变频器原理以及基本知识59435.doc

1、变 频 器 原 理 以 及 基 本 知 识1、 什 么 是 变 频 器 ？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 。2、 PWM 和 PAM 的 不 同 点 是 什 么 ？PWM 是 英 文 Pulse Width Modulation(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 Amplitude Modulation (脉 冲 幅

2、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 。3、 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 。4、 为 什 么 变 频 器 的 电 压 与 电 流 成 比 例

3、 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

4、、 泵 类 节 能 型 变 频 器 。5、 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 。6、 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

5、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 67 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 1.21.5 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

6、 负 载 起 动 。7、 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8、 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

7、 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9、 在 说 明 书 上 写 着 变 速 范 围 606Hz， 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

8、 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 0.53Hz.10、 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

9、 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 。11、 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 .12、 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

10、 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 ） 。13、 如 果 用 带 有 PG 的 电 机 ， 进 行 反 馈 后 速 度 精 度 能 提 高 吗 ？具 有 反 馈 功 能 的 变 频 器 ， 精 度 有 提 高 。 但 速 度 精 度 的 植 取 决 于 本 身 的

11、精 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

12、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 。16、 什 么 是 再 生 制

13、动 ？电 动 机 在 运 转 中 如 果 降 低 指 令 频 率 ， 则 电 动 机 变 为 异 步 发 电 机 状 态 运 行 ， 作 为 制 动 器 而 工 作 ， 这 就 叫 作 再 生 （ 电 气 ） 制 动 。17、 是 否 能 得 到 更 大 的 制 动 力 ？从 电 机 再 生 出 来 的 能 量 贮 积 在 变 频 器 的 滤 波 电 容 器 中 ， 由 于 电 容 器 的 容 量 和 耐 压 的 关 系 ， 通 用 变 频 器 的 再 生 制 动 力 约 为 额 定 转矩 的 10%20%。 如 采 用 选 用 件 制 动 单 元 ， 可 以 达 到 50%100%。18、

14、请 说 明 变 频 器 的 保 护 功 能 ?保 护 功 能 可 分 为 以 下 两 类 ：（ 1） 检 知 异 常 状 态 后 自 动 地 进 行 修 正 动 作 ， 如 过 电 流 失 速 防 止 ， 再 生 过 电 压 失 速 防 止 。（ 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 。19、 为 什 么 用 离 合 器 连 续 负 载 时 ， 变 频 器 的 保 护 功 能 就 动 作

15、 ？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 。20、 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

16、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 。21、 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 0.0150.5Hz.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

17、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 。22、 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

18、 ， 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 。23、 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 （ 67 倍 额 定 电 流） ， 由 于 变 频 器 切 断 过 电 流 ， 电 机 不 能 起 动 。24、 电 机 超 过 60Hz 运 转 时 应 注 意 什 么 问 题

19、？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

20、60Hz 以 上 运 转 时 要 与 厂 家 仔 细 商 讨 。25、 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 7080Hz 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 。26、 变 频 器 能 用 来 驱 动 单 相 电 机 吗 ？ 可 以 使 用 单 相 电 源 吗 ？基 本 上 不 能 用 。 对 于 调 速 器 开 关 起 动 式 的 单 相 电 机 ， 在

21、 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 。27、 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

22、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 。28、 为 什 么 不 能 在 660Hz 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

23、器 与 电 机 组 合 ， 或 采 用 专 用 电 机 。29、 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 。30、 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

24、 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 。31、 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 。32、 变 频 器 内 藏 有 冷 却

25、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33、 滤 波 电 容 器 为 消 耗 品 ， 那 么 怎 样 判 断 它

26、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 。34、 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

27、 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 。35、 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 ？设 基 准 速 度 为 50Hz,50Hz 以 上 为 恒 功 率 输 出 特 性 。 像 输 送 带 这 样 的 恒 转 矩 特 性 负 载 增 速 时 ， 容 量 需 要 增 大 为 80/501.6倍 。 电 机 容 量 也 像 变 频 器 一 样 增 大 编 辑 本 段 变 频

