變頻器基礎(chǔ)知識入門

1、變頻器基礎(chǔ)知識入門1、什么是變頻器？變頻器一般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PulseWidthModulation（脈沖寬度調(diào)制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脈沖幅度調(diào)制）縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)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

2、的變頻器，其直流回路的濾波是電感。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(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)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,庶飽和，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(qū)動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅(qū)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(zhuǎn)矩一定的條件下，電流幾乎不變。6、采用變頻器

3、運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩怎樣？采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)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(zhuǎn)矩為70%120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)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(guān)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

4、以用開關(guān)或標度盤進行選擇。8、按比例地改V和f時，電機的轉(zhuǎn)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)生的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩，這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現(xiàn)，有自動進行的方法、選擇V/f模式或調(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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)

5、機種為0.53Hz。10、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？通常情況下是不可以的。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(zhuǎn)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(shè)速度檢出器（PG）,將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán)”，不用PG運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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，電機在帶負載運彳T時，電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%5%）變動。對于要求調(diào)速精度比較

6、高，即使負載變動也要求在接近給定速度下運轉(zhuǎn)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PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的值取決于PG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(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，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(jié)合起來就是失速防止功能。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

7、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它的定生產(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函T16、什么是再生制動？電動機在運轉(zhuǎn)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(guān)系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉(zhuǎn)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：

8、(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(zhuǎn)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(zhuǎn)。20、在同一工廠內(nèi)大型電機一起動，運轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？電機起動時將流量和容量相對應(yīng)的起動電流，電機定子側(cè)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

9、而有時保護功能(IPE)動作，造成停止運轉(zhuǎn)。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、24.0Hz,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(yīng)。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。22、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)

10、系對通風也是重要的，因此，對于單元型在盤內(nèi)、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(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題？超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意以下事項：(1)機械和裝置在該速下運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速少許升高時也要注意)。(3)產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分

11、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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。26、變頻器能用來驅(qū)動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？單相電機基本上不能用。對于調(diào)速器開關(guān)起動式的單相電機，在工作點以下的調(diào)速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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

12、率等有關(guān)，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(nèi)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(shè)計等必須注意。28、為什么不能在660Hz全區(qū)域連續(xù)運轉(zhuǎn)使用？一般電機利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機組合，或采用專用電機。29、使用帶制動器的電機時應(yīng)注意什么？制動器勵磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制

13、動器動作。30、想用變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機，電機卻不動，請說明原因變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。31、變頻器的壽命有多久？變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。32、變頻器內(nèi)藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。

14、還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發(fā)生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護33、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產(chǎn)品額定容量的85%為基準來判斷壽命。34、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制？應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問題是采用全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：(1)盤的設(shè)計要針對實際裝置所需要的散熱；(2)利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；(3)采用熱導管。此外，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。35、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉(zhuǎn)，變頻器的

15、容量該怎樣選擇？設(shè)基準速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉(zhuǎn)矩特性負載增速時，容量需要增大為80/501.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大。變頻器結(jié)構(gòu)和故障判斷簡介變頻器是把工頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。1 .整流器，它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓。2 .中間電

16、路，有以下三種作用：a.使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用。b.通過開關(guān)電源為各個控制線路供電。c.可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。3 .逆變器，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。4.控制電路，它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅(qū)動電路、操作控制電路。主要功能是：a.利用信號來開關(guān)逆變器的半導體器件。b.提供操作變頻器的各種控制信號。c.監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，提供保護功能。在現(xiàn)場對變頻器以及周邊控制裝置的進行操作的人員，如果對一些常見的故障情況能作出判斷和處理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的

