变频器基础知识

1、变频器基础培训,培训提纲,二、变频器的结构形式,一、变频器的基本原理,一变频器的基本原理,1步电动机的调速原理,异步电机的轴转速为： n=60f1(1- S)/p f1 -定子频率 S -异步电动机转差率 p -磁极对数 可见，改变电动机定子侧供电电源频率，即可改变其同步转速，实现级调速的目的。 异步电机调速时，希望尽量保持主磁通m不变： 1）磁通太弱，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电机负载能力下降。 2）磁通太强，则铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制了定子电流流的负载分量，电机负载能力下降。,主磁通也即气隙磁通是由定子、转子合成磁势产生的，保持磁通恒定的方法： 三相异步电

2、动机定子每相电动势的有效值为： E1=4.44 f1N1 m m一定子相绕组有效砸数 m每极磁通量Wb 可见，m是由E和F共同决定的，对E和F进行适当的控制，就可以使m保持最值不变.,2交流电动机弱磁调速的概念,由上节分析可知，基频（电机额定频率）以下调速时，为保证电机负载能力，应尽量保持主磁通m不变，这就要求在降低供电电源频率f的同时，也应降低感应电动势E，使E/F等于常数，这种恒磁通控制属于恒转矩控制方式。 由于感应电动势均力敌E1难于检测和直接控制，且当E和F值较高时，定子漏阻抗压降相对较小，可近似认为E/fv/f。因此，按恒定比例控制v/f，即可以达到恒磁通目的。,1）基频以下的恒磁通

3、变频调速,2）基频以上的弱磁调速,由于v受电机额定电压限制不能继续升高， 只能通过减小来获得基频以上的调速特性，这 种定子电压不变，而减小m的调速区段称为 弱磁调速，也叫恒功率调速。 此时随着速度的不断升高，电机输出 转矩是在逐渐减小的。,3)特性曲线,3V/f、矢量控制调速原理,1）V/f控制基本实现方法,PWM脉冲宽度调制方法（Pulse width Modulation） 利用参考电压U与载频三角波U互相比较，来决 定主功率器件的导通时间，实现调压。脉冲宽度调制 是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制 ，达到调节输出脉冲度的一种方法。,2) V/f控制方式的缺点,在低频时，由于V

4、较小，定子阻抗压降的分量比较显著，不在能忽略。 当转矩增大到最大值以后，特性就向下弯了。 最大转矩随着f的降低而减少。尽管可以采取低频补偿措施，但通常认为V/F控制的下限频率应不小于0.3HZ.,3)矢量控制,由于V/F控制是基于异步电动机的静态数学模型，因此，其动态指标不高，对于轧钢、造纸等行业，还需要高品质动态指标的控制方式。 矢量控制是根据交流电动机的动态数字模型，利用坐标变换手段，将电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，通过对一次定子电流的大小、频率及相位进行适当的控制，可实现矢量分解及控制。,4）IGBT功率器件的迅速发展,IGBT由于其开关损耗低，可使载波频率大幅度提高到

5、20K左右。 使电机电流更趋于正弦波，大大减小转矩脉动和电机内部因脉动而造成的损耗。 IGBT为压控器件，门极触发功率很小，使驱动回路简单及体积小。 由于开关频率高，di/dt、dv/dt、通态电阻、阻断电流（漏电流）等内部参数差异小，容易实现并联扩容。,5）四种控制模式的特点,变频器外接线电路,二变频器的结构形式,1一般变频器的基本构成与功能,给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分，称为主回路。 a.整流器 把工频电源变换为直流电源,电功率的传送不可逆.,1）主回路,b.滤波器 在整流器整流后的直流电压中,含有脉动电压,此外,逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动.为了抑制这些电压波动

6、采用直流电机器和电容器吸收脉动电压(电流). c.逆变器 逆变器的作用是在所确定的时间里有规则地使六个功率开关器件导通、关断,从而将直流功率变换为所需电压和频率的交流输出功率.,d.制动单元 异步电机在再生制动区域运行时,再生能量首先储存于储能电力电容器中,使直流电压升高.对起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大,并且需要快速制动,必须用可逆变流器把再生能量反馈到电网侧,这样节能效果更好,或设置制动单元,把多余再生功率消耗掉,以免直流回路电压的上升超过限值。,2)控制回路,a运算回路 将外部的转速、转矩等指令同检测回路的电流、电压信号进 行比较运算，决定变频器的输出电压、频率。