28、 器 的 故 障 原 因 及 预 防 措 施变 频 器 由 主 回 路 、 电 源 回 路 、 IPM 驱 动 及 保 护 回 路 、 冷 却 风 扇 等 几 部 分 组 成 。 其 结 构 多 为 单 元 化 或 模 块 化 形 式 。 由 于 使 用 方法 不 正 确 或 设 置 环 境 不 合 理 ， 将 容 易 造 成 变 频 器 误 操 作 及 发 生 故 障 ， 或 者 无 法 满 足 预 期 的 运 行 效 果 。 为 防 患 于 未 然 ， 事 先 对 故 障 原因 进 行 认 真 分 析 尤 为 重 要 。 1.1 主 回 路 常 见 故 障 分 析 主 回 路 主 要 由

29、三 相 或 单 相 整 流 桥 、 平 滑 电 容 器 、 滤 波 电 容 器 、 IPM 逆 变 桥 、 限 流 电 阻 、 接 触 器 等 元 件 组 成 。 其 中 许 多 常 见故 障 是 由 电 解 电 容 引 起 。 电 解 电 容 的 寿 命 主 要 由 加 在 其 两 端 的 直 流 电 压 和 内 部 温 度 所 决 定 ， 在 回 路 设 计 时 已 经 选 定 了 电 容 器 的 型 号， 所 以 内 部 的 温 度 对 电 解 电 容 器 的 寿 命 起 决 定 作 用 。 电 解 电 容 器 会 直 接 影 响 到 变 频 器 的 使 用 寿 命 ， 一 般 温 度

30、每 上 升 10 ， 寿命 减 半 。 因 此 一 方 面 在 安 装 时 要 考 虑 适 当 的 环 境 温 度 ， 另 一 方 面 可 以 采 取 措 施 减 少 脉 动 电 流 。 采 用 改 善 功 率 因 数 的 交 流 或 直 流电 抗 器 可 以 减 少 脉 动 电 流 ， 从 而 延 长 电 解 电 容 器 的 寿 命 。 在 电 容 器 维 护 时 ， 通 常 以 比 较 容 易 测 量 的 静 电 容 量 来 判 断 电 解 电 容 器 的 劣 化 情 况 ， 当 静 电 容 量 低 于 额 定 值 的 80%， 绝 缘 阻抗 在 5 M 以 下 时 ， 应 考 虑 更 换

31、 电 解 电 容 器 。 1.2 主 回 路 典 型 故 障 分 析 故 障 现 象 ： 变 频 器 在 加 速 、 减 速 或 正 常 运 行 时 出 现 过 电 流 跳 闸 。 首 先 应 区 分 是 由 于 负 载 原 因 ， 还 是 变 频 器 的 原 因 引 起 的 。 如 果 是 变 频 器 的 故 障 ， 可 通 过 历 史 记 录 查 询 在 跳 闸 时 的 电 流 ， 超 过 了变 频 器 的 额 定 电 流 或 电 子 热 继 电 器 的 设 定 值 ， 而 三 相 电 压 和 电 流 是 平 衡 的 ， 则 应 考 虑 是 否 有 过 载 或 突 变 ， 如 电 机 堵

32、转 等 。 在 负 载 惯性 较 大 时 ， 可 适 当 延 长 加 速 时 间 ， 此 过 程 对 变 频 器 本 身 并 无 损 坏 。 若 跳 闸 时 的 电 流 ， 在 变 频 器 的 额 定 电 流 或 在 电 子 热 继 电 器 的 设 定范 围 内 ， 可 判 断 是 IPM 模 块 或 相 关 部 分 发 生 故 障 。 首 先 可 以 通 过 测 量 变 频 器 的 主 回 路 输 出 端 子 U、 V、 W， 分 别 与 直 流 侧 的 P、 N 端 子 之 间 的 正 反 向 电 阻 ， 来 判 断 IPM 模 块 是 否 损 坏 。 如 模 块 未 损 坏 ， 则 是

33、驱 动 电 路 出 了 故 障 。 如 果 减 速 时 IPM 模 块 过 流 或变 频 器 对 地 短 路 跳 闸 ， 一 般 是 逆 变 器 的 上 半 桥 的 模 块 或 其 驱 动 电 路 故 障 ； 而 加 速 时 IPM 模 块 过 流 ， 则 是 下 半 桥 的 模 块 或 其 驱 动电 路 部 分 故 障 ， 发 生 这 些 故 障 的 原 因 ， 多 是 由 于 外 部 灰 尘 进 入 变 频 器 内 部 或 环 境 潮 湿 引 起 。 1.3 控 制 回 路 故 障 分 析 控 制 回 路 影 响 变 频 器 寿 命 的 是 电 源 部 分 ， 是 平 滑 电 容 器 和

