变频器原理及应用

变频器原理及应用变频器原理及应用1、变频器的作用2、变频器的结构和工作原理3、变频器的外围设备的接线4、变频器的操作和运行5、变频器的参数设定6、富川公司变频器的应用实例分析一、变频器的作用•变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、软停止、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。一、变频器的作用•1、变频节能变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。一、变频器的作用2、随着变频调速技术的日趋成熟，逐步代替滑差调速、串级调速、直流调速等以满足生产工艺的调速要求。一、变频器的作用•3、功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。一、变频器的用途•4、实现软起动，软停止减少设备的冲击电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。变频器的结构和工作原理.•变频器的分类•变频器分为：•1、交-交型•交-交型变频器可将工频交流电源直接转换为频率、电压均可控制的交流电源。•2、交-直-交型•交-直-交型变频器是先将工频交流电源通过整流变为直流电源。然后再将直流电源变换为频率、电压可控制的交流电源。现在应用最广泛的类型。•变频器的基本组成（交-直-交型）•主回路：整流器、中间直流环节、逆变器。•控制回路：控制电源；信号检测电路；驱动、保护电路；主控单元变频器的外围设备的接线使用时应注意每一端口的容量。变频器接线注意事项•1、不得把电源接到变频器输出端。•2、变频器输出端不得接入电容。•3、不得用兆欧检测变频器输出端。•4、X20、X21、X22端子不得窜入220V电压。•5、X23~x27端子是使用应注意其负载能力。变频器的操作和运行交流异步电动机的调速方式n=60f/p*(1-s)•1,改变转差率调速。(如降低电源电压,转子串电阻等).•2,改变旋转磁势同步转速调速。(改变极对数,改变电源频率等).•3,串极调速。(在转子回路串入三相对称的附加电势,改变附加电势的大小和相位改变了其理想空载转速的调速方式.)•4,转差离合器。•电动机的额定频率写进变频器称为基频，变频调速可从基频向上和向下调。a、从基频向下调速；为恒转矩调速b、从基频向上调速；为恒功率调速从基频向下调速Mn0n1n2n3n4nMmMf4f3f2f1f4f3f2f1从基频向上调速Mn0n1n2n3n4nMmMf4f3f2f1f4f3f2f1任何电动机的电磁转矩都是电流和磁通相互作用的结果，电流是不允许超过额定值的，否则将引起电动机的发热。因此，如果磁通减小，电磁转矩也必减小，导致带载能力降低。由公式E=4.44*K*F*N*Φ可以看出，在变频调速时，电动机的磁路随着运行频率fX是在相当大的范围内变化，它极容易使电动机的磁路严重饱和，导致励磁电流的波形严重畸变，产生峰值很高的尖峰电流。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。也叫U/F控制。频率下降时电压V也成比例下降，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，可以用开关或控制盘进行选择•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）。日常维护与检查对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查，检查变频器运行时是否有异常现象。通常应作如下检查：(1)环境温度是否正常，要求在-10℃～+40℃范围内，以25℃左右为好；(2)变频器在显示面板上显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常；(3)显示面板上显示的字符是否清楚，是否缺少字符；(4)用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味；(5)变频器风扇运转是否正常，有无异常，散热风道是否通畅；(6)变频器运行中是否有故障报警显示；(7)检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V(380V×1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限，即使变频器没运行，也会对变频器线路板造成损坏。（8）接头有无发热变色现象。定期检查利用每年一次的大修时间，将检查重点放在变频器日常运行时无法巡视到的部位。(1)作定期检查时，操作前必须切断电源，变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待4min(变频器的容量越大，等待时间越长，最长为15min)使得主电路直流滤波电容器充分放电，用万用表确认电容器放电完后，再进行操作。(2)将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。(3)检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色或破损等，如发现应及时进行处理或更换。(4)变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所有螺丝全部紧固一遍。(5)检查输入输出电抗器、变压器等是否过热，变色烧焦或有异味。(6)检查中间直流回路滤波电解电容器小凸肩(安全阀)是否胀出，外表面是否有裂纹、漏液、膨胀等。一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年，检查周期最长为一年，接近寿命时，检查周期最好为半年。