高压提升机变频器培训.ppt

风光高压提升机培训资料 目录 第一章 概述1 1变频器特点1 2满足的主要标准1 3产品型号定义1 4变频器技术参数第二章 运输 储存及安装2 1运输及储存2 2机械安装 第三章 系统原理3 1系统结构3 2功率单元电路3 3输入侧结构3 4输出侧结构3 5控制器3 6控制电源3 7基本控制要求 第四章 操作及使用说明4 1触摸屏界面4 2操作注意事项 第五章 常见问题的处理5 1一般故障分类5 2重故障分类5 3用户对常见问题的处理措施5 4如何更换故障单元模块5 5变频器易损件 第六章 主要功率器件介绍6 1 整流桥6 2 igbt 第一章概述 1 1变频器特点jd bp37 38系列高压提升机变频调速系统 以高可靠性 易操作 高性能为设计目标 满足用户对于异步交流电动机类机械调速节能 改善生产工艺的迫切需要 本调速系统适配各种通用三相异步电机 jd bp37 38系列高压提升机变频调速系统采用新型igbt功率器件 全数字化微机控制 具有以下特点 第一章概述 安装 设定 调试简便 高 高电压源型变频器 直接6kv 10kv输入 直接6kv 10kv输出 不需要输出变压器 全中文操作界面 彩色液晶触摸屏 可满足电动机的四象限工作要求 输入功率因数高 电流谐波少 无须功率因数补偿 谐波抑制装置 输出阶梯spwm波形 无须输出滤波装置 对电缆 电机绝缘无损害 谐波少 减少轴承 减速器等的机械振动 第一章概述 功率电路模块化设计 维护简单 高压主回路与控制器之间为多路光纤连接 安全可靠 完整的故障监测电路 精确的故障定位和报警保护 自带冷却风机 内置plc 易于改变控制逻辑关系 适应多变的现场需要 具备rs485通讯接口 标准modbus profibus等通信规约 可实现远程监视 可接受和输出0 5v 4 20ma工业标准信号 完善的变频器参数设定功能 优异的性能 价格比 第一章概述 1 2产品型号定义jd bp37 400tjd bp 异步电动机变频器系列3 输入电压等级 分单相和三相7 输入电压等级 6 3000v7 6000v8 10000v400 电动机功率等级t 负载类型 风机水泵类为f提升机类为t机械类为j高频类为h专用类为z派生类为p 第一章概述 1 4变频器技术参数jd bp高压提升机变频器基本规格和主要参数 第一章概述 第一章概述 第一章概述 第二章运输 储存及安装 2 1运输及储存2 1 1运输该产品可以用汽车 火车 轮船等交通工具运输 产品在运输过程中必须小心轻放 严禁雨淋 暴晒 不应有剧烈振动 撞击和倒放 变频器装置最大高度为2320mm 不含冷却风机罩 包装后总高为2400mm 选择运输工具时 请同时考虑运输过程中是否有限高等因素存在 第二章运输 储存及安装 2 1 2贮存产品不得暴晒及淋雨 应存放在空气流通 周围介质温度在 20 65 范围内 空气最大相对湿度不超过90 相当于空气温度20 5 时 及无腐蚀性气体和导电灰尘的仓库中 变频器的暂时存贮和长期存贮必须注意以下几点 1 请避免在高温 潮湿及富含尘埃 金属粉尘的场所保存 要保证通风良好 2 长时间存放会导致电解电容的劣化 必须保证在半年之内通一次电 通电时间至少5小时 输入电压必须用调压器缓缓升高至额定值 第二章运输 储存及安装 2 2机械安装2 2 1环境要求为了变频器能长期稳定和可靠地运行 对变频器的安装环境作如下要求 最低环境温度0 最高环境温度40 工作环境的温度变化应不大于5 h 如果环境温度超过允许值 应考虑配备相应的空调设备 本变频器的标准产品安装高度要小于海拔1000米 若安装高度超过海拔1000米 必须在设备订货时说明 以便采取特殊设计 第二章运输 储存及安装 环境湿度要求小于90 20 相对湿度的变化率每小时不超过5 避免凝露 不要将变频器安装在有较大灰尘 腐蚀或爆炸性气体 导电粉尘等空气污染的环境里 变频器安装地点所允许的振动条件 振动频率10 150hz 振动加速度不大于5 9m s2 当变频器由于安装台基振动可能产生共振时 应对变频器采取减振措施 以避开共振频率 第二章运输 储存及安装 交流输入电源要求 1 电压持续波动不超过 10 2 频率波动不超过 2 频率变化每秒不超过 1 3 三相电压不平衡程度 负序分量不超过正序分量的5 4 电源谐波成份 电压相对谐波含量的均方根值不超过10 第二章运输 储存及安装 2 2 2设备外型尺寸及柜体安装 第二章运输 储存及安装 变频器设备安装时 考虑通风散热及操作空间的需要 整套装置背面离墙或是其他柜体距离不得小于1500mm 装置顶部与屋顶空间距离不得小于1500mm 装置正面离墙或是其他柜体距离不得小于1500mm 装置左右离墙或是其他柜体不得小于1000mm 所有柜体应牢固安装于基座之上 并和厂房大地可靠连接 变压器屏蔽层及接地端子pe也应接至厂房大地 各柜体之间应相互连接成为一个整体 第二章运输 储存及安装 安装过程中 要防止变频器受到撞击和震动 所有柜体不得倒置 倾斜角度不得超过30 变频器安装场地应采取完善的小动物防护措施 第二章运输 储存及安装 2 2 3电气安装电气安装主要包括柜体到现场的输入输出高压电缆 柜体之间的连接线 柜体和现场的控制及信号线的配线 2 3 4主回路接线图 第二章运输 储存及安装 第二章运输 储存及安装 说明 一般情况下变频器旁路柜有两路输入 一路是变频器输入 另一路则是工频换相器之后的输入 若是绕线电机则会有转子短接的双掷刀闸 方便转换 