7、b. 电压/电流检测回路 检测主回路电压、电流等。,c. 驱动回路 驱动主回路功率开关器件,使之导通、关断。 d. 转速检测回路 检测速度信号送入运算回路。,3）保护回路,保护回路可分为变频器保护和异步电机的保护 a、 变频器的保护 （1）时过电流保护 由于变频器负载侧短路等原因，流过变频器元件的电流达到异常值时，立即停止工作。 （2）过载保护 变频器电流超过一定值，且连继流通超过规定时间，停止工作。,（3）再生过电压保护 采用变频器使电机快速减速时，由于再生功率引起直流电路电压升高超过允许值时，停止运行。 （4） 瞬时掉电保护 （5）对地过电流保护 （6）冷却风机异常,（1）过载保护 （2）

8、超速保护 变频器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停器运行。,b.异步电机的保护,2安川变频器结构形式,1） 整流器：AC-DC二极管整流UO=Ed 2） 充电限流电阻R：抑制di/dt 3） 旁路接触器MC：线圈控制过程，电压检测方 式80Edn 4） 滤波电容C：滤波、储能、抑制电压突变（瞬停保护） 5） F快速熔断器：保护IGBT以防才障进一步扩展。,6）AC、CT1、DC、CT2：电流互感器，因DC中电流含有较高谐波分量，AC电流是变频F变化，且不是规范的50HZ正弦波，因此备件定货时，一定采用同类产品。 7） 主功率器件IGBT：检查方法，器件更换时，型号、导热胶、三菱（C

9、M）、东芝、富士电压等级（CM400HA-24G。CM300HA-12G） 8） 浪涌尖峰噪声吸收模块（R、C、D）开关速度过快（频率过高）,9） 充电指示灯：DC27V以上 10） 冷却风机检测、温度检测、MC辅助触点检测。 11） PG及PG卡：600P/RA相、B相脉冲。 12） 驱动板，供电电源由UPN提供并向主控板手持编程器提供门极驱动板与主回路相关联，因此易损坏。 13） 通讯卡（P-2161/F）安全、可靠、速度快。 14） 制动单元及制动电阻。制动单元电压跳线器设置考虑，制动电阻温升阻 15） 手持全数字编程器,3、维修注意事项,1） 所有维修工作必须在输入侧空开OFF，且充电

10、指示灯灭后进行。 2） IGBT门极开路条件下，不允许主回路通电。 3） 所有电解电容（包括主控板、驱动板）、冷却风机，应按照使用说明书 4） 由于INV载波频率高，空间电场强，应定期对主控板、驱动板除尘。,5） RTG行走震动大，应定期紧固螺丝。 6） 在空载条件下，对5档速度下的电流、电压、频率，在加速、恒速、减速制动时进行记录。定期检查，维修后进行比较，若偏差20则应查找原因或同YE联系。 参数监测可用手操器或机上表头。,4、参数设置说明,A 环境参数 A1-00语言选择（日、英、法、德） A1-01访问等级 A1-02控制方式（V/F、矢量） A1-03初始化,B1-01（0-4）频率

11、指令输入方法 0、 数字操作器 1、 模拟量端子 2、 MEMOBUS传送（SI-K2）与GEPLC以及其他厂家PLC 3、 选择卡（CP-216） 4、 MEMOBUS传送,B1参数,B1-02 运行指令输入方法选择 0、数字操作器 1、模拟量端子 2、MEMOBUS传送（SI-K2） 3、选择卡 4、MEMOBUS传送 B1-03 停止方式选择 0、 减速停车 1、 自由滑车 2、 DC制动 3、 带计时器停车 B1-04 反转选择 0、 可以反转 1、 不能反转,C1-01加速时间1 C1-02减速时间1 C1-03加速时间2 C1-04减速时间2 C1-05加速时间3 C1-06减速时

