使用方法不正确或设置环境不合理,将容易造成误动作及发生故障,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显得尤为重要。那么今天我们的主角就是变频器,以下是关于变频器使用:
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。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要,但由于受装置成本限制,在外部采取噪声抑制措施,消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法:变频器周围所有、的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置,如RC吸收器;尽量缩短控制回路的配线距离,并使其与主线路分离;指定采用屏蔽线回路,须按规定进行,若线路较长,应采用合理的中继方式;变频器接地端子应按规定进行,不能同电焊、动力接地混用;变频器输入端安装噪声滤波器,避免由电源进线引入干扰。
安装环境
变频器属于器件装置,在其规格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、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、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3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,应采取设置空间加热器等必要措施。
电源异常
电源异常表现为各种形式,但大致分以下3种,即缺相、低电压、停电,有时也出现它们的混和形式。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。除电压波动外,有些电网或自行发电单位,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。
如果附近有直接起动和电磁炉等设备,为防止这些设备投入时造成的电压降低,应和变频器供电系统分离,减小相互影响;对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合,除选择合适价格的变频器外,还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式,当电压回复后,通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流;对于要求必须量需运行的设备,要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。
输入及使用单相控制电源的变频器,虽然在缺相状态也能继续工作,但整流器中个别器件电流过大及器的脉冲电流过大,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。
雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外,当电源系统一次侧带有真空时,短路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧断开时,通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。
为防止因冲击电压造成过电压损坏,通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件,保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时,应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器,因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。
过去的晶体管变频器主要有以下缺点:容易跳闸、不容易再起动、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“起动转矩不足”、“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起动;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,避免Trip;能够对机械系统的异常转矩进行检测。
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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