若是鼠笼电机则工频旁路部分与转子短接部分均不需要 注 旁路部分由用户选择而定 用户选择后 工频控制部分由电控部分完成 不在本变频设备范围内 第二章运输 储存及安装 要求 输入电源线连接到端子r s t上 三相输入 并注意相序关系 电机的输入电源线连接到端子u v w上 三相输出 确保输入电压满足要求 确保电源线的线径及耐压满足要求 确保输入侧高压开关已经采用了有效的防雷措施 第二章运输 储存及安装 2 2 5控制线的连接 第二章运输 储存及安装 第二章运输 储存及安装 2 2 6电气安装注意事项 输入和输出的高压电缆必须经过严格的耐压测试 非专业人员不可开柜门使用或检测 变频器出厂前已作过耐压试验 用户不可 也没有必要自己再对变频器进行耐压试验 输入和输出电缆必须分开配线 防止绝缘损坏造成危险 电动机上不可并有改善功率因数的大电容 第二章运输 储存及安装 低频运行时要考虑电动机自带风扇效果 润滑效果情况 高频运行时要考虑轴承的承受能力 不可将三相输入改成两相输入 否则会出现损坏变频器的故障 现场到变频器的信号线 应该与强电电线分开布线 信号线必须采用绞线的方式 最好采用屏蔽线 屏蔽线的一端可靠接地 要一直保证变频器柜体和厂房大地的可靠连接 保证人员安全 第二章运输 储存及安装 设备进行电气安装时 应为控制系统埋设专用接地极 要求接地电阻不大于0 1 测量变压器的绝缘电阻及对其进行工频耐压试验之前 必须断开变压器和功率单元之间的连线 线路接好后 要仔细检查 确保接线无误 严禁电动机线与电源线位置接反 仔细检查变频器容量 电动机的功率 连线规格是否匹配 导线是否完好无损 第三章系统原理 3 1系统结构jd bp37 38系列高压变频调速系统的结构见下图 由移相变压器 功率单元和控制器组成 6kv系列有18个功率单元 每6个功率单元串联构成一相 10kv系列有27个功率单元 每9个功率单元串联构成一相 图中给出了系统结构示例 第三章系统原理 第三章系统原理 3 2功率单元电路每个功率单元结构上完全一致 可以互换 其主电路结构如下图所示 三相电源通过三相整流桥整流成直流电 然后通过电解电容滤波 通过对逆变块b中的igbt逆变桥进行正弦pwm控制实现单相逆变 当电机进入发电状态后 逆变块b中的二极管完成续流外 又起全波整流 使能量能够转移到滤波电容中 结果母线电压升高达到一定程度后 启动逆变块a 进行spwm逆变 通过输入电感 返回到移相变压器的次级 通过变压器将能量回馈到电网 第三章系统原理 第三章系统原理 3 3输入侧结构输入侧由移相变压器给每个单元供电 每个功率单元都承受电机电流 1 6 1 9 的相电压 1 18 1 27 的输出功率 每个单元在变压器上都有自己独立的三相输入绕组 功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘 二次绕组采用延边三角形接法 目的是实现多重化 降低输入电流的谐波成分 第三章系统原理 多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形 使其负载下的网侧功率因数接近1 输入电流谐波成分低 实测输入电流总谐波成分小于4 另外 由于变压器副边绕组的独立性 使每个功率单元的主回路相对独立 类似常规低压变频器 便于采用现有的成熟技术 第三章系统原理 3 4输出侧结构输出侧由每个单元的u v输出端子相互串接而成星型接法给电机供电 通过对每个单元的pwm波形进行重组 可得到如下图所示的阶梯pwm波形 这种波形正弦度好 dv dt小 可减少对电缆和电机的绝缘损坏 无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长 电机不需要降额使用 可直接用于旧设备的改造 同时 电机的谐波损耗大大减少 消除了由此引起的机械振动 减小了轴承和叶片的机械应力 第三章系统原理 第三章系统原理 3 5控制器控制器核心由高速32位dsp来实现 精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能 友好的全中文监控和操作界面 同时可以实现远程监控 控制器还能用于柜体内开关信号的逻辑处理 以及与现场各种操作信号和状态信号的协调 增强了系统的灵活性 第三章系统原理 控制器与功率单元之间采用多通道光纤通讯技术 低压部分和高压部分完全可靠隔离 系统具有极高的安全性 同时具有很好的抗电磁干扰性能 并且各个功率单元的控制电源采用一个独立于高压系统的统一控制器 方便调试 维修 现场培训 增强了系统的可靠性 第三章系统原理 3 6控制电源控制器有一套独立于高压电源的供电体系 在不加高压的情况下 设备各点的波形与加高压情况基本相似 给整机可靠性 调试 培训带来了很大方便 采用三次谐波补偿技术提高了电源电压利用率 利用了调制信号预畸变技术 使电压利用率近似于1 第三章系统原理 系统采用了先进的载波移相技术 它的特点是单元输出的基波相叠加 谐波彼此相抵消 所以串联后的总输出波形失真特别小 多个单元迭加后的理论输出波形如下图所示 图中是六单元叠加 第三章系统原理 第三章系统原理 3 7基本控制要求1 交流 直流制动 本提升机用变频器 交流 直流制动对提升系统的安全运行起到重要作用 当重车在中间停车时 检测到停机信号后给控制器发出信号 让提升机由高速平滑地降到低速 待plc检测到机械制动起作用的信号后 plc发出信号让控制器去掉交流 直流制动信号 使提升机靠机械抱闸装置起作用 启动时 