变频器日常维护过程中经常遇到各种各样的问题如外围线路问题参数设定不良或机械故障。如果是变频器出现故障,如何去判断是哪一部分问题,在这里介绍两种测试方法:
一、静态测试
1、测试整流电路
找到变频器内部直流的P端和N端,将调到电阻X10档,红表棒接到P,黑表棒分别依到R、S、T,应该有大约几十欧的阻值,且基本平衡。相反将黑表棒接到P端,红表棒依次接到R、S、T,有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端,重复以上步骤,都应得到相同结果。如果有以下结果,可以判定电路已出现异常,A.阻值三相不平衡,可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时,电阻无穷大,可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。
2、测试逆变电路
将红表棒接到P端黑表棒分别接U、V、W上,应该有几十欧的阻值,且各相阻值基本相同,反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端,重复以上步骤应得到相同结果否则可确定逆变模块故障
二、动态测试
在静态测试结果正常以后,才可进行动态测试,即上电试机。在上电前后必须注意以下几点:
1、上电之前,须确认输入电压是否有误,将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机(炸、压敏电阻、模块等)。
2、检查变频器各接插口是否已正确连接,是否有镙丝松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。
3、上电后检测故障显示内容并初步断定故障及原因。
4、如未显示故障首先检查参数是否有异常并将参数复归后进行空载(不接电机)情况下启动变频器并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况则模块或驱动板等有故障
5、在输出电压正常(无缺相、三相平衡)的情况下,带载测试。测试时,可以是满负载测试。
1、空调负载类:
写字楼、商场和一些超市、厂房都有中央空调,在夏季的用电高峰,空调的用电量很大。在炎热天气,北京、上海、深圳空调的用电量均占峰电40%以上。因而用变频装置,拖动空调系统的冷冻泵、冷水泵、风机是一项非常好的节电技术。目前,全国出现不少专做空调节电的公司,其中主要技术是变频调速节电。
2、破碎机类负载:
冶金矿山、建材应用不少破碎机、球磨机,该类负载采用变频后效果显着。
3、大型窑炉煅烧炉类负载:
冶金、建材、烧碱等大型工业转窑(转炉)以前大部分采用直流、整流子电机、滑差电机、串级调速或中频机组调速。由于这些调速方式或有滑环或效率低,近年来,不少单位采用变频控制,效果极好。
4、压缩机类负载:
压缩机也属于应用广泛类负载。低压的压缩机在各工业部门都普遍应用,高压大容量压缩机在钢铁(如制氧机)、矿山、化肥、乙烯都有较多应用。采用变频调速,均带来启动电流小、节电、优化设备使用寿命等优点。
5、轧机类负载:
在冶金行业,过去大型轧机多用交-交,近年来采用交-直-交变频器,轧机交流化已是一种趋势,尤其在轻负载轧机,如宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧机组采用通用变频器,满足低频带载启动,机架间同步运行,恒张力控制,操作简单可靠。
6、卷扬机类负载:
卷扬机类负载采用变频调速,稳定、可靠。铁厂的高炉卷扬设备是主要的炼铁原料输送设备。它要求启、制动平稳,加减速均匀,可靠性高。原多采用串级、直流或转子串电阻调速方式,效率低、可靠性差。用交流变频器替代上述调速方式,可以取得理想的效果。
7、转炉类负载:
转炉类负载,用交流变频替代直流机组简单可靠,运行稳定。
8、辊道类负载:
辊道类负载,多在钢铁冶金行业,采用交流电机变频控制,可提高设备可靠性和稳定性。
9、泵类负载:
泵类负载,量大面广,包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等,有低压中小容量泵,也有高压大容量泵。许多自来水公司的水泵、化工和化肥行业的化工泵、往复泵、有色金属等行业的泥浆泵等采用变频调速,均产生非常好的效果。
10、吊车、翻斗车类负载:
吊车、翻斗车等负载转矩大且要求平稳,正反频繁且要求可靠。变频装置控制吊车、翻斗车可满足这些要求。
11、拉丝机类负载:
生产钢丝的拉丝机,要求高速、连续化生产。钢丝强度为200Kg/mm2,调速系统要求精度高、稳定度高且要求同步。
12、运送车类负载:
煤矿的原煤装运车或钢厂的钢水运送车等采用变频技术效果很好。起停快速,过载能力强,正反转灵活,达到煤面平整、重量正确(不多装或少装),基本上不需要人工操作,提高了原煤生产效率,节约了电能。
13、高架游览车类负载:
