變頻器驅動電路常見問題及解決方案.doc

變頻器驅動電路常見問題及解決方案錄入人: 發(fā)布日期:2007-7-24 來自:變頻器網(wǎng) 瀏覽1671次1引言近十多年來，隨著電力電子技術、微電子技術及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動領域的滲透，變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速、變極調速、直流調速等調速系統(tǒng)。幾乎可以說，有交流電動機的地方就有變頻器的使用。其最主要的特點是具有高效率的驅動性能及良好的控制特性?，F(xiàn)在通用型的變頻器一般包括以下幾個部分:整流橋、逆變橋、中間直流電路、預充電電路、控制電路、驅動電路等。一臺變頻器的好壞，驅動電路起著至關重要的作用，現(xiàn)就來談談驅動電路常見的問題以及解決的辦法。驅動電路只是一個統(tǒng)稱，隨著技術的不斷發(fā)展，驅動電路本身也經(jīng)歷了從插腳式元的驅動電路到光耦驅動電路，再到厚膜驅動電路，以及比較新的集成驅動電路，現(xiàn)在前面提到的后三種驅動電路在維修中還是經(jīng)常能遇到的。2幾種驅動電路的維修方法(1)驅動電路損壞的原因及檢查造成驅動損壞的原因有各種各樣的，一般來說出現(xiàn)的問題也無非是U，V，W三相無輸出，或者輸出不平衡，再或者輸出平衡但是在低頻的時候抖動，還有啟動報警等等。當一臺變頻器大電容后的快熔開路，或者是IGBT逆變模塊損壞的情況下，驅動電路基本都不可能完好無損，切不可換上好的快熔或者IGBT逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞。這個時候應該著重檢查下驅動電路上是否有打火的印記，這里可以先將IGBT逆變模塊的驅動腳連線拔掉，用萬用表電阻擋測量六路驅動電路是否阻值都相同(但是極個別的變頻器驅動電路不是六路阻值都相同的:如三菱、富士等變頻器)，如果六路阻值都基本相同還不能完全證明驅動電路是完好的，接著需要使用電子示波器測量六路驅動電路上電壓是否相同，當給定一個啟動信號時六路驅動電路的波形是否一致;如果手里沒有電子示波器的話，也可以嘗試使用數(shù)字式電子萬用表來測量驅動電路六路的直流電壓，一般來說，未啟動時的每路驅動電路上的直流電壓約為10V左右，啟動后的直流電壓約為2-3V，如果測量結果一切正常的話，基本可以判斷此變頻器的驅動電路是好的。接著就將IGBT逆變模塊連接到驅動電路上，但是記住在沒有100%把握的情況最穩(wěn)妥的方法還是將IGBT逆變模塊的P從直流母線上斷開，中間接一組串聯(lián)的燈泡或者一個功率大一點的電阻，這樣能在電路出現(xiàn)大電流的情況下，保護IGBT逆變模塊不被大電容的放電電流燒壞，下面就講幾個在維修變頻器時和驅動電路有關的實例:(2)安川616G5，3.7kW的變頻器安川616G5，3.7kW的變頻器，故障現(xiàn)象為三相輸出正常，但在低速時電動機抖動，無法進行正常運行。首先估計多數(shù)為變頻器驅動電路損壞，正確的解決辦法應該是確定故障現(xiàn)象后將變頻器打開，將IGBT逆變模塊從印刷電路板上卸下，使用電子示波器觀察六路驅動電路打開時的波形是否一致，找出不一致的那一路驅動電路，更換該驅動電路上的光耦，一般為PC923或者PC929，若變頻器使用年數(shù)超過3年，推薦將驅動電路的電解電容全部更換，然后再用示波器觀察，待六路波形一致后，裝上IGBT逆變模塊，進行負載實驗，抖動現(xiàn)象消除。(3)富士G9變頻器富士G9變頻器，故障現(xiàn)在為上電無顯示。接到手估計可能是變頻器開關電源損壞，打開變頻器檢查開關電源線路，但是經(jīng)檢查開關電源器件線路都無損壞，在DC正負處上直流電壓也無顯示，這個時候要估計到可能是驅動問題，將驅動電路初所有電容拆下，發(fā)現(xiàn)有個別電容漏液，更換新的電解電容，再次上電后正常工作。(4)臺達變頻器臺達變頻器，故障現(xiàn)象是變頻器輸出端打火，拆開檢查后發(fā)現(xiàn)IGBT逆變模塊擊穿，驅動電路印刷電路板嚴重損壞，正確的解決辦法是先將損壞IGBT逆變模塊拆下，拆的時候主要應盡量保護好印刷電路板不受人為二次損壞，將驅動電路上損壞的電子原器件逐一更換以及印刷電路板上開路的線路用導線連起來(這里要注意要將燒焦的部分刮干凈，以防再次打火)，再六路驅動電路阻值相同，電壓相同的情況下使用視波器測量波形，但變頻器一開，就報OCC故障(臺達變頻器無IGBT逆變模塊開機會報警)使用燈泡將模塊的P1和印板連起來，其他的用導線連，再次啟動還跳OCC，確定為驅動電路還有問題，逐一更換光耦，后發(fā)現(xiàn)該驅動電路的光耦帶檢測功能，其中一路光耦檢測功能損壞，更換新的后，啟動正常。3結束語在變頻器不斷發(fā)展的今天變頻器的驅動電路技術也是日新月異，這里所能涉及到的也只是鳳毛麟角，希望能對廣大技術人員和變頻器愛好者有所幫助，希望變頻器從業(yè)者能多多交流，使大家的技術都能更上一層樓。 變頻器知識大全錄入人: 發(fā)布日期:2008-3-1 來自:變頻器網(wǎng) 瀏覽97次變頻器工作原理 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。1. 電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？*1: r/min 電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數(shù)，也可表示為rpm.例如：2極電機 50Hz 3000 r/min4極電機 50Hz 1500 r/min 結論：電機的旋轉速度同頻率成比例本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業(yè)中所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調整電機的速度。另外，頻率能夠在電機的外面調節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優(yōu)選設備。n = 60f/pn: 同步速度f: 電源頻率p: 電機極對數(shù) 結論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機的額定電壓。例如：為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 2. 當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？*1: 工頻電源由電網(wǎng)提供的動力電源（商用電源）*2: 起動電流當電機開始運轉時，變頻器的輸出電流變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。通常，電機產(chǎn)生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉矩。 3. 當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速. (T=Te, P60Hz時, X會相應減小 對于電機來說, T=K*I*X, (K:常數(shù), I:電流, X:磁通), 因此轉矩T會跟著磁通X減小而減小.同時, 小于50Hz時, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時, 磁通(X)為常數(shù). 轉矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉矩)能力. 并稱為恒轉矩調速(額定電流不變-最大轉矩不變)結論: 當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時, 電機的輸出轉矩會減小.5. 其他和輸出轉矩有關的因素發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉矩能力。載波頻率: 一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值. 降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但元器件的發(fā)熱會減小。環(huán)境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值.海拔高度: 海拔高度增加, 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮. 以上每1000米降容5%就可以了. 6. 矢量控制是怎樣改善電機的輸出轉矩能力的？*1: 轉矩提升此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩損失，從而改善電機的輸出轉矩。