先对提升机施加一交流 直流制动信号 建立启动力矩 待检测到机械抱闸信号后发出信号给控制器去掉交流 直流制动信号 然后由控制器加上启动电压让提升机开始转动 第三章系统原理 2 运行速度的控制 为了减少运行过程中的机械冲击 在提升机启动和停止过程中 做到加速度连续 因不同的频率 对应不同的加 减速速率 使提升机平滑运行 减少机械冲击 3 再生能量通过功率单元来处理 见下图 第三章系统原理 第三章系统原理 电机处于发电状态 功率单元母线电压vbus升高 当母线电压超过电网电压的1 1倍时 cpu根据比较器和相位检测的结果输出六路spwm波形 使逆变块a中的igbt工作 通过输入电感 电动机的再生能量最后通过移相变压器回馈到电网 装置充分利用了移相变压器对谐波的抵消作用 具有对电网无谐波污染 功率因数高 控制简单 损耗小 返回到电网谐波小于4 第三章系统原理 注 1 对高压变频器而言 输入电流谐波和输出电压谐波是关键指标 这两项指标经国家权威部门的检测 均达到国标gb 14549 93和国际ieeestd519 1992的标准 2 国家权威部门的检测共有17项 全部合格 3 国家权威部门天津发配电及电控设备检测所和国家电控配电设备质量监督检验中心 第四章操作及使用说明 4 1触摸屏界面4 1 1菜单按钮在人机界面每个页面右下角有一个 菜单 按钮 点击菜单按钮会弹出如下页面 第四章操作及使用说明 按钮名称实现功能参数设置设定变频器基本参数 频率段 电机基本参数运行曲线查看输入电压 输出电流 输入电流 运行频率 给定频率五种参数的运行曲线运行记录查看输入电压 输出电流 输入电流 运行频率 给定频率五种参数的运行的实际数据故障记录查看各个功率单元的状态 功率单元故障类型 系统的故障内容 时间和日期 第四章操作及使用说明 运行状态查看变频器的运行各种参数和相应的操作 同时可以查看开关柜目前的开关位置状态控制设置设置频率给定方式 松闸紧闸给定方式 触摸屏设置 给定频率修正系数设置故障诊断查看开机条件是否满足 整机有无异常状态现象 第四章操作及使用说明 4 1 2运行状态界面 第四章操作及使用说明 注 主回路根据用户的不同需求 可能有所变动 以实物为准 此图仅供参考 触摸屏上电后首先进入 运行状态 该画面 进入该画面后等待显示全面后再操作 以下列表详细介绍各部件的名称及实现功能 在该画面上 运行数据有表盘显示和数据显示在左下方的方框内显示此台设备的型号 第四章操作及使用说明 表盘名称实现功能运行频率显示变频器的实际运行的频率大小 单位为hz输入电压显示变频器的实际输入电压大小 单位为kv输出电压显示变频器的实际输出电压大小 单位为kv给定频率显示变频器的给定频率大小 单位为hz输出电流显示变频器的实际输出电流大小 单位为a输入电流显示变频器的输入电流大小 单位为a 第四章操作及使用说明 名称状态变频运行变频运行时 指示灯为红色 其它状态为灰色变频停止当变频器停机后 指示灯为绿色 其他状态为灰色系统故障变频器发生故障时 指示灯为红色 其它状态为灰色单元故障单元发生故障时 指示灯为红色 其它状态为灰色 第四章操作及使用说明 高压指示送上高压电后 指示灯为红色 其他状态为灰色频率给定显示当前频率给定的方式变压器变压器温度过高时 显示红色 报警 其它状态为白色 正常 柜门柜门打开时 显示黄色 打开 柜门关闭时 显示白色 关闭 变频就绪变频未就绪时 显示黄色 未就绪 变频就绪时 显示白色 就绪 第四章操作及使用说明 变频报警变频报警时 显示红色 报警 变频不报警时 显示白色 无报警 上提上提时 显示绿色 其他状态为灰色下放下放时 显示绿色 其他状态为灰色松闸工作闸松开后显示绿色 其他状态为灰色制动制动状态显示绿色 其他状态为灰色 第四章操作及使用说明 4 1 3参数设定界面 第四章操作及使用说明 第四章操作及使用说明 点击 菜单 界面点击 参数设置 后 会出现一个软件盘对话框 要求输入用户密码 输入正确后直接进入到基本参数页面 参数设置分上下页 点击 下一页 进入多转速频率段和电机参数设置页面 参数设置中包括变频器基本参数 频率段 电机基本参数设置 变频器参数中青绿色参数只有在变频器停机状态时设定有效或者在下一次开机时有效 对正在运行的变频器设置无效 黄色参数在变频器运行中设置即可以生效 第四章操作及使用说明 变频器基本参数设置 参数名称实现功能上升时间s频率从0hz加速到50hz所需要的时间 设定范围6 6000秒 默认值为300s 在运行中设置不响应 需停机后再开机才有效 注意 如果上升时间设置过短 有可能导致变频器输出过电流故障 时间可根据负载计算出来 调试人员会按负载和经验设定较合适的时间 第四章操作及使用说明 下降时间s频率从50hz减速到0hz所需的时间 设定范围6 6000秒 默认值为300s 在运行中设置不响应 需停机后再开机才有效 时间可根据负载计算出来 调试人员会按负载和经验设定较合适的时间 正转上限频率hz变频器正转输出的最高频率 对应现场最高速运行时的速度 设置范围为5 0hz 80 00hz 默认值为50 00hz 上限频率必须大于下限频率 在运行过程中设置不响应 需停机后再开机才有效 下限频率hz变频器输出的最低频率 对应现场低速运行速度 默认值为1 5hz 第四章操作及使用说明 额定频率hz与变频器输出的最大电压对应的频率 也叫基本频率 在大多数情况下 额定频率等于电机的额定频率 设定值小于或等于5hz 按50hz处理 设定值超过80hz 按80hz处理 设定范围为5 