常用的低压属于交-直-交变频器,三相经过整流器得到直流电,通过直流母线向逆变器供电。母线电压在正常情况下,应该约等于进线电压的1.35倍。
为了保护变频器,在母线电压过高时,变频器会报过压故障,并封锁逆变器的脉冲输出。这是保护变频器器件不受损坏的一个重要而且必要的方法。这个故障是不能被屏蔽的。
变频器内部有母线电压检查机构,当母线电压测量值高于某个阈值后,变频器会报过压故障。
造成直流母线过电压的原因有很多,应该根据实际情况进行分析。如果找对根源,然后对症下药,一般都可以解决。
1、首先是来自进线电压的影响。
如果电网质量不好,有瞬间高电压出现,那势必会造成母线电压过高。偶尔出现的瞬间的电压尖峰很难捕捉到,这为故障的诊断增加了难度。如果用或电能质量分析仪捕捉到进线电压的闪变,确认电网存在电压尖峰的话,那么可以在变频器进线端安装电压尖峰吸收装置以保护变频器。
在打雷时,也可能会对电网电压产生瞬时影响,也可能会造成变频器的过电压故障。不过打雷也是很偶然的事件,不会一直困扰变频器的运行。不过安全起见,工厂应该有防雷措施。
2、其次是来自输出端的影响,即逆变器侧。
在电机制动(即减速)时,电机和负载的动能转化为电能,处于发电状态,发出来的电在直流母线上累积,造成母线电压越来越高。如果电机的机械系统惯性大,而制动时间短,那么制动功率很大。产生的电能在变频器内不断累积,来不及释放,很容易造成直流母线过电压。针对这种不可避免的情况,变频器设计了很多功能来应对。一般的处理方法有:
在工艺要求范围内,延长制动时间。在停车过程中,使能Vdmax控制器,自动延长制动时间使用合适的制动单元和制动电阻(这个是要花钱的)使用四象限工作的整流器,比如基于AFE、F3E原理的整流器如果使用了PID技术控制器,注意降低系统响应,减P加I,延长滤波时间;
3、最后是硬件问题。
如果变频器内部的电压检测机构工作不正常,或者CPU处理机制出了问题,这些都不是设参数就能解决的,需要报修。如果是外部机械问题,比如安装偏心等,这也是要尽量避免的。
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。
长期运行中,由于温度、湿度、灰尘、振动等使用和环境的影响,内部零部件会发生变化或老化,为了确保变频器的正常运行,防患于未然,必须进行维护保养。变频器的维护保养工作分为日常维护和定期维护两部分。
日常维护的目的是尽早发现异常现象,主要包括不停止变频器运行或不拆卸其盖板进行通电和启动试验,通过目测变频器的运行情况,确定有无异常情况。日常维护的的项目有以下几项。
(1)键盘面板显示是否正常,有无缺少字符,仪表指示是否正确,是否有振动、振荡等情况。
(2)冷却风扇转动是否正常,是否有异常声音等。
(3)变频器引出线是否有过热、变色、变形、异味等现象。
(4)变频器周围环境是否符合标准规范,温度和湿度是否正常。
(5)变频器散热温度是否正常,是否有过热、异味、噪声、振动等异常现象。
(6)通过变频器操作面板检查变频器输出电流、电压、频率、直流母线电压等运行数据有无异常。
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