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变频器选型的注意事项 变频器如何做好保养

时间:2020-06-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
【导读】在由于选型不当或者疏忽而导致使用时出现故障的现象在行业时有发生。那么如何避免故障的出现,就需要对变频器的选型有一定的了解。下面随着小编来了解下变频器选型



    在由于选型不当或者疏忽而导致使用时出现故障的现象在行业时有发生。那么如何避免故障的出现,就需要对变频器的选型有一定的了解。下面随着小编来了解下变频器选型的注意事项吧。

    (1)根据负载特性选择变频器,如负载为恒转矩负载需选择siemensMMV/MDV变频器,如负载为风机、泵类负载应选择siemensECO变频器。

    (2)选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波,会造成的功率因数和效率都会变坏。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流增加10%而温升增加约20%。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这中情况,适当留有裕量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。

    (3)变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

    (4)当变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。

    (5)对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。

    (6)使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小,高次谐波亦增加输出电流值。因此,选择用于高速电动机的变频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。

    (7)变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。

    (8)驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。

    (9)使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要超过最高转速容许值。

    (10)变频器驱动绕线转子时,大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小。因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。

    (11)变频器驱动时,与工频相比,降低输出容量10%~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。

    (12)对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下,如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话,有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此,应了解工频运行情况,选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。变频器驱动潜水泵电动机时,因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大,所以选择变频器时,其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。

    (13)当变频器控制罗茨风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

    (14)选择变频器时,一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。

    (15)单相电动机不适用变频器驱动。





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1.驱动电路损坏的原因及检查

  造成驱动损坏的原因有各种各样的,一般来说出现的问题也无非是U,V,W三相无输出,或者输出不平衡,再或者输出平衡但是在低频的时候抖动,还有启动报警等等。当一台变频器大电容后的快熔开路,或者是IGBT逆变模块损坏的情况下,驱动电路基本都不可能完好无损,切不可换上好的快熔或者IGBT逆变模块,这样很容易造成刚换上的好的器件再次损坏。这个时候应该着重检查下驱动电路上是否有打火的印记,这里可以先将IGBT逆变模块的驱动脚连线拔掉,用万用表电阻挡测量六路驱动电路是否阻值都相同(但是极个别的变频器驱动电路不是六路阻值都相同的:如三菱、富士等变频器),如果六路阻值都基本相同还不能完全证明驱动电路是完好的,接着需要使用电子示波器测量六路驱动电路上电压是否相同控制工程网版权所有,当给定一个启动信号时六路驱动电路的波形是否一致;如果手里没有电子示波器的话,也可以尝试使用数字式表来测量驱动电路六路的直流电压,一般来说,未启动时的每路驱动电路上的直流电压约为10V左右,启动后的直流电压约为2-3V,如果测量结果一切正常的话,基本可以判断此变频器的驱动电路是好的。接着就将IGBT逆变模块连接到驱动电路上,但是记住在没有100%把握的情况稳妥的方法还是将IGBT逆变模块的P从直流母线上断开,中间接一组串联的灯泡或者一个功率大一点的电阻,这样能在电路出现大电流的情况下,保护IGBT逆变模块不被大电容的放电电流烧坏,下面就讲几个在维修变频器时和驱动电路有关的实例:

  
    2.台达变频器

  台达变频器,故障现象是变频器输出端打火,拆开检查后发现IGBT逆变模块击穿,驱动电路印刷电路板严重损坏,正确的解决办法是先将损坏IGBT逆变模块拆下,拆的时候主要应尽量保护好印刷电路板不受人为二次损坏,将驱动电路上损坏的电子原器件逐一更换以及印刷电路板上开路的线路用导线连起来(这里要注意要将烧焦的部分刮干净,以防再次打火),再六路驱动电路阻值相同,电压相同的情况下使用视波器测量波形,但变频器一开,就报OCC故障(台达变频器无IGBT逆变模块开机会报警)使用灯泡将模块的P1和印板连起来,其他的用导线连,再次启动还跳,确定为驱动电路还有问题,逐一更换光耦,后发现该驱动电路的光耦带检测功能,其中一路光耦检测功能损坏,更换新的后,启动正常。

 

    3.安川616G5,3.7kW的变频器

  安川616G5,3.7kW的变频器,故障现象为三相输出正常,但在低速时电动机抖动,无法进行正常运行。首先估计多数为变频器驱动电路损坏,正确的解决办法应该是确定故障现象后将变频器打开,将IGBT逆变模块从印刷电路板上卸下,使用电子示波器观察六路驱动电路打开时的波形是否一致,找出不一致的那一路驱动电路,更换该驱动电路上的光耦,一般为PC923或者PC929,若变频器使用年数超过3年,推荐将驱动电路的电解电容全部更换,然后再用示波器观察,待六路波形一致后,装上IGBT逆变模块,进行负载实验,抖动现象消除。

 

  4.富士G9变频器

  富士G9变频器,故障现在为上电无显示。接到手估计可能是变频器开关电源损坏,打开变频器检查开关电源线路,但是经检查开关电源器件线路都无损坏,在DC正负处上直流电压也无显示,这个时候要估计到可能是驱动问题,将驱动电路初所有电容拆下,发现有个别电容漏液,更换新的电解电容,再次上电后正常工作。