00 80 00hz 默认值为50 00hz 对于6000v变频 则在50hz时 输出电压为6000v 如果设置为60hz 则在60hz时才输出6000v 在运行过程中设置不响应 停机后再开机才有效 第四章操作及使用说明 功能设定1 用1来代表制动电压启动无效 0代表制动电压启动有效 2 用2来代表输出电压根据电网进行调整有效 0为无效3 用4来代表直流制动有效 0为交流制动有效其中的数1 2 4的组合完成功能的组合 例如需要功能直流制动 输出不随电网变 电压变化按制动电压启动时 设定的值为4 0 0 4即可 第四章操作及使用说明 制动电流值变频器启动或者停止时的制动电流设定值 该值代表有效值 当制动电流值设置为0 5时代表在制动状态下无制动电流闭环调节功能 频率稳定度指模拟量设定运行频率时的一个滤波量 可以避免频率来回波动而产生的电机震动 在运行中设置有效 电流系数设置变频输出电流显示和保护的系数 输入电流显示同样为该参数 第四章操作及使用说明 额定电压v变频器在额定频率时对应的输出电压 星点漂移功能参数 设为10010表示10000v一相10个单元 设为6006表示6000v一相6个单元 主控板在单元保护时做偏移角度计算 在运行过程中设置不响应 停机后再开机才有效 额定电流变频器的输出的额定电流 在运行中设置有效 输出电压调整系数该系数调整变频器对电网电压的检测值 主要用于输出电压闭环控制 第四章操作及使用说明 低频补偿改善变频器低频转矩特性 可对输出电压提升补偿 设置范围为0 200 默认值为0 对应输出电压的百分数 10 如10代表1 0 22代表2 2 额定电压为6000v时 如果设置为10 则对应电压在最低频率 0hz 电压提高60v 设置为100时 则对应电压在最低频率 0hz 电压提高600v 低频补偿值设为10时 则2hz时输出电压为6000 2 50 0 01 300v 如果设置为100时 2hz时输出电压为6000 2 50 0 10 840v 在运行过程中设置不响应 停机后设置有效 第四章操作及使用说明 频率到达信号变频器输出频率到达此频率后输出信号的频率 默认值为49hz 在设置中必须低于上限频率 在运行中设置有效 启动频率变频器启动时的初始频率 在运行过程中设置不响应 停机后设置有效 比例系数控制变频由制动状态到交流运行过程中有pid控制输出电压 该参数为pid中p变化情况 最小是2 出厂试验设定为350 一般不需要更改 第四章操作及使用说明 反转上限频率hz变频器反转输出的最高频率 对应现场最高速运行时的速度 设置范围为5 0hz 80 00hz 默认值为50 00hz 上限频率必须大于下限频率 在运行过程中设置不响应 需停机后再开机才有效 输入电压系数输入电压显示调节系数 用于运行界面的输入电压显示的调整 定子电阻补偿该参数为保留参数 欠电压保护值当实际输入电压值低于该设置值时 变频器报警 单位为 kv 第四章操作及使用说明 过电压保护值当实际输入电压值高于该设置值时 变频器报警 单位为 kv 共振频率如果变频器出现共振时 防止变频器长时间在此频率下工作而设定的一个参数 需要与共振频率范围配合使用 共振范围变频器出现共振时 为了避开共振点而设定一个共振范围 需要与共振频率配合使用电流4ma系数变频器输出0 20ma或4 20ma的低端电流值的调整系数 第四章操作及使用说明 电流20ma系数变频器输出0 20ma或4 20ma的高端电流值的调整系数 频率4ma系数变频器输出0 20ma或4 20ma的低端频率值的调整系数 频率20ma系数变频器输出50hz时对应20ma的频率调整系数 第四章操作及使用说明 运行频率显示变频器的实际运行的频率大小 单位为hz输出电流变频器的输出电流 单位为a 输入电压变频器的实际输入电压值 单位为kv 输入电流变频器的实际输入电流 单位为a 第四章操作及使用说明 电机基本参数设置 额定转速根据实际电机的参数设定额定电压电机承受的额定电压值 根据实际电机的电压等级进行设置电机极数根据实际电机的参数设定额定功率根据实际电机的参数设定基准频率变频器输出基准电压时的运行频率值设定范围0 00 80 00hz 分辨率为0 01hz 第四章操作及使用说明 频率段设置 分别设置五个速度段对应的频率 该界面各按钮的名称及功能 第四章操作及使用说明 功能按钮名称状态读参数将所有变频器基本参数从主控板读出至触摸屏并显示 该功能可以验证是否已将基本参数设置成功 参数保存对于保护参数及多段速参数等需要保存在plc中的参数设置后 此按钮会变红 显示 正在保存 也可以人工手动点击此按钮 将对应的参数保存在plc的eeprom中 第四章操作及使用说明 4 1 4控制设置界面 第四章操作及使用说明 点击 菜单 界面中点击 控制设置 按钮后 会出现一个软件盘对话框 要求输入用户密码 输入正确后直接进入到该画面 该界面主要设置一些控制方式 变频器型号输入及频率修正系数 第四章操作及使用说明 各文本框的名称及功能 名称功能变频器型号输入在此文字框中 可以设置该台变频器的型号 例如 jd bp38 630t 频率修正系数该参数调整频率给定的系数 第四章操作及使用说明 该界面各按钮的名称及功能 功能按钮名称状态频率给定方式多段速给定选中后表示变频器频率给定方式为多段速给定 选中后会出现黄色字体的选中的功能 远程模拟给定选中后表示变频器频率给定方式为远程4 20ma或0 5v模拟量给定 第四章操作及使用说明 松闸方式选择仅松闸有效松闸和紧闸两个信号中只有松闸信号有效才表示松闸状态 