电容器的容量可用数字电容表测量，当容量下降到额定容量的80%以下时，应予更换。(7)检查冷却风扇运行是否完好，如有问题则应进行更换。冷却风扇的寿命受限于轴承，根据变频器运行情况需要2－3年更换一次风扇或轴承。检查时如发现异常声音、异常振动，同样需要更换。(8)检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内(所有端子与接地端子)，注意不能用兆欧表对线路板进行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。(9)将变频器的R、S、T端子和电源端电缆断开，U、V、W端子和电机端电缆断开，用兆欧表测量电缆每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求，正常时应大于1MΩ。(10)变频器在检修完毕投入运行前，应带电机空载试运行几分钟，并校对电机的旋转方向。变频器使用的注意事项•禁止带电操作传动单元、电机电缆或电机。在切断输入电源之后，应至少等待5分钟，待中间电路电容放电完毕后再进行操作。•当再次连接电机电缆时，应检查相序是否正确。•如果电机的额定电压小于传动单元额定输入电压的1/2，则不允许运行。在DTC模式下电机额定电流的范围是1/6...2·I2hd，在SCALAR模式下电机额定电流的范围是0...2·I2hd。电机控制模式是由传动的一个参数来选择的。•由于电机电缆的性能，电机端子上的脉冲电压峰值可能会加倍，进而会对电机绝缘造成冲击。•现代调速传动单元具备快速上升的电压脉冲和高开关频率，能通过电机轴承引起电流脉冲，这会逐渐腐蚀轴承。•电路断路器不能提供足够快的保护，因为它们的反应速度比熔断器慢。因此断路器要与熔断器配合使用。•高温风机等中压变频器半个小时内主回路送电不得超过两次。•高温风机等中压变频器主回路送电时必须确认控制回路已送电且控制单元启动完毕，控制面板显示正常画面。•高温风机等中压变频器断电时先断主回路再断控制回路。电动机的快速启动•主回路，控制回路接好线，检查无误后上电。•输入电动机基本参数（99组）。参数不对，会造成无法正常运行。•进行选择电机辨识的模式。•缺省值IDMAGN(励磁辨识)适合于大多数场合，它也用于基本启动过程。如果选择IDMAGN则自动进入下一步。•或选择IDRun(STANDARD或REDUCED)：•按LOC/REM键改为本地控制(L显示在第一排)。•按启动键运行辨识励磁模式。在零速下电机励磁20-60秒。•电动机的快速启动•检查电机的运转方向•设置最小转速。•设置最大转速。•设置加速时间1。•设置减速时间1。•传动单元现在已准备投用提示信息如何查看和清除故障记录变频器的参数设定功能模式在功能模式下，用户可以：•运行一个向导程序来调节传动单元的设置(帮助向导)；•将参数值和电机数据从传动单元上传至控制盘；•将参数组1-97的值从控制盘下载到传动单元1)；•调节显示屏的对比度。用户按下FUNC键即可进入功能模式。•传动单元选择模式在一般情况下，不需要使用传动单元选择模式下的功能，除非有几个传动单元同时连接到同一个控制盘上。•在传动单元选择模式下，用户可以：a、选择控制盘链中的一个传动单元b、改变控制盘链中的传动单元的标识号；c、查看控制盘链中的传动单元状态。参数设定的作用•端口的定义。•数字端口可定义为：启停电机，故障复位，控制地的选择，恒速选择，速度控制，正反转选择等。•基本参数的设定。•性能的优化。•保护值的设定。•功能的实现。参数介绍•10START/STOP/DIR外部启动、停机和转向控制信号源•11REFERENCESELECT控制盘给定值的类型、外部控制地的选择和外部给定信号源和极限值。•13ANALOGUEINPUTS模拟输入信号的处理•14RELAYOUTPUTS继电器输出的状态信号•15ANALOGUEOUTPUTS选择由模拟输出显示的实际信号。•20LIMITS传动运行极限值。21START/STOP电机启动和停止的方式22ACCEL/DECEL加速和减速时间。23SPEEDCTRL速度控制器的变量。（微积分）25CRITICALSPEEDS危险速度区，电机不允许在这区域里运行。•26MOTORCONTROL（性能优化）•30FAULTFUNCTIONS可编程的故障保护功能•31AUTOMATICRESET自动故障复位。•32SUPERVISION监控极限值。•40PIDCONTROLACS800999904SCALAR标准控制9905电机额定电压9906电机额定电流9907电机额定频率9908电机额定转速9909电机额定功率101001DI1外部1启停1002DI1外部2启停1003FORWARD正转111102DI3外部1、2的选择1106AI2外部2的信号源121201NOTSEL无恒速使用1313064mAAI2输入最小值130720mAAI2输入最大值141401READY备妥1402RUNNING运行1403FAULT故障151501CUNRRENT电流15034MA电流输出最小值1506SPEED速度15084mA速度输出最小值161604DI2复位222202加速时间2203减速时间•11.07EXTREF2MINIMUM定义外部给定REF2的最小值(绝对值)。•11.08EXTREF2MAXIMUM定义外部给定REF2的最大值(绝对值)••20.07MINIMUMFREQ•20.08MAXIMUMFREQ变频器控制原理图介绍故障分析变频器控制原理图介绍故障分析•1、没有备妥•a变频器没有送电•b现场急停按下•c备妥继电器坏•d其它变频器控制原理图介绍故障分析•2、中控报故障•a故障继电器坏•b变频器有报警事项，故障继电器输出故障信号，需要根据报警信息查找故障原因。有些故障处理需要较长时间，如输出主回路故障、变频器过热报警等。变频器控制原理图介绍故障分析•3、输送皮带启动