34、IPM 电 路 板 中 的 缓 冲 电 容 器 ， 其 原 理 与 前 述 相 同 ， 但 这 里 的 电 容 器中 通 过 的 脉 动 电 流 ， 是 基 本 不 受 主 回 路 负 载 影 响 的 定 值 ， 故 其 寿 命 主 要 由 温 度 和 通 电 时 间 决 定 。 由 于 电 容 器 都 焊 接 在 电 路 板 上 ， 通过 测 量 静 电 容 量 来 判 断 劣 化 情 况 比 较 困 难 ， 一 般 根 据 电 容 器 环 境 温 度 以 及 使 用 时 间 ， 来 推 算 是 否 接 近 其 使 用 寿 命 。 电 源 电 路 板 给 控 制 回 路 、 IPM 驱 动

35、电 路 和 表 面 操 作 显 示 板 以 及 风 扇 等 提 供 电 源 ， 这 些 电 源 一 般 都 是 从 主 电 路 输 出 的 直 流 电 压， 通 过 开 关 电 源 再 分 别 整 流 而 得 到 的 。 因 此 ， 某 一 路 电 源 短 路 ， 除 了 本 路 的 整 流 电 路 受 损 外 ， 还 可 能 影 响 其 他 部 分 的 电 源 ， 如 由 于误 操 作 而 使 控 制 电 源 与 公 共 接 地 短 接 ， 致 使 电 源 电 路 板 上 开 关 电 源 部 分 损 坏 ， 风 扇 电 源 的 短 路 导 致 其 他 电 源 断 电 等 。 一 般 通 过

36、观 察电 源 电 路 板 就 比 较 容 易 发 现 。 逻 辑 控 制 电 路 板 是 变 频 器 的 核 心 ， 它 集 中 了 CPU、 MPU、 RAM、 EEPROM 等 大 规 模 集 成 电 路 ， 具 有 很 高 的 可 靠 性 ， 本 身出 现 故 障 的 概 率 很 小 ， 但 有 时 会 因 开 机 而 使 全 部 控 制 端 子 同 时 闭 合 ， 导 致 变 频 器 出 现 EEPROM 故 障 ， 这 只 要 对 EEPROM 重新 复 位 就 可 以 了 。 IPM 电 路 板 包 含 驱 动 和 缓 冲 电 路 ， 以 及 过 电 压 、 缺 相 等 保 护 电

37、 路 。 从 逻 辑 控 制 板 来 的 PWM 信 号 ， 通 过 光 耦 合 将 电 压 驱 动信 号 输 入 IPM 模 块 ， 因 而 在 检 测 模 快 的 同 时 ， 还 应 测 量 IPM 模 块 上 的 光 耦 。 1.4 冷 却 系 统 冷 却 系 统 主 要 包 括 散 热 片 和 冷 却 风 扇 。 其 中 冷 却 风 扇 寿 命 较 短 ， 临 近 使 用 寿 命 时 ， 风 扇 产 生 震 动 ， 噪 声 增 大 最 后 停 转 ， 变 频 器出 现 IPM 过 热 跳 闸 。 冷 却 风 扇 的 寿 命 受 限 于 轴 承 ， 大 约 为 10000 35000 h

38、。 当 变 频 器 连 续 运 转 时 ， 需 要 2 3 年 更 换 一 次 风扇 或 轴 承 。 为 了 延 长 风 扇 的 寿 命 ， 一 些 产 品 的 风 扇 只 在 变 频 器 运 转 时 而 不 是 电 源 开 启 时 运 行 。 1.5 外 部 的 电 磁 感 应 干 扰 如 果 变 频 器 周 围 存 在 干 扰 源 ， 它 们 将 通 过 辐 射 或 电 源 线 侵 入 变 频 器 的 内 部 ， 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 。 减 少 噪 声 干 扰 的 具 体 方 法 有 ：

39、变 频 器 周 围 所 有 继 电 器 、 接 触 器 的 控 制 线 圈 上 ， 加 装 防 止 冲 击 电 压 的 吸 收 装置 ， 如 RC 浪 涌 吸 收 器 ， 其 接 线 不 能 超 过 20 cm； 尽 量 缩 短 控 制 回 路 的 配 线 距 离 ， 并 使 其 与 主 回 路 分 离 ； 变 频 器 控 制 回 路 配 线 绞合 节 距 离 应 在 15 mm 以 上 ， 与 主 回 路 保 持 10 cm 以 上 的 间 距 ； 变 频 器 距 离 电 动 机 很 远 时 （ 超 过 100 m） ， 这 时 一 方 面 可 加 大导 线 截 面 面 积 ， 保 证 线