仅紧闸有效松闸和紧闸两个信号中只有紧闸信号有效才表示松闸状态 并联有效松闸和紧闸两个信号中只要有一个信号有效就表示松闸状态 串联有效松闸和紧闸两个信号中只有全部都有效了才表示松闸状态 第四章操作及使用说明 频率给定方式根据远程频率给定的信号类型选择是 4 20ma给定 或是 0 5v给定 默认是 4 20ma给定 plc0端口modbus通讯设置 禁用modbus 表示禁用 启动modbus 表示可用modbus 第四章操作及使用说明 4 1 5运行曲线界面 第四章操作及使用说明 点击 菜单 界面中点击 运行曲线 按钮进入该画面 该界面主要记录变频器运行中的运行频率 输出电流 输入电流 输入电压 给定频率 第四章操作及使用说明 运行频率黑色实线记录当前一段时间内变频器运行频率的大小给定频率绿色实线记录当前一段时间内变频器给定频率的大小输出电流红色虚线记录当前一段时间内变频器输出电流的大小输入电流青绿色实线记录当前一段时间内变频器输入电流的大小输入电压黄色实线记录当前一段时间内变频器输入电压的大小 第四章操作及使用说明 4 1 6故障记录界面 第四章操作及使用说明 点击 菜单 界面中点击 故障记录 按钮进入该画面 该画面为10kv用 该画面中包括功率单元状态 单元故障类型 变频器故障时间 故障内容 可以从这个界面很直观的看出是哪方面出现的报警 故障等 第四章操作及使用说明 正常运行中 不显示该画面 但在系统故障或功率单元故障时 自动弹出该画面 正常运行中 如果进入该画面 功率单元全为 正常 说明功率单元正常 功率单元故障时 在单元状态图上有单元故障的内容 并且变为红色字样显示 同时在左上框内有单元故障记录 左上框的报警框里可以查找系统故障或功率单元故障报警时间和类型 第四章操作及使用说明 4 1 7运行记录界面 第四章操作及使用说明 点击 菜单 界面中点击 运行记录 按钮进入该画面 该画面与运行曲线界面同步 主要记录运行频率 输出电流 输入电流 输入电压以及记录变频器实际运行时间 第四章操作及使用说明 4 1 7故障诊断界面 第四章操作及使用说明 点击 菜单 界面中点击 故障诊断 按钮进入该画面 该画面中包括开机条件 异常状态 当前报警表 可以从这个界面很直观说明整机是否可以开机和整机异常状态情况以及当前报警表显示当前是否有故障 当 开机条件 下面7个指示灯全为绿色时允许整机开机 任意一个为红灯时 不允许整机开机 第四章操作及使用说明 变频故障指示灯为绿色时无故障输出 变频故障指示灯为红色 不允许开机 急停急停常闭点闭合指示灯为绿色时 断开时指示灯为红色安全回路安全回路常闭点闭合指示灯为绿色时 断开时指示灯为红色高压就绪高压就绪常闭点闭合时指示灯为绿色 断开时指示灯为红色 k1k1常开点闭合时 指示灯为绿色 断开时指示灯为红色 k2k2常开点闭合时 指示灯为绿色 断开时指示灯为红色 km1km1常开点闭合时 指示灯为绿色 断开时指示灯为红色 第四章操作及使用说明 4 2操作注意事项4 2 1变频器操作注意事项 变频器为高压危险装置 任何操作人员必须严格遵守操作规程 必须先给控制部分上电 各个部分就绪后 再上高压电 使用液晶屏时 只需用手指轻触即可 严禁使劲敲击或用硬物点击 严禁无关人员任意指点液晶屏 以防产生误操作 第四章操作及使用说明 变频器运行时不要随便打开柜门 否则系统将进行报警 上升及下降时间禁止设定为6s以下 变频器停机断高压电后5分钟才可以断控制电源 运行中严禁用仪器检查变频器各部分信号 在无输出交流电抗器的前提下 电动机不得并接改善功率因数用的大电容器 第五章常见问题的处理 5 1一般故障分类系统发生下列故障时 按照一般故障处理 变压器轻度过热 柜门连锁故障 单元柜风机故障 人机界面故障 对于一般故障的发生 系统不作记忆处理 系统运行时如果发生这类故障 变频器并不立即停机 在停机状态下 如果存在这类故障 用户也还能进行启动等操作 第五章常见问题的处理 5 2重故障分类系统发生下列故障时 按照重故障处理 单元重故障 变压器严重过热 以上重故障发生后 系统作记忆处理 故障一旦发生 系统报警并自动跳闸停机 只有故障彻底排除 后才能重新开机 重故障发生时 高压电源将自动分断 如果因为其他原因没有分断 用户可以将高压电源强行手动分断 第五章常见问题的处理 5 3用户对常见问题的处理措施本变频器具有高度的智能化水平和完善的故障检测电路 并能对所有故障提供精确的定位 在人机界面上作出明确的指示 用户可以根据人机界面显示的故障信息 分别采取相应的处理措施 一般故障的保护原因 保护类型及处理对策请参考下面的表格 第五章常见问题的处理 5 3 1单元直流母线过电压请检查输入的高压电源正向波动是否超过允许值 下放重物时速度是否过快 下放重物的重量是否超过规定值 单元熔断器是否熔断 如果是减速时过电压 可以适当加大变频器的下降时间设定值 变频器输入电压正向波动值最大为 10 和用户有另行约定的情况除外 第五章常见问题的处理 5 3 2单元过电流请检查功率单元输出端子是否短路 电机绝缘是否完好 装置是否过载运行 负载是否存在机械故障 单元熔断器是否熔断 如果是启动时过电流 请适当增大变频器的上升时间设定值 第五章常见问题的处理 第五章常见问题的处理 第五章常见问题的处理 第五章常见问题的处理 第五章常见问题的处理 5 3 3单元过热请检查环境温度是否超过允许值 单元柜风机是否正常工作 进风口和出风口是否畅通 装置是否长时间过载运行 最后检查功率单元温度继电器是否正常 