 

1、变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程,初的变频器并不是采用这种交直交:交流变直流而后再变交流这种拓扑,而是直接交交,无中间直流环节。这种变频器叫交交变频器,目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。其输出频率范围为:0-17(1/2-1/3 输入电压频率),所以不能满足许多应用的要求,而且当时没有IGBT,只有SCR,所以应用范围有限。

交交变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源,其优点是效率高,能量可以方便返回电网,其大的缺点输出的高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2,否则输出波形太差,电机产生抖动,不能工作。故交交变频器至今局限低转速调速场合,因而大大限制了它的使用范围。

矩阵式变频器是一种交交直接变频器,由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。矩阵变换器没有中间直流环节,输出由三个电平组成,谐波含量比较小;其功率电路简单、紧凑,并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压;矩阵变换器的输入功率因数可控,可在四象限工作。

虽然矩阵变换器有很多优点,但是在其换流过程中不允许存在两个开关同时导通的或者关断的现象,实现起来比较困难。矩阵变换器大输出电压能力低,器件承受电压高也是此类变换器一个很大缺点。应用在风力发电中,由于矩阵变换器的输入输出不解耦,即无论是负载还是电源侧的不对称都会影响到另一侧。另外,矩阵变换器的输入端必须接滤波电容,虽然其电容的容量比交直交的中间储能电容小,但由于它们是交流电容,要承受开关频率的交流电流,其体积并不小。

交-交变频就是直接变频,少了一个环节,但是用的器件量很多,三相的需要36个晶闸管,控制复杂。我们老师开玩笑说谁调通了36个管子就可以立即毕业。还有交-交变频只能往工频一下调节频率,一般调到工频的1/3-1/2,差不多20Hz。

2、我们把这种交流变直流而后再变交流这种变频器叫交直交变频器,分为两种,一种是交直交电压型,另外一种是交直交电流型。其中前者广泛使用,现在的通用变频器就是采用这种拓扑。其特点是:中间为电解电容储存提供母线电压,前级采用二极管不控整流,简单可靠,逆变采用三相PWM调制(目前调制算法是空间电压矢量)。由于采用了一定容量的电解电容,所以直流母线电压稳定,此时只要控制好逆变IGBT的开关顺序(输出相序、频率)和占空比(输出电压大小),就可以获得非常优越的控制特性。

交—直—交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。

交直交变频器又可以分为电压型和电流型两种,由于控制方法和硬件设计等各种因素,电压型逆变器应用比较广泛。传统的电流型交直交变频器采用自然换流的晶闸管作为功率开关,其直流侧电感比较昂贵,而且应用于双馈调速中,在过同步速时需要换流电路,在低转差频率的条件下性能也比较差,在双馈异步风力发电中应用的不多。采用电压型交直交变频器这种整流变频装置具有结构简单、谐波含量少、定转子功率因数可调等优异特点,可以明显地改善双馈发电机的运行状态和输出电能质量,并且该结构通过直流母线侧电容完全实现了网侧和转子侧的分离。电压型交直交变频器的双馈发电机定子磁场定向矢量控制系统,实现了基于风机大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制,是目前变速恒频风力发电的一个代表方向。

此外,还有一种并联的交直交逆变器拓扑结构。这种结构的主要思想是通过一个交直交电流型和一个交直交电压型变频器并联,电流型逆变器作为主逆变器负责功率传输,电压型逆变器作为辅逆变器负责补偿电流型逆变器谐波。这种结构主逆变器有较低的开关频率,辅逆变器有较低的开关电流。同上面提到的交直交电压型逆变器相比较,该拓扑结构具有低开关损耗,整个系统的效率比较高。其缺点也是显而易见的,大量电力电子器件的使用导致成本的上升以及更加复杂的控制算法,另外该种结构电压利用率比较低。

3、尽管交—直—交变频器具有输出频率高、功率因数高等优点,但交—直—交变频器仍存在许多待改进的问题:

(1)当前大功率高电压电力电子器件处在发展期,GTO元件面临淘汰,IGBT,IGCT尚待成熟;

(2)采用IGCT(或者GTO)、IECT的变流器,器件故障造成直通短路的保护还是难题;电源侧变流器如果发生直通短路会造成电网短路,所以变流器必须采用高漏抗输入变压器,一般要求15%,甚至高达20%;

(3)交—直—交变频器低频运行时过载能力减低,一般运行在5Hz以下时变频器过载能力减半;

(4)交—直—交变频器输出PWM调制电压波形的电压变化率du/dt很高,容易造成电机和电器的绝缘疲劳损伤;输出导线较长时,共模反射电压会在电机侧产生很高的电压,如果是两电平的变流器,这个电压的峰值是直流电压的两倍,如果是三电平的变流器,这个电压的峰值是中间一半电压的三倍;

(5)交—直—交变频器PWM调制将产生谐波、噪声、轴电流等问题。  

如有相关需求请点击:变频器的结构原理 




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