40、路 压 降 在 2%以 内 ， 同 时 应 加 装 变 频 器 输 出 电 抗 器 ， 用 来 补 偿 因 长 距 离 导 线 产 生 的 分 布 电 容 的 充 电 电 流 。 变频 器 接 地 端 子 应 按 规 定 进 行 接 地 ， 必 须 在 专 用 接 地 点 可 靠 接 地 ， 不 能 同 电 焊 、 动 力 接 地 混 用 ； 变 频 器 输 入 端 安 装 无 线 电 噪 声 滤 波 器， 减 少 输 入 高 次 谐 波 ， 从 而 可 降 低 从 电 源 线 到 电 子 设 备 的 噪 声 影 响 ； 同 时 在 变 频 器 的 输 出 端 也 安 装 无 线 电 噪 声

41、滤 波 器 ， 以 降 低 其 输出 端 的 线 路 噪 声 。 1.6 安 装 环 境 变 频 器 属 于 电 子 器 件 装 置 ， 对 安 装 环 境 要 求 比 较 严 格 ， 在 其 说 明 书 中 有 详 细 安 装 使 用 环 境 的 要 求 。 在 特 殊 情 况 下 ， 若 确 实 无 法满 足 这 些 要 求 ， 必 须 尽 量 采 用 相 应 抑 制 措 施 ： 振 动 是 对 电 子 器 件 造 成 机 械 损 伤 的 主 要 原 因 ， 对 于 振 动 冲 击 较 大 的 场 合 ， 应 采 用 橡 胶等 避 振 措 施 ； 潮 湿 、 腐 蚀 性 气 体 及 尘 埃

42、 等 将 造 成 电 子 器 件 锈 蚀 、 接 触 不 良 、 绝 缘 降 低 而 形 成 短 路 ， 作 为 防 范 措 施 ， 应 对 控 制 板 进 行防 腐 防 尘 处 理 ， 并 采 用 封 闭 式 结 构 ； 温 度 是 影 响 电 子 器 件 寿 命 及 可 靠 性 的 重 要 因 素 ， 特 别 是 半 导 体 器 件 ， 应 根 据 装 置 要 求 的 环 境 条件 安 装 空 调 或 避 免 日 光 直 射 。 除 上 述 几 点 外 ， 定 期 检 查 变 频 器 的 空 气 滤 清 器 及 冷 却 风 扇 也 是 非 常 必 要 的 。 对 于 特 殊 的 高 寒 场

43、 合 ， 为 防 止 微 处 理 器 因 温 度 过 低不 能 正 常 工 作 ， 应 采 取 设 置 空 气 加 热 器 等 必 要 措 施 。 1.7 电 源 异 常 电 源 异 常 大 致 分 以 下 3 种 ， 即 缺 相 、 低 电 压 、 停 电 ， 有 时 也 出 现 它 们 的 混 合 形 式 。 这 些 异 常 现 象 的 主 要 原 因 ， 多 半 是 输 电 线路 因 风 、 雪 、 雷 击 造 成 的 ， 有 时 也 因 为 同 一 供 电 系 统 内 出 现 对 地 短 路 及 相 间 短 路 。 而 雷 击 因 地 域 和 季 节 有 很 大 差 异 。 除 电 压

44、 波 动 外， 有 些 电 网 或 自 行 发 电 的 单 位 ， 也 会 出 现 频 率 波 动 ， 并 且 这 些 现 象 有 时 在 短 时 间 内 重 复 出 现 ， 为 保 证 设 备 的 正 常 运 行 ， 对 变 频 器 供电 电 源 也 提 出 相 应 要 求 。 如 果 附 近 有 直 接 启 动 的 电 动 机 和 电 磁 炉 等 设 备 ， 为 防 止 这 些 设 备 投 入 时 造 成 的 电 压 降 低 ， 其 电 源 应 和 变 频 器 的 电 源 分 离 ， 减小 相 互 影 响 。 对 于 要 求 瞬 时 停 电 后 仍 能 继 续 运 行 的 设 备 ， 除