12、间3 C1-07加速时间4 C1-08减速时间4 C1-09快速停车时间 C1-10加减速时间单位,C1调整参数,C6-01C6-03:载波频率上/下限 C6-01:载波频率上限 C6-02:载波频率下限 C6-03:载波增益,C6调整参数,D1-01d1-08:速度选择 D1-01指令1 D1-02指令2 D1-03指令3 D1-04指令4 D1-05指令5 D1-06指令6 D1-07指令7 D1-08指令8 D1-09点动频率 D2-01D2-02：速度限 D2-01上限 D2-02下限,D.指令参数,E1-01E1-13：电机额定参安数 E1-01 input voltage E1-0

13、2 motor selection E1-03 V/F selection E1-04 max frequency E1-05 max voltage E1-06 base requence E1-07 mid frequency A E1-08 mid voltage A E1-09 min frequency E1-10 min voltage E1-11 mid frequency B E1-12 mid voltage E1-13 base voltage,E1电机参数,E2-01 motor rated current E2-02 motor rated slip E2-03 mot

14、or no-load curent E2-04 number lf motor poles E2-05 motor line-to-line resistance E2-06 motor leak inductance E2-07 motor iron-core saturation coefficient 1 E2-08 motor iron-core saturation coefficient 2 E2-09 motor mechanical loss E2-10 motor iron-core loss,E2-01E2-10电机动态参数,F任选功能参数,F1-01F1-14 PG F1

15、-01 PG constant F1-02 operation selection at PG open circuit(0-3) 0、减速停止 1、自由滑行停止 2、非常停止 3、继续运行 F1-03 operation selection at over speed 0、减速停止 1、自由滑行停止 2、非常停止 3、继续运行,F1-04 operation selection at deviation 0、减速停止 1、自由滑行停止 2、非常停止 3、继续运行 F1-05 PG rotation 0、电机正转时A相超前 1、电机正转时B相超前 F1-06 PG division rate

16、F1-07 integral value during accel/decel enable/disable 0、无效 1、有效,F1-08 over speed detection lever F1-09 over speed detection delay time F1-10 excessive speed deviation detection lever F1-11 excessive speed deviation detection delay time F1-14 PG open-cir-detection time,H.多功能端子定义参数,H1-01H1-06(3-8端子)

17、设定范围0-77 H2-01H2-03(设定范围0-37) H2-01(9-10端子) H2-02(25-27端子) H2-03(26-27端子) H3-01H3-12模拟量输入端子定义,L.保护参数,L1-01L1-02过载保护 L1-01motor protection selection(0-1) 0、电子热保护无效 1、电子热保护有效 L2-01L2-06瞬间掉电保护过载保护 L6-01L6-06过转矩检测 L7-01L7-04转矩限制,U1.实际信号监视参数,U1-01U1-38状态监视 U1-01频率指令 U1-02输出频率 U1-03输出电流 U1-04控制方式 U1-05电机速

18、度 U1-06输出电压指令 U1-07主回路直流电压,U2-01U2-14故障监视,U2-01现在发生的故障 U2-02过去故障 U2-03故障时频率指令 U2-04故障时输出频率 U2-05故障时的输出电流 U2-06故障时的电机速度 U2-07故障时输出电压指令 U2-08故障时主回路直流电压 U2-09故障时输出功率 U2-10故障时力矩指令 U2-11故障时输入端子运行状态 U2-12故障时输出端子状态 U2-13故障时运行状态 U2-14故障时累计运行时间,U3-01U3-08故障记录,U3-01前一次故障内容 U3-02前二次故障内容 U3-03前三次故障内容 U3-04前四次故障

19、内容 U3-05前一次故障发生到现在累计时间 U3-06前二次故障发生到现在累计时间 U3-07前三次故障发生到现在累计时间 U3-08前四次故障发生到现在累计时间,5、故障分析及处理,AFault(故障),OC(over current)短路、接地、加/减速时间过短motor 容量过大 GF(ground fault)INV输出接地、电机坏 PUF(fuse open)快熔断 SC(short circuit)INV输出断路、MOTOR接地 UV1(DC bus under voltage)掉电、输入缺相、松动、 电压波动过大 UV2（control power fault）控制电源掉电FP（input p