变频器在尘土较大环境中运行时 请经常清理柜门防尘罩灰尘 如果环境温度超过允许值 用户最好配置空调和通风设备 第五章常见问题的处理 5 3 4单元缺相请检查输入的高压开关是否掉闸 整流变压器副边是否短路 接线螺栓是否紧固 检查功率单元三相进线是否松动 功率单元两相进线熔断器是否完好 第五章常见问题的处理 5 3 5单元光纤通讯故障请检查功率单元控制电源是否正常 功率单元以及控制器的光纤连接头是否脱落 光纤是否折断 第五章常见问题的处理 5 3 6柜门连锁报警变压器柜 连线柜或功率柜的柜门开启时报告该故障 请检查柜门是否严密关闭 行程开关是否完好 配线是否脱落 第五章常见问题的处理 5 3 7故障时没有报警系统在原有故障下继续运行时 将只有故障指示 而没有音响报警 第五章常见问题的处理 5 3 8变频器不能开机变频器的开机必须在没有故障的情况下才能进行 在急停按钮释放 同时还必须在高压电送上 短接电阻的高压交流真空接触器吸合等条件都得到满足的情况下进行开机 另外 如果是远控不能开机 请检查是否是在故障状态下 接触器是否吸合 第五章常见问题的处理 5 3 9不能调整运行频率如果变频器无法达到设定的频率值 可能是用户的设定频率超出了最高和最低频率限制值 主令信号出现问题也有可能 第五章常见问题的处理 5 4如何更换故障单元模块所有功率单元模块是完全一致的 如果某一单元由于故障而不能正常工作 可以在允许设备退出的时间用备用单元将其替换 更换功率单元模块可遵照以下步骤进行 第一步使用停机或急停按钮使变频器退出运行状态 第二步切断输入高压电 5分钟后切断控制电源 第三步打开单元柜门 第五章常见问题的处理 第四步拔掉故障单元上的四根光纤头 第五步用扳手卸下故障单元的三根输入线和二根输出铜排 用十字型镙刀将与故障单元相连的上下两组控制线卸下 第六步拆下故障单元与轨道的固定螺丝 第七步拆下风道内电抗器的接线 第五章常见问题的处理 第八步将故障单元沿轨道拔出 注意轻拿轻放 第九步将完全一样的备用单元按与上述拆卸相反的顺序将备用单元装上并接线 第十步系统重新上电投入运行 第十一步与厂家联系维修故障单元 第五章常见问题的处理 5 5变频器易损件变频器易损件主要是冷却风扇其寿命与使用的环境及保养状况密切相关 在通常情况 冷却风扇的寿命为 3 4万小时 用户可以根据运行时间确定更换年限 冷却风扇可能损坏原因 轴承磨损 叶片老化 停机时检查风扇叶片等是否有裂缝 开机时注意声音是否有异常振动声 第六章主要功率器件介绍 6 1整流模块的介绍6 1 1整流模块的定义整流模块也叫电力二极管 属于不可控器件 器件内部是由一个面积较大的pn结和两端引线以及封装组成 一般我们所谓的整流模块内部封装为两只电力二极管串联组成 主要用于变频类产品主电路的桥式整流 第六章主要功率器件介绍 6 1 2整流模块的内部工作原理二极管内部是n型半导体和p型半导体结合构成的pn结 在n区和p区交界处存在电子和空穴形成的空间电荷区 当pn结施加正向偏置电压时 p接正端 n接负端 外加电场与空间电荷电场反向 多数载流子的扩散运动形成电流 减弱了空间电荷的电场 对外部来说 二极管正向导通 呈低阻状态 当pn结施加反向偏执电压时 外部电场与空间电荷电场方向相同 少数载流子的漂移运动使得内部的空间电荷区变宽 形成的电 第六章主要功率器件介绍 流称为反向电流 一般为微安级 二极管反偏 对外表现为不导通 呈高阻状态 电力二极管与普通二极管的区别是由于高电压大电流工作 会存在电导调制效应 第六章主要功率器件介绍 电导调制效应 当pn结上流过正向电流较小时 二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂n区的欧姆电阻 其阻值较高 二极管的管压降随正向电流的上升而增加 当pn结上流过的正向电流较大时 由p区注入并积累在低掺杂n区的少子空穴浓度将很大 为维持半导体电中性条件 其多姿浓度也相应增加 使得其电阻率下降 同时电导率增加 第六章主要功率器件介绍 6 1 3整流模块封装形式220v用整流模块封装 第六章主要功率器件介绍 380v用混合整流模块封装 第六章主要功率器件介绍 660v用混合整流模块封装 第六章主要功率器件介绍 高压整流模块封装 第六章主要功率器件介绍 无锡飞航大电流整流模块封装 第六章主要功率器件介绍 6 1 4整流模块技术参数6 1 4 1正向平均电流if av 允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值 正弦半波波形的平均值与有效值的关系为1 1 57 因此 允许流过最大工频正弦半波电流的有效值为1 57if av 6 1 4 2正向压降uf 流过稳态正向电流时对应的正向压降 6 1 4 3反向重复峰值电压urrm 能重复施加的反向最高峰值电压 第六章主要功率器件介绍 6 1 4 4最高工作结温tjw pn结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度 一般在125 175 6 1 4 5反向恢复时间trr 二极管从瞬间关断至电流恢复为0的整个时间段 6 1 4 6浪涌电流ifsm 能承受的最大的连续一个或几个工频周期的过电流 第六章主要功率器件介绍 6 1 5典型整流电路的应用整流模块在变频器中主要用于交直流变换 一般不建议并联或串联使用 最可靠的方式就是单管整流 但实际中由于各种因素 需要用到模块的串联或并联 