45、选 择 合 适 价 格 的 变 频 器 外 ， 还 应 预 先 考 虑 电 机 负 载 的 降 速 比 例 。 当 变 频 器 和 外 部控 制 回 路 都 采 用 瞬 间 停 电 补 偿 方 式 时 ， 失 压 回 复 后 ， 通 过 测 速 电 机 测 速 来 防 止 在 加 速 中 的 过 电 流 。 对 于 要 求 必 须 连 续 运 行 的 设 备 ， 应 对 变 频 器 加 装 自 动 切 换 的 不 停 电 电 源 装 置 。 像 带 有 二 极 管 输 入 及 使 用 单 相 控 制 电 源 的 变 频 器， 虽 然 在 缺 相 状 态 ， 但 也 能 继 续 工 作 ， 但

46、整 流 器 中 个 别 器 件 电 流 过 大 ， 及 电 容 器 的 脉 冲 电 流 过 大 ， 若 长 期 运 行 将 对 变 频 器 的 寿 命 及可 靠 性 造 成 不 良 影 响 ， 应 及 早 检 查 处 理 。 1.8 雷 击 、 感 应 雷 电 雷 击 或 感 应 雷 击 形 成 的 冲 击 电 压 ， 有 时 也 会 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 ， 短 路 开 闭 会 产 生较 高 的 冲 击 电 压 。 为 防 止 因 冲 击 电 压 造 成 过 电 压 损 坏 ， 通 常 需 要 在 变

47、频 器 的 输 入 端 加 压 敏 电 阻 等 吸 收 器 件 。 真 空 断 路 器 应 增 加RC 浪 涌 吸 收 器 。 若 变 压 器 一 次 侧 有 真 空 断 路 器 ， 应 在 控 制 时 序 上 ， 保 证 真 空 断 路 器 动 作 前 先 将 变 频 器 断 开 。 2 变 频 器 本 身 的 故 障 自 诊 断 及 预 防 功 能 老 型 号 的 晶 体 管 变 频 器 主 要 有 以 下 缺 点 ： 容 易 跳 闸 、 不 容 易 再 启 动 、 过 负 载 能 力 低 。 由 于 IGBT 及 CPU 的 迅 速 发 展 ， 变 频器 内 部 增 加 了 完 善 的

48、自 诊 断 及 故 障 防 范 功 能 ， 大 幅 度 提 高 了 变 频 器 的 可 靠 性 。 如 果 使 用 矢 量 控 制 变 频 器 中 的 “全 领 域 自 动 转 矩 补 偿 功 能 ”， 其 中 的 “启 动 转 矩 不 足 ”、 “环 境 条 件 变 化 造 成 出 力 下 降 ”等 故 障 原因 ， 将 得 到 很 好 的 克 服 。 该 功 能 是 利 用 变 频 器 内 部 的 微 型 计 算 机 的 高 速 运 算 ， 计 算 出 当 前 时 刻 所 需 要 的 转 矩 ， 迅 速 对 输 出 电 压 进 行修 正 和 补 偿 ， 以 抵 消 因 外 部 条 件 变

49、化 而 造 成 的 变 频 器 输 出 转 矩 变 化 。 此 外 ， 由 于 变 频 器 的 软 件 开 发 更 加 完 善 ， 可 以 预 先 在 变 频 器 的 内 部 设 置 各 种 故 障 防 止 措 施 ， 并 使 故 障 化 解 后 ， 仍 能 保 持 继 续 运行 ， 例 如 ： 对 自 由 停 车 过 程 中 的 电 机 进 行 再 启 动 ； 对 内 部 故 障 自 动 复 位 并 保 持 连 续 运 行 ； 负 载 转 矩 过 大 时 ， 能 自 动 调 整 运 行 曲 线 ，能 够 对 机 械 系 统 的 异 常 转 矩 进 行 检 测 。 造 成 变 频 器 故 障 的 原 因 是 多 方 面 的 ， 只 有 在 实 践 中 ， 不 断 摸 索 总 结 ， 才 能 及 时 消 除 各 种 各 样 的 故 障 。 编 辑 本 段 变 频 器 的 构 成变 频 器 主 要 是 由 主 电 路 、 控 制 电 路 组 成 。主 电 路 是 给 异 步 电 动 机 提 供 调 压 调 频 电 源 的 电 力 变 换 部 分 ， 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