17、損失。為此，我們總結(jié)了一些變頻器的基本故障，供大家作參考。以下檢測過程無需打開變頻器機殼，僅僅在外部對一些常見現(xiàn)象進行檢測和判斷。1,上電跳閘或變頻器主電源接線端子部分出現(xiàn)火花。檢測辦法和判斷：斷開電源線，檢查變頻器輸入端子是否短路，檢查變頻器中間電路直流側(cè)端子P、N是否短路?？赡茉蚴钦髌鲹p壞或中間電路短路。2,上電無顯示檢測辦法和判斷：斷開電源線，檢查電源是否是否有缺相或斷路情況，如果電源正常則再次上電后則檢查檢查變頻器中間電路直流側(cè)端子P、N是否有電壓，如果上述檢查正常則判斷變頻器內(nèi)部開關(guān)電源損壞。3,開機運行無輸出（電動機不啟動）檢測辦法和判斷：斷開輸出電機線，再次開機后觀察變頻器面

18、板顯示的輸入頻率，同時測量交流輸出端子?？赡茉蚴亲冾l器啟動參數(shù)設(shè)置或運行端子接線錯誤、也可能是逆變部分損壞或電動機沒有正確鏈接到變頻器。4,運行時“過電壓”保護，變頻器停止輸出檢測辦法和判斷：檢查電網(wǎng)電壓是否過高，或者是電機負載慣性太大并且加減速時間太短導致的制動問題，請參考8條。5,運行時“過電流”保護，變頻器停止輸出檢測辦法和判斷：電機堵轉(zhuǎn)或負載過大。可以檢查負載情況或適當調(diào)整變頻器參數(shù)。如無法奏效則說明逆變器部分出現(xiàn)老化或損壞。6,運行時“過熱”保護，變頻器停止輸出檢測辦法和判斷：視各品牌型號的變頻器配置不同，可能是環(huán)境溫度過高超過了變頻器允許限額，檢查散熱風機是否運轉(zhuǎn)或是電動機過熱導

19、致保護關(guān)閉。7,運行時“接地”保護，變頻器停止輸出檢測辦法和判斷：參考操作手冊，檢查變頻器及電機是否可靠接地，或者測量電機的絕緣度是否正常。8,制動問題（過電壓保護）檢測辦法和判斷：如果電機負載確實過大并需要在短時間內(nèi)停車，則需購買帶有制動單元的變頻器并配置相當功率的制動電阻。如果已經(jīng)配置了制動功能，則可能是制動電阻損壞或制動單元檢測失效。9,變頻器內(nèi)部發(fā)出腐臭般的異味檢測辦法和判斷：切勿開機，很可能是變頻器內(nèi)部主濾波電容有破損漏液現(xiàn)象。10,如判斷出變頻器部件損壞，則聯(lián)系供應(yīng)商或送交專業(yè)維修中心處理。變頻器故障分析目前人們所說的交流調(diào)速系統(tǒng)，主要指電子迫/變換器對交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變

20、頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為首選白不忘方案，現(xiàn)代變頻調(diào)速基本都采用16位或32位單片機作為控制核心，從而實現(xiàn)全數(shù)字化控制，調(diào)速性能與直流調(diào)速基本相近，但使用變頻器時，其維護工作要比直流復雜，一旦發(fā)生故障，企業(yè)的普通電氣人員就很難處理，這里就變頻器常見的故障分析一下故障產(chǎn)生的原因及處理方法。一、參數(shù)設(shè)置類故障常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會導致變頻器不能正常工作。1、參數(shù)設(shè)置常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運行的，但以面

21、板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進行：(1)確認電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。(2)變頻器采取的控制方式，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，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。(3)設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。(4)給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當然

22、對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關(guān)參數(shù)。2、參數(shù)設(shè)置類故障的處理一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運行，一般可根據(jù)說明書進行修改參數(shù)。如果以上不行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置，對于每一個公司的變頻器其參數(shù)恢復方式也不相同。二、過壓類故障變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電

23、，當電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護動作。因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。1、輸入交流電源過壓這種情況是指輸入電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日負載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時最好斷開電源，檢查、處理。2、發(fā)電類過電壓這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元，有兩起情況可以引起這一故障。(1)當變頻器拖動大慣性負載時，其減速時間設(shè)的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負載靠本身阻力減速比較慢，使負載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，因而變頻器支流直流回路電壓升高，超出保護值，出現(xiàn)故障，而紙機中經(jīng)常發(fā)生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動單元，或