同时考虑散热及保护要求 使用时需要注意以下几点 第六章主要功率器件介绍 并联使用要求 整流模块属于负温度系数特性 当工作电流增大时 导通压降也相应减小 单纯的并联很难保证均流 对于工作电流相对较小的 可以在并联的整流二极管上各串接一只小阻值的电阻 来达到强制均流的目的 该方式在2300v 200kw的潜油电泵变频器中的嵌位二极管上用到 可参考其主电路设计 对于工作电流较大时 采用在个整流二极管的正母线一端通过均流电抗来实现并联 也可以较好的均流 以前的低压提升机产品用到 根据整流模块并联在变频行业的应用经验 第六章主要功率器件介绍 当整流模块的最大导通压降与最高温度的比值低于20mv 时 同型号同批次可以直接并联 低压380v 660v系列选用的模块均符合该要求 比值为11 8mv 第六章主要功率器件介绍 串电阻均流直接并联 第六章主要功率器件介绍 串联使用要求 整流模块的串联应用场合较多 一般需要解决串联均压问题 通常需要做静态均压和动态均压 像1140v或2300v系列产品中就用到 通过在每只二极管上并接电阻 并接阻容元件来实现均压 第六章主要功率器件介绍 串电感均流串联均压 第六章主要功率器件介绍 6 1 6防雷电路整流模块用于变频器的输入侧整流时 易遭遇雷击电压和瞬时浪涌电流的影响 可能导致模块过压击穿或过流损坏 所以一般在整流输入端增加防雷电路 整流模块在选用时除以上必须关注的参数 其余综合评价模块性能优劣的指标是伏安特性曲线 功耗与平均电流关系曲线 不同输入电压波形的壳温与平均电流关系曲线 第六章主要功率器件介绍 6 2igbt6 2 1 igbt的定义igbt insulatedgatebipolartransistor 绝缘栅双极型晶体管 是由bjt 双极型三极管 和mos 绝缘栅型场效应管 组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件 兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点 gtr饱和压降低 载流密度大 但驱动电流较大 mosfet驱动功率很小 开关速度快 但导通压降大 载流密度小 igbt综合了以上两种器件的优点 驱动功率小而饱和压降低 非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机 变频器 开关电源 照明电路 牵引传动等领域 第六章主要功率器件介绍 6 2 2igbt的结构特点和工作原理igbt是双极型晶体管 bjt 和mosfet的复合器件 igbt将bjt的电导调制效应引入到vdmos的高阻漂流区 大大改善了器件的导通特性 同时它还具有mosfet的栅极高输入阻抗的特点 igbt所能应用的范围基本上替代了传统的功率晶体管 绝缘栅双极型晶体管本质上是一个场效应晶体管 在结构上与功率mosfet相似 只是在mosfet的漏极和衬底之间额外增加了一个p 型层 第六章主要功率器件介绍 图1igbt结构图 第六章主要功率器件介绍 如图1所示为一个n沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构 n 区称为源区 附于其上的电极称为源极 n 区称为漏区 器件的控制区为栅区 附于其上的电极称为栅极 沟道在紧靠栅区边界形成 在漏 源之间的p型区 包括p 和p 区 沟道在该区域形成 称为亚沟道区 subchannelregion 而在漏区另一侧的p 区称为漏注入区 draininjector 它是igbt特有的功能区 与漏区和亚沟道区一起形成pnp双极晶体管 起发射极的作用 向漏极注入空穴 进行导电调制 以降低器件的通态电压 附于漏注入区上的电极称为漏极 第六章主要功率器件介绍 igbt的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道 给pnp晶体管提供基极电流 使igbt导通 反之 加反向门极电压消除沟道 切断基极电流 使igbt关断 igbt的驱动方法和mosfet基本相同 只需控制输入极n沟道mosfet 所以具有高输入阻抗特性 当mosfet的沟道形成后 从p 基极注入到n层的空穴 少子 对n层进行电导调制 减小n层的电阻 使igbt在高电压时 也具有低的通态电压 第六章主要功率器件介绍 图2igbt等效电路图3igbt电气符号 第六章主要功率器件介绍 图2为igbt的等效电路图 图3为igbt的常用电气符号 由图可知 若在igbt的栅极和发射极之间加上驱动正电压 则mosfet导通 这样pnp晶体管的集电极和基极之间成低阻状态而使晶体管导通 若igbt的栅极和发射极之间的电压为0v 则mosfet截止 切断pnp晶体管基极电流的供给 使晶体管截止 igbt和mosfet一样也是电压控制型器件 在它的栅极g和发射极e之间施加十几伏的直流电压 只有ua级的漏电流流过 基本上不消耗功率 第六章主要功率器件介绍 由此可知 igbt的安全可靠与否主要由以下因素决定 igbt栅极和发射极之间的电压 igbt集电极和发射极之间的电压 流过igbt集电极 发射极的电流 igbt的结温 第六章主要功率器件介绍 如果igbt栅极与发射极之间的电压 即驱动电压过低 则igbt不能稳定正常的工作 如果过高超过栅极 发射极之间的耐压 则igbt可能永久性损坏 同样 如果加在igbt集电极和发射极允许的电压超过集电极 发射极之间的耐压 流过igbt集电极 