由于电梯是载人工具,要求拖动系统高度可靠,又要频繁的加减速和正反转,电梯动态特性和可靠性的提高,边增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多,近几年逐渐转为交流电机变频调速,无论日本还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯等均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行了变频改造。
14、给料机类负载:
冶金、、煤炭、化工等行业,给料机众多,无论圆盘给料机还是振动给料机,采用变频调速效果均非常显着。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机,原为滑差调速,低频转矩小,故障多,经常卡转。采用变频调速后,由于是异步机,可靠性高、节电,更重要的是和温度变送器闭环保证了输送物料的准确,不至于使氧化剂输送过量超温而造成事故,保证了生产的有序性。
15、堆取料机类负载:
堆取料机是煤场、码头、矿山物料堆取的主要设备,主要功能是堆料和取料。实现自动堆料和半自动取料,提高了设备可靠性,设备运行平稳,无冲击和摇动现象,取料过程按1/cosφ规律回转调速,提高了斗轮回转取料效率和皮带运煤的均匀度,很受工人欢迎。
16、风机类负载:
风机类负载,是量大面广设备,钢厂、电厂、有色、矿山、化工、纺织、化纤、水泥、造纸等行业应用较多。多数采用调节挡板开度开调节风量,浪费大量电能,采用变频调速,即可节电又减少机械磨损,延长设备寿命。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变 交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。它是一种控制交流电机运转的控制器,它把固定频率的交流电源变成频率电压可调的交流电源,从而控制电机的转速。
变频调整系统的原理框图
由处理器,按V/F恒定原则,产生PWM控制信号,令IGBT8了逆变模块逬行功率放大后输出,电路中还有电流检测等单元,组成保护。在开环变频调速系统中,速度指令可通过电位器,模拟电压等形式输入给DSP;将速度指令转换为频率,幅值,可变的电机定子电压与电流,以控制电机的转速。
1.频率给定
在使用一台变频器的时候,目的是通过改变变频器的输出频率。如何调节变频器的输出频率呢?关键是向变频器提供改变频率的命令信号,这个信号,就称为"频率给定信号"。所谓频率给定方式,就是调节变频器输出频率的具体方法,变频器常见的频率给定方式主要有操作器键盘给定,接点信号给定,模拟信号给定,脉冲信号给定和通信方式给定等。这些频率给定方式各有特点,必须按照实际的需要进行选择设置,同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。
2.V/F控制
在逬行电动机调速时,通常要考虑的一个重要因素是保持电动机中每极磁通量为额定值如果磁通量太小,则电动机的出力不够;如果过分增大磁通量,又会使铁心饱和,过大的励磁电流会使绕组过热,从而损坏电动机。V/F控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使V/F为常数,这样可使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩,功率,功率因数不下降。
3.PWM调制
变频器的调制方式为PWM。
PWM调制是保持整流得到的直流,电压幅值不变的条件下,以一定的规律,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。PWM是一种调制方式来控制逆变模块的通断。
4.功率放大
目前功率放大的开关器件主要采用大功率晶体管IGBT,功率器件从整体上可以分为不可控器件,半可控器件和全可控器件。不可控器件导通和关断无法通过控制信号进行控制,完全由其在电路中所承受的电流,电压情况决定,属于自然导通和自然关断,包括功率二极管;半可控器件指能用控制信号控制导通J旦不能控制关断,关断只能由其在主电路中承受的电压,电流情况决定,属于自然关断,包括晶闸管和由其派生出来的可控双向晶闸管。全可控器件指能使用控制信号控制其导通和关断的器件,包括功率三极管,功率场效应管,可关断晶闸管,绝缘栅双极三极管,静电感应晶体管。静电感应晶闸管等等。
全可控器件从控制形式上还可以分为电流控制型和电压控制型两大类。属于电流控制型的有GTR(功率三极管),SCR(可控晶闸管),TRIAC(可控双向晶闸管),GTO(可关断晶体管)等;属于电压控制型的有功率MOSFET,IGBT,MCT和SIT。
5.电流检测
变频器电流信号可以用于电机的转矩和电流控制,以及过流保护。其检测方法主要有直接串联取样电阻法霍尔传感器法。直接串联取样电阻法,简单可靠不失真速度快,但是有损耗,不隔离,只适用于小电流且不需要隔离的情况,多用于小容量变频器中。霍尔传感器法具有精度高,线性好,频带款,相应快,过载能力强和不损失测量电路能量等优点。
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