动和冲击和电磁干扰, 以使其正常工作。再加上高效的保养维护工作, 使变频器在最佳的状态下进行工作。不仅提高了工作效率, 还能延长其使用寿命。
参考文献
[1]王怀荣等.变频器维修技术[J].北京水泥杂志社, 1999.
[2]梁静编.变频器工业应用策略[M].电器开关.