发射极的电流超过集电极 发射极允许的最大电流 igbt的结温超过其结温的允许值 igbt都可能会永久性损坏 第六章主要功率器件介绍 6 2 3igbt的工作特性igbt的工作特性分为静态和动态两种 6 2 3 1静态特性igbt的静态特性主要有伏安特性 转移特性和开关特性 igbt的伏安特性是指以栅源电压ugs为参变量时 漏极电流与栅极电压之间的关系曲线 输出漏极电流比受栅源电压ugs的控制 ugs越高 id越大 它与gtr的输出特性相似 也可分为饱和区1 放大区2和击穿特性3部分 在截止状态下的igbt 正向电压由j2结承担 反向电压由j1结承担 如果无n 缓冲区 则正反向阻断电 第六章主要功率器件介绍 压可以做到同样水平 加入n 缓冲区后 反向关断电压只能达到几十伏水平 因此限制了igbt的某些应用范围 igbt的转移特性是指输出漏极电流id与栅源电压ugs之间的关系曲线 它与mosfet的转移特性相同 当栅源电压小于开启电压ugs th 时 igbt处于关断状态 在igbt导通后的大部分漏极电流范围内 id与ugs呈线性关系 最高栅源电压受最大漏极电流限制 其最佳值一般取为15v左右 第六章主要功率器件介绍 igbt的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系 igbt处于导通态时 由于它的pnp晶体管为宽基区晶体管 所以其b值极低 尽管等效电路为达林顿结构 但流过mosfet的电流成为igbt总电流的主要部分 此时 通态电压uds on 可表示为uds on uj1 udr idroh 其中 uj1 j1结的正向电压 其值为0 7 1v udr 扩展电阻rdr上的压降 roh 沟道电阻 第六章主要功率器件介绍 通态电流ids可表示为 ids 1 bpnp imos 式中 imos 流过mosfet的电流 由于n 区存在电导调制效应 所以igbt的通态压降小 耐压1000v的igbt通态压降为2 3v igbt处于断态时 只有很小的泄漏电流存在 第六章主要功率器件介绍 6 2 3 2动态特性igbt在开通过程中 大部分时间是作为mosfet来运行的 只是在漏源电压uds下降过程后期 pnp晶体管由放大区至饱和 又增加了一段延迟时间 td on 为开通延迟时间 tri为电流上升时间 实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td on tri之和 漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成 第六章主要功率器件介绍 igbt的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压 栅极电压可由不同的驱动电路产生 当选择这些驱动电路时 必须基于以下的参数来进行 器件关断偏置的要求 栅极电荷的要求 耐固性要求和电源的情况 因为igbt栅极 发射极阻抗大 故可使用mosfet驱动技术进行触发 不过由于igbt的输入电容较mosfet为大 故igbt的关断偏压应该比许多mosfet驱动电路提供的偏压更高 第六章主要功率器件介绍 igbt在关断过程中 漏极电流的波形变为两段 因为mosfet关断后 pnp晶体管的存储电荷难以迅速消除 造成漏极电流较长的尾部时间 td off 为关断延迟时间 trv为电压uds f 的上升时间 实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间tf由图中的t f1 和t f2 两段组成 而漏极电流的关断时间t off td off trv十t f 式中 td off 与trv之和又称为存储时间 第六章主要功率器件介绍 igbt的开关速度低于mosfet 但明显高于gtr igbt在关断时不需要负栅压来减少关断时间 但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加 igbt的开启电压约3 4v 和mosfet相当 igbt导通时的饱和压降比mosfet低而和gtr接近 饱和压降随栅极电压的增加而降低 第六章主要功率器件介绍 6 2 4igbt的损耗igbt开通损耗 我们知道igbt模块有大有小 一般变频器常用的igbt模块额定电流有从10a到400a的 也就是说有那么大的电流通过igbt的内阻r 由 我们知道要是t很大这样损耗会很大很大 实际上t 时间 是很小很小的 t 1 f d f为变频器的载波频率 d为占空比 第六章主要功率器件介绍 一般变频器的载波频率在2khz 16khz 所以说t 1 2khz 16khz d值很小 但因为i值 模块额定值 大 即使开通时间短期间损耗的能量也是很大的 igbt在关断的时候也会损耗能量 因为igbt从开通状态到关断不是突变的 由图4可以很直观理解 第六章主要功率器件介绍 在开通的时候一般igbt的压降 ce间 在2v 3v左右 关断在540v左右 从2v到540v这段时间 t1 igbt的损耗 注意u i都是变化的 其实我们可以从图中很直观看出 不管是在开通还是在关断过程 流过igbtce间的电压及其二端之间的电压不是突变的 有个斜坡 在这个斜坡阶段既有电流又有电压 所以一定要消耗能量 第六章主要功率器件介绍 图4igbt开通关断时间 第六章主要功率器件介绍 因为igbt的工作状态是一开一关 在这一开一关中需要消耗很大的能量 载波频率越高 开关速