$ 改善電機低速輸出轉矩不足的技術使用矢量控制，可以使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz（對4極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150）。對于常規(guī)的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做轉矩提升（*1）。轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩并不能和其電流相對應的提高。 因為電機電流包含電機產(chǎn)生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。矢量控制把電機的電流值進行分配，從而確定產(chǎn)生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數(shù)值。矢量控制可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產(chǎn)出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。1、什么是變頻器？變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。2、PWM和PAM的不同點是什么？PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節(jié)輸出量和波形的一種調值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調制) 縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節(jié)輸出量值和波形的一種調制方式。3、電壓型與電流型有什么不同？變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。5、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。6、采用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機種不同，為125%200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為67倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.21.5倍，起動轉矩為70%120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。7、V/f模式是什么意思？頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動?？梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn),有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法9、在說明書上寫著變速范圍606Hz，即10：1，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？在6Hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機種為0.53Hz.10、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在 高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。11、所謂開環(huán)是什么意思？給所使用的電機裝置設速度檢出器（PG），將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán) ”，不用PG運轉的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋.12、實際轉速對于給定速度有偏差時如何辦？開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的范圍內（1%5%）變動。對于要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？具有反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。14、失速防止功能是什么意思？如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。16、什么是再生制動？電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。17、是否能得到更大的制動力？從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%100%。18、請說明變頻器的保護功能?保護功能可分為以下兩類：（1） 檢知異常狀態(tài)后自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。（2） 檢知異常后封鎖電力半導體器件PWM控制信號，使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。19、為什么用離合器連續(xù)負載時，變頻器的保護功能就動作？用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態(tài)向轉差率大的區(qū)域急劇變化，流過的大電流導致變頻器過電流跳閘，不能運轉。20、在同一工廠內大型電機一起動，運轉中變頻器就停止，這是為什么？電機起動時將流過和容量相對應的起動電流，電機定子側的變壓器產(chǎn)生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉。21、什么是變頻分辨率？有什么意義？對于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻分辨率。變頻分辨率通常取值為0.0150.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變?yōu)?3.5、24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4級電機1個級差為1r/min 以下，也可充分適應。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。22、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的，上下的關系對通風也是重要的，因此，對于單元型在盤內、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。23、不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（67倍額定電流），由于變頻器切斷過電流，電機不能起動。24、電機超過60Hz運轉時應注意什么問題？超過60Hz運轉時應注意以下事項(1)機械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、噪聲、振動等）。（2） 電機進入恒功率輸出范圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。(3) 產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。（4） 對于中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。25、變頻器可以傳動齒輪電機嗎？根據(jù)減速機的結構和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮7080Hz為最大極限，采用油潤滑時，在低速下連續(xù)運轉關系到齒輪的損壞等。26、變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？機基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。27、變頻器本身消耗的功率有多少？它與變頻器的機種、運行狀態(tài)、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%96%，據(jù)此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設計等必須注意。28、為什么不能在660Hz全區(qū)域連續(xù)運轉使用？一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環(huán)上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能